WO1993014051A1 - Process for producing halogenated butene and butane - Google Patents

Process for producing halogenated butene and butane Download PDF

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WO1993014051A1
WO1993014051A1 PCT/JP1993/000027 JP9300027W WO9314051A1 WO 1993014051 A1 WO1993014051 A1 WO 1993014051A1 JP 9300027 W JP9300027 W JP 9300027W WO 9314051 A1 WO9314051 A1 WO 9314051A1
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hexafluoro
dichlorobutane
chloro
metal
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Inventor
Tatsuo Nakada
Hirokazu Aoyama
Satoshi Koyama
Original Assignee
Daikin Industries, Ltd.
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    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C17/00—Preparation of halogenated hydrocarbons
    • C07C17/093—Preparation of halogenated hydrocarbons by replacement by halogens
    • C07C17/20—Preparation of halogenated hydrocarbons by replacement by halogens of halogen atoms by other halogen atoms
    • C07C17/21—Preparation of halogenated hydrocarbons by replacement by halogens of halogen atoms by other halogen atoms with simultaneous increase of the number of halogen atoms

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing halogenated butenes and butanes, and more particularly to 1-, 1,1,4,4,4-hexafluoro-2,3-dichlorobutane, 1,1,1,4,4. 1,4-hexafluoro-2-chloro-1-butene, 1,1,1,2,4,4,4-heptafluoro-2-butene and 1,1,1,2,2,4,4,4-
  • the present invention relates to a method for producing at least one halogenated compound selected from the group consisting of kutafluorobutane.
  • 1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2,3-dichlorobutane, 1,1,1,4,4,1-hexafluoro-2-chloro-2-butene and 1,1,1,2, 4,4,4-Heptafluoro-2-butene is not only useful as an industrial chemical or as an intermediate for medical and agricultural chemicals, but also as an alternative to HCHC by adding hydrogen fluoride (HF). It can be used as a raw material for 1,1,1,1,2,2,4,4,4-year-old kutafluorobutane used for washing or as a heating medium.
  • HF hydrogen fluoride
  • 1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2,3-dichlorobutane, 1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-chloro-1-butene and 1,1,1,2-butene By reducing 1,2,4,4,4-hexafluoro-2-butene, 1,1,1,4,4,4-hexafluorobutane used for similar applications can be derived .
  • 1,1,1,2,4,4,4-Heptafluorobutene is known to be produced by fluorination of hexachlorobutadiene with KF, but the reaction operation is complicated and KF KC1 after reaction, industrial because of cost Is not suitable for use.
  • 1, 1, 1, 4, 4, 4 Kisakuroro 1 one to Kisafuruoro 2- chloro 2-butene is SbCl 5 presence, to, but can be obtained by fluorination with HF of 3-butadiene is known
  • the antimony catalyst used is highly corrosive, and there is no suitable reactor material, making it impractical.
  • 1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2,3-dichlorobutane and 1,1,1,2,2,4,4,4-octafluorobutane are industrially used. The synthesis method used is not known.
  • An object of the present invention is to provide a 1,1,1,4,4,4,1-hexafluoro-2,3-dichlorobutane, 1,1,1,1,4,4,4,1-hexafluoro-2 previously undiscovered.
  • Chloro-2-butene, 1,1,1,2,4,4,4-heptafluorol 2-butene and 1,1,1,2,2,4,4,4 Another object of the present invention is to provide a useful production method.
  • the present inventors have developed industrially useful 1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2,3-dichlorobutane, 1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-chloro I
  • the production method for 2-butene, 1,1,1,2,4,4,4-heptafluoro-2-butene and 1,1,1,2,2,4,4,4-octafluorobutane After careful research to establish, select the appropriate catalyst for the gaseous fluorination of 1,1,2,3,4,4-hexachloro-1,3-butadiene which is readily available As a result, they have found that these halogenated compounds can be obtained, and have completed the present invention.
  • the present invention is characterized in that 1,1,2,3,4,4-hexachloro-1,3-butadiene is reacted with hydrogen fluoride in a gas phase in the presence of a fluorination catalyst.
  • the present invention provides a method for producing at least one halogenated compound.
  • the starting material 1,1,2,3,4,4-hexachloro-1,3-butadiene, can be produced by chlorination of butane and is inexpensive.
  • metal fluoride or metal oxyfluoride can be used as the catalyst.
  • the metal fluoride or metal oxyfluoride can be prepared, for example, by fluorinating a metal oxide precipitated from a solution of a metal salt by using an HF with HF. Hydrochloride, nitrate, sulfate and the like can be used as the metal salt.
  • As the alkali, ammonia, urea, alkali metal hydroxide and the like can be used.
  • metal one metal selected from aluminum, chromium, manganese, nickel and cobalt, or a mixture of two or more metals can be used.
  • metal fluorides or metal oxyfluorides can be used alone or supported on a suitable carrier.
  • Activated carbon, aluminum fluoride, or the like can be used as the carrier.
  • the reaction is usually performed in a continuous manner.
  • the reaction temperature is usually from 250 to 450 ° C, preferably from 300 to 400 ° C. If the reaction temperature is low, the reaction is slow and not practical.
  • the contact time with the catalyst is usually 1 second to 10 minutes, preferably 5 to 50 seconds, more preferably 10 to 30 seconds.
  • the reaction pressure is not limited, but is usually 0.1-20 atm, preferably :! ⁇ 10 atm
  • the amount of HF depends on the desired conversion, product ratio, contact time, and reaction temperature. Accordingly, a suitable molar ratio can be selected between 10 and 100 times the molar amount of hexachlorobutadiene.
  • the reaction can be carried out even if the HF amount exceeds 100-fold mol, but the productivity is lowered and it is not practical.
  • the reaction product can be refluorinated by separating the necessary components and returning the low fluorinated product to the reactor, thereby increasing the yield of the desired product.
  • the reaction was carried out sequentially from 1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2,3-dichlorobutane to 1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-chloro-2-butene, 1 , 1,1,2,4,4,4-heptafluoro-2-butene and 1,1,1,2,2,4,4,4-octafluorobutane proceed to the reaction temperature,
  • the conversion can be controlled by appropriately setting the contact time and the amount of HF, and the required components can be obtained in good yield by recycling the low fluoride.
  • the metal oxides shown in Table 1 were used as pellets with a diameter of 3 mm and a height of 3 mm. After filling 55 cc of this catalyst into a reaction tube (diameter: 20 mm), it was fluorinated with HF.
  • Table 1 shows the results.
  • R-336 is 1,1,1,4,4,4-hexafluoro2,3-dichlorobutane
  • R-1326 is 1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-chloro- 2-butene
  • R-1327 is 1,1,1,2,4,4,4-heptafluoro-2-butene
  • R-338 is 1,1,1,2,2,4,4,4-octafluororubin Is shown.
  • the catalyst is a fluoride of at least one metal selected from the group consisting of aluminum, chromium, manganese, nickel, and konololete and Z or oxyfluoride.

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Description

明 細 書
ハロゲン化ブテンおよびブタンの製造方法 発明の背景
産業上の利用分野
本発明は、 ハロゲン化ブテンおよびブタンの製造方法に関し、 更に詳し くは、 1-, 1， 1, 4, 4, 4—へキサフルオロー 2, 3—ジクロロブタン、 1， 1, 1, 4, 4, 4一へキサフルオロー 2—クロロ一 2—ブテン、 1, 1, 1， 2, 4, 4, 4—へプタフルオロー 2—ブテンおよび 1, 1, 1， 2, 2, 4, 4, 4—ォクタフルォロブタンから成る群から選択される少なくとも 1種のハ 口ゲン化化合物の製造方法に関する。
関連技術
1, 1, 1, 4, 4, 4一へキサフルオロー 2， 3—ジクロロブタン、 1, 1, 1， 4， 4， 4一へキサフルオロー 2—クロロー 2—ブテンおよび 1， 1, 1, 2， 4， 4, 4一へプタフルオロー 2—ブテンは、 そのものが工業薬品とし てまたは医農薬中間体として有用なばかりではなく、 フッ化水素（HF)を 付加することによって、 HCHCの代替物として、 発泡および洗浄にもし くは熱媒体として用いられる 1， 1, 1， 2, 2， 4, 4, 4一才クタフルォロ ブタンの原料になりうる。 また、 1, 1， 1， 4, 4, 4—へキサフルオロー 2, 3—ジクロロブタン、 1， 1, 1, 4， 4, 4—へキサフルオロー 2—クロ 口一 2—ブテンおよび 1, 1， 1, 2， 4， 4, 4一へプタフルオロー 2—ブテ ンを還元することにより、 同様な用途に用いられる 1， 1, 1, 4， 4， 4一 へキサフルォロブタンを誘導できる。
1, 1, 1, 2, 4, 4, 4一ヘプタフルォロブテンはへキサクロロブタジェ ンの KFによるフッ素化で生成することが知られているが、 反応操作は煩 雑でまた KFを用いるので反応後の KC1の処理、 コストの面より工業的 に用いるのは不適である。
また、 1， 1， 1, 4, 4, 4一へキサフルオロー 2—クロロー 2—ブテン は SbCl5存在下、 へキサクロロー 1, 3—ブタジエンの HFによるフッ素 化で得られることが知られているが、 用いるアンチモン触媒の腐食性が高 く、 適切な反応器材質がなく実用性でない。 また、 1， 1, 1, 4， 4, 4- へキサフルオロー 2, 3—ジクロロブタン、 1， 1， 1, 2, 2, 4， 4， 4ーォ クタフルォロブタンは工業的に用いられる合成法は知られていない。
発明の要旨
本発明の目的は、 これまで見い出されていなかった 1, 1, 1， 4， 4， 4 一へキサフルオロー 2, 3—ジクロロブタン、 1， 1， 1， 4, 4， 4一へキサ フルオロー 2—クロロー 2—ブテン、 1， 1, 1, 2, 4, 4, 4—へプタフル オロー 2—ブテンおよび 1, 1, 1, 2, 2, 4, 4， 4一才クタフルォロブ夕 ンの工業的に有用な製造方法を提供することにある。
本発明者らは、 工業的に有用な 1， 1, 1, 4, 4, 4—へキサフルオロー 2， 3—ジクロロブタン、 1, 1, 1, 4, 4， 4—へキサフルオロー 2—クロ 口一 2—ブテン、 1, 1, 1, 2, 4， 4, 4—ヘプタフルオロー 2—ブテンお よび 1, 1, 1, 2， 2, 4, 4， 4—ォクタフルォロブタンの製法を確立する ために鋭意研究を行った結果、 容易に入手可能な 1, 1， 2, 3, 4, 4—へ キサクロロ一 1, 3—ブタジェンの気柜フッ素化において適切な触媒を選 択することにより、 これらハロゲン化化合物が得られることを見い出し、 本発明を完成させるに至った。
すなわち、 本発明は、 気相においてフッ素化触媒存在下に、 1, 1, 2, 3, 4, 4—へキサクロロー 1， 3—ブタジエンをフッ化水素と反応させる ことを特徴とする、 1, 1, 1, 4, 4, 4一へキサフルオロー 2, 3—ジクロ ロブタン、 1, 1, 1， 4， 4， 4一へキサフルオロー 2—クロ口一 2—ブテ ン、 1, 1， 1, 2, 4, 4, 4一ヘプタフルォ口一 2—ブテンおよび 1, 1, 1, 2, 2, 4, 4， 4一才クタフルォロブタンから成る群から選択される少なく とも 1種のハロゲン化化合物の製造方法を提供する。
発明の詳細な説明
出発物質である、 1, 1, 2， 3， 4, 4—へキサクロロー 1, 3—ブタジェ ンは、 ブタンの塩素化によって製造でき、 安価に入手できる。
触媒としては、 金属フッ素化物または金属ォキシフッ素化物を用いるこ とができる。 金属フッ素化物または金属ォキシフッ素化物は、 例えば、 金 属塩の溶液からアル力リを用いて析出させた金属酸化物を、 HFによって フッ素化することによって調製することができる。 金属塩として、 塩酸塩、 硝酸塩、 硫酸塩などを用いることができる。 アルカリとしてはアンモニア、 尿素、 ァルカリ金属水酸化物などを用いることができる。
金属としては、 アルミニウム、 クロム、 マンガン、 ニッケルおよびコバ ルトの中から選ばれる 1種の金属または 2種以上の混合物を用いることが できる。
これらの金属フッ素化物または金属ォキシフッ素化物は、 単独でまたは 適当な担体に担持して使用することができる。 担体としては活性炭、 フッ 化アルミニウムなどを用いることができる。
反応は、 通常、 連続式で行う。 反応温度は、 通常 250〜450°C、 好 ましくは 300〜 400°Cである。 反応温度が低ければ反応は遅く実用的 ではない。 触媒との接触時間は、 通常、 1秒〜 10分、 好ましくは 5~5 0秒、 より好ましくは 10〜30秒である。 反応圧力は、 限定されるもの ではないが、 通常、 0.1〜20a tm、 好ましくは:！〜 10 a t mであ る
HFの量は、 目的とする転化率、 生成物の割合、 接触時間、 反応温度に 応じて、 へキサクロロブタジエンの 10〜100倍モルの間で適当に選べ る。 反応は、 HF量が 100倍モルを越えても行えるが、 生産性が低下し、 実用的ではない。 反応生成物は、 必要な成分を分離後、 低フッ素化物を反 応器に戻すことにより再度フッ素化することができ、 これにより目的物の 収率を高くすることができる。
反応は、 逐次的に 1, 1, 1, 4, 4, 4—へキサフルオロー 2， 3—ジクロ ロブタンから 1, 1, 1, 4, 4, 4—へキサフルオロー 2—クロロー 2—ブ テン、 1, 1, 1， 2, 4， 4, 4一へプタフルオロー 2—ブテン、 1， 1， 1, 2, 2, 4, 4， 4ーォクタフルォロブタンへと進行するので、 反応温度、 接 触時間および HFの量を適当に設定することで転化率を制御して、 低フッ 素化物をリサイクルすることで必要な成分を収率良く得る事ができる。
発明の好ましい態様
次に実施例を示し、 本発明を具体的に説明する。
実施例 1
表 1に示す金属酸化物を直径 3 mm高さ 3 mmのペレツ 卜として用いた。 この触媒 55ccを反応管 （直径： 20mm) に充填した後、 HFでフッ素 化した。
反応温度を表 1に示す温度に調節した後、 HF (流量： 50 Occ/min) 、 1, 1， 2， 3, 4, 4—へキサクロ口一 1, 3—ブタジエン （流量： 1 OccZ min) をガス状で導入した。 生成物は水洗後 GLCにより分析した。
結果を表 1に示す。 表中、 R— 336は 1, 1, 1, 4, 4， 4—へキサフ ルオロー 2, 3—ジクロロブタン、 R— 1326は 1, 1, 1, 4， 4， 4一へ キサフルオロー 2—クロロー 2—ブテン、 R— 1327は 1, 1, 1, 2， 4, 4, 4—ヘプタフルオロー 2—ブテン、 R— 338は 1, 1, 1, 2, 2， 4， 4, 4—ォクタフルォロブ夕ンを示す。 GLC分析条件：
ボラパック （PORAPACK) — Q 3m
100 °Cから 10 °C/minで昇温
表 1
金属 反応温度 生 成 物
R-336 R - 1326 R-338
Cr 300°C 56% 25% 14% 5%
Cr 350 C 46% 34% 18% 2%
Cr 400°C 43% 31% 19% i% -
Al 400 C 25% 12% 11% 2%
Mn 400°C 24% 10% S% 3%
Co 400°C 26% 14% 10% 2%
Ni 400 C 18% 9% S% 2%
請求の範囲
1. 気相においてフッ素化触媒存在下に、 1, 1, 2， 3, 4, 4—へキサ クロ口一 1 , 3—ブタジエンをフッ化水素と反応させることを特徵とする、 1, 1, 1, 4, 4， 4—へキサフルオロー 2, 3—ジクロロブタン、 1, 1, 1, 4, 4, 4一へキサフルオロー 2—クロ口一 2—ブテン、 1, 1, 1, 2， 4， 4, 4一へプタフルオロー 2—ブテンおよび 1, 1, 1, 2， 2， 4, 4, 4ーォ クタフルォロブタンから成る群から選択される少なくとも 1種のハロゲン 化化合物の製造方法。
2. 触媒が、 アルミニウム、 クロム、 マンガン、 ニッケルおよびコノ ノレ 卜から成る群から選ばれた少なくとも 1種の金属のフッ化物および Zまた はォキシフッ化物である請求の範囲第 1項記載の製造方法。
3. 触媒が、 酸化クロムをフッ化水素によりフッ素化して得られたもの である請求の範囲第 1項記載の製造方法。
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