ITRM930141A1 - Procedimento per la produzione di perfluoroalchilsolfonilfloruri. - Google Patents

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ITRM930141A1
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alkaline
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electrofluorination
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Andreas Bulan
Peter Hafermann
Michael Krancher
Rainer Weber
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Bayer Ag
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Description

TITOLO
" PROCEDIMENTO PER LA PRODUZIONE DI PERFLUOROALCHILSOLFONILFLUORURI"
RIASSUNTO
La presente invenzione riguarda un procedimento per la produzione di peri luoroalchi lsolfoni lfluoruri per elettrofluorurazione in un elettrolita, il quale contiene fluoruro di idrogeno anidro e il corrispondente alchilsolfonilfluoruro da fluorurare, con tensioni di celle di 4 fino a 6 volt .
DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "PROCEDIMENTO PER LA PRODUZIONE DI PERFLUOROALCHILSOLFONILFLUORUR I "
DESCRIZIONE
La invenzione riguarda un procedimento per la produzione di perfluoroalchilsolfonilfluoruri per elettrofluorurazione in un elettrolita, il quale contiene fluoruro di idrogeno anidro e il corrispondente alchilsolfonilfluoruro da fluorurare, con tensioni di cella di 4 fino a 6 volt .
La fluorurazione elettrochimica ? un procedimento gi? noto da lungo tempo per la produzione di composti inorganici ed organici perfluorurati . Secondo l'US-A 2 519 983 il loro particolare vantaggio ? la possibilit? di fluorurare composti organici con l'ottenimento di gruppi funzionali, come ad esempio di un gruppo solfonilfluoruro .
Perf luoroalchilsolf onilf luoruri , in modo particolare perfluoroottilsolfonilfluoruro, vengono impiegati per la produzione di composti organici perflu?rurati , i quali vengono impiegati ad esempio come sostanze attive nell'appretto per tessili e per cuoio, negli agenti antiincendio e nella galvanica .
La elettrofluorurazione ? stata descritta in una molteplicit? di pubblicazioni. Un compendio si trova ad esempio nella rivista Chem.- Ing.-Tech.
58, 31-38 (1986). La elettrofluorurazione ha luogo usualmente in fluoruro di idrogeno anidro su elettrodi di nichel con tensioni di cella di 4 fino a 6 volt. Il sostanziale svantaggio della modalit? di procedimento descritta sta nel fatto che perf luoroalchilsolfonilfluoruri , in modo particolare quelli con pi? di 5 atomi di carbonio, possono venire ottenuti in produzione continua pi? duratura soltanto con limitata resa spazio-tempo. La resa spazio-tempo esprime in tal caso quanto del prodotto desiderato per unit? di tempo e per superficie geometrica degli anodi pu? venire prodotto .
Per il miglioramento della resa spazio-tempo, nel DE-A 2442 106 viene proposto di effettuare la elettrolisi con tensioni di cella di 9 fino a 15 volt. Nel caso di esercizio in continuo di lunga durata, queste elevate tensioni di cella per? portano gi? dopo pochi giorni fino a settimane a rese di materiale del desiderato perfluoroalchilsolfonilfluoruro che si riducono. Inoltre tensioni di cella elevate di tale tipo portano ad un forte infangamento degli elettrodi, il quale viene provocato da sotto prodotti, come pure nel giro di tempo molto breve ad una distruzione degli elettrodi, cos? che non ? possibile una produzione economica di perfluoroalchilsolfonilfluoruri , in modo particolare di quelli con pi? di 5 atomi di carbonio nel gruppo alchilico.
Era perci? il compito della presente invenzione di mettere a disposizione un procedimento il quale non presentasse gli svantaggi sopra nominati cos? che fosse possibile una produzione economica di perfluoroalchilsolfonilfluoruri .
E' stato ora sorprendentemente trovato che la produzione di perf luoroalchilsolfonilfluoruri pu? venire effettuata per elettrofluorurazione con elevata resa spazio-tempo con bassa tensione di celle, se all'elettrolita vengono aggiunti fluoruri alcalino-terrosi, tetrafluoroborati alcalini, esafluorofosfati alcalini, acido esafluorofosforico, acido tetrafluoroborico, triossido di boro oppure trifluoruro di fluoro oppure miscugli di questi composti.
Oggetto dell'invenzione ? un procedimento per la produzione di perfluoroalchilsolfonilfluoruri per elettrofluorurazione con una tensione di cella di 4 fino a 6 volt in un elettrolita, il quale contiene fluoruro di idrogeno anidro e il corrispondente alchilsolfonilfluoruro da fluorurare, il quale procedimento ? caratterizzato dal fatto che all'elettrolita di fluoruro di idrogeno anidro e di alchilsolfonilfluoruro da fluorurare vengono aggiunti fluoruri alcalinoterrosi, tetrafluoroborati alcalini, esafluorofosfati alcalini, acido esafluorofosforico, acido tetrafluoroborico, triossido di boro, trifluoruro di boro oppure miscugli di questi composti.
Fluoruri alcalino-terrosi idonei sono ad esempio fluoruro di stronzio e di bario. Tetrafluoroborati alcalini idonei sono ad esempio tetrafluoroborato di litio, di sodio e di potassio.
Esafluorofluorofosfati alcalini idonei sono ad esempio esafluorofosfato di sodio oppure di potassio.
Questi composti sono presenti negli elettroliti preferibilmente in una quantit? di 0,08 fino a 2% in moli, riferita alla quantit? di fluoruro di idrogeno.
Vengono preferibilmente impiegati alchilsolfonilfluoruri con 4 fino a 15 atomi di carbonio, in modo particolarmente preferito con 6 fino a 10 atomi di carbonio, nel gruppo alchilico.
Nella esecuzione del procedimento secondo l'invenzione vengono ottenuti perfluoroalchilsolfonilfluoruri, in modo particolare perfluoroalchilsolfonilfluoruri con pi? di 5 atomi di carbonio, con funzionamento in continuo anche per pi? mesi, con elevate rese spazio-tempo, le quali stanno marcatamente al di sopra di quelle dei procedimenti senza aggiunta dei composti nominati.
Inoltre, mediante l'aggiunta dei composti nominati il fabbisogno specifico di energia per la produzione di perfluoroalchilsolfonilfluoruri diventa pi? limitato. Le celle elettrolitiche impiegate usualmente per la elettrofluorurazione, sono costituite da nichel oppure da un altro materiale resistente alla corrosione nei confronti del fluoruro di idrogeno, come ad esempio materie plastiche perfluorurate. Gli anodi sono costituiti generalmente da nichel e i catodi da nichel oppure ferro. Le distanze degli elettrodi ammontano normalmente a 2 fino a 5 mm. La temperatura dell'elettrolita sta usualmente tra 0? e 20?C. Essa pu? stare per? anche, come descritto nel DE-A 2 442 106 tra 20?C e 50?C.
Dettagli particolareggiati, che riguardano la costruzione e le condizioni di esercizio delle celle elettrolitiche sono da rilevare dalle posizioni di letteratura sopra citate.
Il procedimento secondo l'invenzione pu? generalmente venire impiegato per la elettroflorurazione di alchilsolfonilfluoruri.
Il procedimento secondo l'invenzione pu? ad esempio venire effettuato in maniera tale che in una cella elettrolitica vengono predisposti fluoruro di idrogeno e uno dei composti aggiuntivi sopra nominati nonch? 2% in peso, riferito al fluoruro di idrogeno impiegato dell'alchilsolfonilfluoruro. In successione a questo viene apposta una tensione di cella costante di 4 fino a 6 volt, preferibilmente 5 volt, e l'alchilsolfonilfluoruro viene successivamente dosato in continuo corrispondentemente alla quantit? di corrente fatta passare e alla stechiometria data. Il perfluoroalchilsolfonilfluoruro viene allontanato dalla cella in discontinuo, a determinate distanze di tempo.
L'invenzione deve venire illustrata pi? dettagliatamente sulla scorta degli esempi che seguono.
Esempio 1 (Stato della tecnica) Per elettrofluorurazione di ottilsolfonilfluoruro in fluoruro di idrogeno anidro ? stato prodotto perfluoroottilsolfonilfluoruro ? La reazione ha avuto luogo in una cella elettrolitica con un volume di 32 litri, la quale era equipaggiata con lamiere di nichel come elettrodi. La superficie anodica ammontava a 10000 Dopo il riempimento della cella elettrolitica con fluoruro di idrogeno anidro e ottisolfonilfluoruro, ? stata apposta una tensione di cella di 5 volt, nel qual caso si ? impostata una densit? di corrente di 4 mA/cm2. La densit? di corrente si ? abbassata nel giro di 1001 ora a 1 mA/cm .
La temperatura dell'elettrolita ammontava durante la elettrolisi a 10?C. Durante la prova ottilsolfonilcloruro e fluoruro di idrogeno anidro sono stati di tempo in tempo nuovamente riempiti nella quantit? come essi venivano consumati. Il prodotto, perf luoroottilsolf onilcloruro ? stato prelevato dalla cella, purificato con acqua e mediante successiva distillazione.
Durante la prova, la densit? di corrente con tensione di cella di 5 volt e la resa spazio-tempo diminuivano fortemente.
Durante il tempo della elettrolisi di 3083 ore, con 100 kwh sono stati prodotti 3,46 kg di
il che corrisponde a 28,8 kWh per kg di
I risultati della prova sono riassunti nella tabella 1.
Tabella 1
Tempo di elettro- Flusso di cari- Densit? di cor- Resa spazio-tempo lisi [ore]
n
* La indicazione "era " si riferisce alla superficie anodica. ;Esempio 2 (secondo l'invenzione) ;In questa prova, all'elettrolita ? stato addizionato in aggiunta 2 % in peso di tetrafluoroborato di sodio, riferito alla massa del fluoruro di idrogeno impiegato. Le restanti condizioni di prova corrispondevano a quelle dell'esempio 1. I risultati mostrano che con il procedimento secondo l'invenzione pu? venir prodotto perfluoroottilsolfonilfluoruro con elevate rese spazio-tempo. Le rese spazio-tempo raggiunte durante la prova erano marcatamente al di sopra di quelle della prova senza aggiunta di tetrafluoroborato di sodio. ;Durante il tempo di elettrolisi di 3100 ore, con 684,3 kWh sono state prodotti 28,3 kg di ; il che sono 4,83 kWh per kg ; I risultati sono riassunti nella tabella 2. ;Tabella 2 ;Tempo di elettro- Flusso di cari- Densit? di cor- Resa spazio-tempo lisi [ore] ; ;; * La indicazione "cm<2 >" si riferisce alla superficie anodica .

Claims (4)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per la produzione di perfluoroalchilsolfonilfluoruri per elettrofluorurazione in un elettrolita, il quale contiene fluoruro di idrogeno anidro e il corrispondente alchilsolfonilfluoruro da fluorurare, con tensioni di celle di 4 fino a 6 volt caratterizzato dal fatto che all'elettrolita di fluoruro di idrogeno anidro e dell'alchilsolfonilfluoruro da fluorurare, vengono aggiunti fluoruri alcalino-terrosi, tetrafluoroborati alcalini, esafluorofosfati alcalini, acido esafluorofosforico, acido tetrafluoroborico, triossido di boro, trifluoruro di boro oppure miscugli di questi composti.
  2. 2. Procedimento per la produzione di perfluoroalchilsolfonilfluoruri per elettrofluorurazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che vengono impiegati alchilsolfonilfluoruri con gruppi alchilici con 4 fino a 15 atomi di carbonio.
  3. 3. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che vengono impiegati alchilsolfonilfluoruri con gruppi alchilici con 6 fino a 10 atomi di carbonio.
  4. 4. Impiego dei perfluoroalchilsolfonilfluoruri prodotti in conformit? dei procedimenti secondo 1 fino a 3, per l'appretto dei materiali tessili e del cuoio, per agenti antiincendio e per la galvanica .
ITRM930141A 1992-03-16 1993-03-05 Procedimento per la produzione di perfluoroalchilsolfonilfloruri. IT1261210B (it)

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