JPH04502464A - 1,1―ジクロロ―1,2,2,2―テトラフルオロエタンを製造するためのフツ化アルミニウム触媒組成物を使用する方法 - Google Patents

1,1―ジクロロ―1,2,2,2―テトラフルオロエタンを製造するためのフツ化アルミニウム触媒組成物を使用する方法

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JPH04502464A
JPH04502464A JP2501665A JP50166590A JPH04502464A JP H04502464 A JPH04502464 A JP H04502464A JP 2501665 A JP2501665 A JP 2501665A JP 50166590 A JP50166590 A JP 50166590A JP H04502464 A JPH04502464 A JP H04502464A
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マンザー,レオ・アーネスト
テブ,フレデリツク・ナイ
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 1.1−ジクロロ−1,2,2,2−テトラフルオロエタンを製造するためのフ ッ化アルミニウム触媒組成物を使用する方法発明の分野 本発明は、ハロエタン、例えば、1.1−ジクロロ−1,2,2,2−テトラフ ルオロエタン(すなわち、rCFC−114aJ)の製造のための触媒およびそ の使用に関し、よりとくにフッ化アルミニウム触媒の使用およびフッ化物を含有 するハロエタン、例えば、CFC−1148を製造するためのその使用に関する 。
発明の背景 フッ化アルミナ類はフッ化またはクロロフッ化触媒としてよく知られている。例 えば、フッ化アルミニウムおよび鉄、クロムおよびニッケルを含有するフッ化ア ルミニウムの両者をフッ化またはクロロフッ化反応に使用することは、米国特許 第3.650.987号に記載されている。
フッ化アルミナは、しばしば、HFをAI!Osに添加することによって調製さ れる。これらの反応からの生成物は、大量の種々のクロロフルオロカーボンの対 称異性体を含有する。金属ドーパントの添加は対称異性体の量を増加する。
ドイツ国(DDR)特許明細書117.580号は、テトラクロロエチレン、塩 素およびフッ化水素を金属ドープトフッ化アルミニウム触媒の存在下に反応させ ることによって、C!系列の非対称フルオロクロロカーボン化合物(例えば、C FC−114a)を調製する方法を開示している。この特許の最高量の非対称生 成物を使用する実施例において、1.1−ジクロロ−1,2,2,2−テトラフ ルオロエタン(CFC−114a)/1.2−ジクロロ−1,1,2,2−テト ラフルオロエタン(CFC−114)の比は約11.5である;そして1. 1 .1−)クロロロー2. 2. 2−トリフルオロエタン(CFC−113a) /1゜1、 2−トリクロロ−1,1,2−トリフルオロエタン(CFC−11 3)の比は約8.0である。しかしながら、生成物の57.4%はクロロペンタ フルオロエタン(CFC−115)であり、これは一般にCFC−114aの製 造方法において望ましくない副生物と考えられる。他の実施例において、生成物 の6.1%はCFC−115であり、CFC−114a/CFC−114および CFC−113a/CFC−113の比は、それぞれ、7.3および3.8であ る。
欧州特許出願筒317,981号は、CFC−113をCFC−113aに異性 化し、次いでHFでフッ化してCFC−114aを生成する方法を開示している 。この特許のCFC−114a/CFC−114の比が最高(52,7)である 実施例において、CFC−113a/CFC−113の比は1.1である。他の 実施例において、CFC−114a/CFC−114の比は45.3〜5.5で 変化し、そしてCFC−113a/CFC−113の比は6.2〜1.1で変化 する。
日本特許公開1−172347号は、まずCFC−114をCFC−113aに 不均化し、次いでHFと反応させる方法を開示している。実施例において、CF C−114a/CFC−114の比は9.0〜16゜7で変化し、そしてCFC −113a/CFC−113の比は0.1〜〉36で変化する。高い113a/ 113の比の実施例において、114aの収率はわずかに15.0%である。他 の実施例において、114aの収率は43.0%〜51.0%で変化する。
また、CCI FmCCI Fl (CFC114)およびCFsCC1*F( CFC−114a)の両者はPd触媒の存在下に水素化して、それぞれ、CHF  * CHF * (RF C−134)およびCFICH!F (RFC−1 34a)を生成できることは、この分野において知られている(英国特許第1. 578.933号)。後者の化合物(RFC−134a)はCC1,F、の代わ りに使用される冷媒である。なぜなら、それは成層圏のオゾンの消耗に有意に寄 与しないが、CCllFmは主要な寄与する因子であることが疑われているから である。フッ化物を含有する他のハロエタンは、冷媒、発泡剤、溶媒としておよ び/またはこのような生成物を調製するための試薬として有用であると考えられ ている。
したがって、フッ化物を含有するハロエタン、例えば、1.1−ジクロロ−1, 2,2,2−テトラフルオロエタンを製造するための、経済的な効率よい方法を 開発することに関心がもたれ続けている。
発明の要約 ここに開示する方法は、式CIH,CI、F、(式中、XはO〜3の整数であり 、yは0〜6の整数であり、2は0〜4の整数であり、そしてxlyおよび2の 合計は6である)の反応成分を、前記反応成分と異なり、そして式CIH,C1 ,F、(式中、aはθ〜3の整数であり、bは0〜5の整数であり、dは1〜4 整数であり、そしてa、bおよびdの合計は6であり、モしてdは少なくとも2 である)の生成物に変換することを包含する。フッ化アルミニウム触媒を使用す る方法を開示し、この方法は反応成分およびHFからなる気体混合物を触媒組成 物と高温において接触させる工程からなり、ここで前記触媒組成物は水酸化アル ミニウムおよびHFの反応により調製されたフッ化アルミニウムから本質的に成 る。本発明によれば、水酸化アルミニウムおよびHFの反応により調製されたフ ッ化アルミニウムから本質的に成る触媒組成物を使用することを特徴とする、H F、およびCCl5CCIs、CCl5CC1tF、CC1!FCC1tF、C CI FICCIIおよびCC1!FCC1F!から成る群より選択される少な くとも1種の化合物からなる気体混合物をフッ化アルミニウム触媒と高温におい て接触させることによって、前記少なくとも1種の化合物を1.1−ジクロロ− 1,2,2,2−テトラフルオロエタンに変換する方法が提供される。この方法 により調製される1゜1−ジクロロ−1,2,2,2−テトラフルオロエタンは 、ヒドロ脱塩素化して(hydrodechlorinated) 2−クロロ −1,1,1,2−テトラクロロエタンおよび/またはテトラフルオロエタンを 生成せしめることが式CIH,CI、F、(式中、Xは0〜3の整数であり、y はθ〜6の整数であり、2は0〜4の整数であり、そしてXsYおよび2の合計 は6である)の飽和反応成分を、前記反応成分と異なり、そして式C,H,CI bF4(式中、aはθ〜3の整数であり、bは0〜5の整数であり、dは1〜4 整数であり、そしてa、bおよびdの合計は6であり、モしてdは少なくとも2 である)の生成物に、フッ化アルミニウム触媒を使用することによって変換する ことができる。これらの方法に関係する変換は、種々のタイプの変換反応、例え ば、フッ化、クロロフッ化、異性化、不均化、およびこのような反応の組み合わ せを包含する。反応成分を生酸物に変換する1つの技術は、HFからなる気体混 合物を触媒組成物と高温において接触させる工程からなり、ここで前記触媒組成 物は水酸化アルミニウムおよびHFの反応により調製されたフッ化アルミニウム から本質的に成る。例えば、熱力学的安定性が低いC!フルオロハイドロカーボ ンを熱力学的安定性が大きいフルオロハイドロカーボンに異性化する方法は、気 相で約200℃〜475℃の温度において少なくとも1種のC,フルオロハイド ロカーボンをこの型の触媒組成物と接触させることによって達成することができ る。このような技術のために、CCl5CCIs、CC15cc1!F1CC1 *FCCIIFSccI FICCIsおよびCCl xF CCI F 2は 好ましいことが発見された。事実、HF。
およびCClmCC15、CClmCC15F、CC1tFCC11F、CCI FICCIgおよびCCI t F CCI F !から成る群より選択される 少なくとも1種の化合物からなる気体混合物をフッ化アルミニウム触媒と高温に おいて接触させることによって、前記中なくとも1種の化合物を1゜1−ジクロ ロ−1,2,2,2−テトラフルオロエタンに変換する方法は、本発明に従い、 提供され、そして水酸化アルミニウムおよびHFの反応により調製されたフッ化 アルミニウムから本質的に成る触媒組成物を使用することを特徴とする。この方 法のために最も好ましい反応成分は、1.1.21リクロロー1.1.2−)リ フルオロエタンである。
本発明の触媒組成物の存在下における反応成分とHFおよび必要に応じてCI、 との相互作用は、高温において実施する。適当な温度は、一般に、約200℃〜 475℃の範囲内である。好ましくは、温度は約300℃〜400℃の範囲内、 最も好ましくは約350℃〜375℃の範囲内である。接触時間は反応の収率も ある程度まで影響を及ぼすことができる。好ましくは、温度および接触時間を釣 り合わせて望ましい収率を達成することができる。例えば、CFC−113をC FC−114aに変換する本発明の方法において、温度および接触時間は好まし くはコントロールして所望の生成物の収率(例えば、CFC−114aおよび再 循環可能な副生物の少なくとも約95%)を達成する。好ましくは、触媒組成物 のフッ化アルミニウムの純度は、少なくとも約45の1.1−ジクロロ−1,2 ,2,2−テトラフルオロエタン対1.2−ジクaロー1. 1. 2. 2− テトラフルオロエタン(すなわち、CFC−114a/CFC−114)のモル 比を得るために十分であり、最も好ましくは少なくとも約47.5のCFC−1 14a対CFC−1140モル比を得るために十分である。約5〜100秒の範 囲内の接触時間は典型的である。好ましくは、接触時間は約10〜90秒、最も 好ましくは約15〜60秒の範囲内である。
気体混合物中のHFは、好ましくは、少なくとも生成物(例えば、CFC−11 4a)を生成するために必要な化学量論的量である。HF対少なくとも1種の化 合物のモル比は、典型的には約1:1〜20:1である。CFC−113がCF C−1148に変換する本発明の方法において、HF対CFC−113の比は約 1:1〜10:1の範囲内であり、最も好ましくは約1:l〜3:1の範囲内で ある。
典型的には、CI、は生成物の生成に必要ではない。しかしながら、それにもか かわらず、それを必要に応じて添加して反応を促進することができる。例えば、 CFC−113をCFC−114aに変換する本発明の方法において、気体混合 物は必要に応じてCI!からなることができる:そして存在するときCI、対反 応成分(CFC−113)のモル比は好ましくは約0.01+1〜2:1の範囲 内であり、最も好ましくは約1:1である。
生成物、例えば、CFC−114aは通常方法、例えば、分溜により分離するこ とができる。所望の生成物より多くない1分子当たりのフッ素原子の数を有する 副生物は再循環することができると考えられ、そして有利には本発明において使 用する触媒組成物とさらに接触させることができる。こうして、CFC−114 8の生成について、副生物、例えば、CzCIIF% c、cl 4Ft、C, F、CI 、およびCCI FICCI Ftは再循環可能であると考えられる 。
反応成分とHF(および、必要に応じて塩素)との反応は、任意の適当な反応器 、例えば、固定したおよび流動した床の反応器において実施することができ、そ して反応器に触媒組成物を供給する。反応器は)(Fおよび(1,の腐食作用に 対して抵抗性の材料、例えば、ハステロイ(Hastelloy”)ニッケル合 金およびインコネル([nconel”)ニッケル合金から構成すべきである。
必要に応じて、触媒を反応成分と接触させる前に、それは気体のHFで予備処理 することができる。
圧力は臨界的ではない。大気圧および大気圧より高い圧力は最も便利であり、し たがって好ましい。
本発明の方法により生成した1、1−ジクロロ−1,2,2,2−テトラフルオ ロエタンは、溶媒としてモして2−クロロ−1,1,1,2−テトラクロロエタ ンおよび/または1. 1. 1. 2−テトラフルオロエタンの調製の中間体 として実用性を有する。事実、本発明に従い、1゜1−ジクロロ−1,2,2, 2−テトラフルオロエタンをヒドロ脱塩素することによって1. 1. 1.  2−テトラフルオロエタンおよび/または2−クロロ−1,1,2,2−テトラ クロロエタンを製造する改良された方法が提供される。この改良は、反応成分i 、i、z−トリクロロ−1,2,2−トリフルオロエタンおよび前述の本発明の 触媒組成物を使用することによってCFC−114aを調製する工程からなる。
 本発明に従い使用する触媒組成物は、水酸化アルミニウムおよびHFの反応に より調製されたフッ化アルミニウムから本質的に成る。
本発明の触媒組成物は、水性)(F(例えば、48%の溶液)を水酸化アルミニ ウムと反応させることによって適当な調製することができる。
適当な水酸化アルミニウムは、AlR3の加水分解により調製することができ、 ここで各RはC,−C6アルキル基から独立に選択される。例えば、AI (C HzCHs)sの加水分解により調製した高い純度のAl(OH)3は、F、  N、テッペ(Tebbe)ら、ジャーナル・オブ・セラミックー’/サイアテ4  (J、Am、Ceram、Soc、)、71[4] 、C−204−C−20 6(1988)に記載されている。適当な水酸化アルミニウムは、また、AI( OR)lの加水分解により調製することができ、ここで各RはC,−CSアルキ ル基から独立に選択される。例えば、高い純度のAI(OH)sは、A I ( OCH(CHs) CHzCHs)sの加水分解により調製することができる。
とくに有用なフッ化アルミニウムから本質的に成る触媒組成物は、水性HFの中 に水酸化アルミニウムを溶解し、生ずる溶液を蒸発させてフッ化アルミニウムの 残留物を形成し、そして前記残留物を加熱して乾燥した固体を生成することによ って調製される。本発明の触媒組成物は、また、他の反応、例えば、CF、CC l3、CF、CHCIFおよび/またはCF s CHsのCFC−114aへ のりoaフッ化、CCI Ft−CC1F、のCCI、−CF、への異性化、C HF t CHF tのCHtF−CF、への異性化、CF s CHCI 1 のCF、−CHCl Fへの異性化およびCHC]=CCl*のCCI F I CH2CIおよびCF、CH,CIへのフッ化に有用である。
本発明の実施は、以下の非限定的実施例からさらに明らかにとなるでアルミニウ ムS−ブトキシド(アルファ、95%)、約300g、を開いた皿に入れ、そし て空気炉内で2日間加水分解させる。生成した水酸化アルミニウムは粉末状の固 体の粉末およびクラスターであった。ポリエチレンのトレーにおいて、水酸化ア ルミニウムの一部分(39g)を水性フッ化水素酸(100ml)中に溶解した 。揮発性物質は周囲温度においてヒユームフード内で3日間にわたり蒸発させた 。生ずる白色残留物を110℃において48時間乾燥した。次いで、固体を空気 中で5℃/分の速度で500℃に加熱し、そしてこの温度において3時間保持し た。冷却後、固体(30,3g)を粉砕し、篩に通して微細物(12,8g)お よび大きさが12X20メツシユの粒体の分画を生成した。
分析により、31.5%のA1および227ppm (0,0227%)の金属 イオンの不純物が示された。
実施例II 反応器(内径0.5インチ、長さ12インチのインコネル(Inc。
nel’)ニッケル合金のパイプ)に、実施例Iに記載するようにして調製した フッ化アルミニウム(15,7g125m1)を供給し、そしてサンド浴の中に 配置した。この浴を250℃に徐々に加熱し、その間窒素ガスを50cc/分の 流速で反応器に通過して微量の水を除去した。
次いで、HFおよび窒素ガス(1:4モル比)を反応器に通過させた。
反応器を下に移動する約10℃の発熱が観測された。温度を450℃に徐々に上 昇し、窒素の流れを経時的に減少して、純粋なHFを反応器に通過させた。それ 以上の発熱が記録されなくなった後、HFの流れを停止した。次いで、HF/C C1!FCCI F*/C11を5/1/1のモル比で触媒の存在下に375℃ において15秒の接触時間で通した。反応器の流出物を、オンラインで、ヘラレ ット−パラカード(Hewlett−Packard)5890ガスクロマトグ ラフでサンプリングし、ここで不活性支持体上のクリドックス(Krytox“ )過フッ化ポリエーテルを含有する、長さ20フイート、直径1/8”のカラム および35cc/分のヘリウムの流れを使用した。ガスクロマトグラフィーの条 件は、3分間70℃、次いで6℃/分の速度で180℃への温度のプログラミン グであった。分析は次の化合物の存在を示した(面積のパーセント):0.1% のCCI、FCCI、F/CCIF、CC1,,3,8%のCCI!FCCIF 、(CFC−113)、10.7%のcpsccIs (CFC113a) 、 1.8%のCCI FICCIFt (CFC−114)、83.3%のCF3 CC12F (CFC114a) 、および0.5%のcCIFxCFs(CF C−115)。
有用な生成物に対する収率は99%より高く、そしてCFC−114a/CFC −114のモル比は46である。
実施例III 上の実施例I夏の実験後、次いでHF/CCI、FCCIFlを5/1モル比で 反応器に触媒の存在下に400℃において17秒の接触時間で通過させた。反応 器の流出物を、オンラインで、ヘラレット−バラカード(Hewlett−Pa ckard)5890ガスクロマトグラフでサンプリングし、ここで不活性支持 体上のクリドックス(Krytoxり過フッ化ポリエーテルを含有する、長さ2 0フイート、直径1/8”のカラムおよび35cc/分のヘリウムの流れを使用 した。ガスクロマトグラフィーの条件は、3分間70℃、次いで6℃/分の速度 で180℃への温度のプログラミングであった。分析は次の化合物の存在を示し た(面積のパーセント):0.1%のCCl x’F CCl tF (CF  C−113)、1.4%のCF3CCl、(CFC−113a) 、5.9%の CCIFICCI7 (CFC114) 、89.6%のCF 3c CI t F(CFC−114a)、および3.1%のCCI FICF3 (CFC11 5)。
有用な生成物に対する収率は96%より高く、そしてCFC−114a/CFC −114のモル比は15である。
本発明の特定の実施態様を実施例に記載されている。他の実施態様は、明細書ま たはここに開示されている本発明の実施から、当業者にとって明らかとなるであ ろう。変更および変化は本発明の新規な概念の精神および範囲から逸脱しないで 実施することができることが理解される。さらに、本発明はここに例示する特定 の配合物および実施例に拘束されず、次の請求の範囲の範囲内に入るその変更さ れた形態を包含することが理解される。
国際調査報告 国際調査報告

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、水酸化アルミニウムおよびHFの反応により調製されたフッ化アルミニウム から本質的に成る触媒組成物を使用することを特徴とする、HF、およびCCl 2CCl3、CCl3CCl2F、CCl2FCCl2F、CClF2CCl3 およびCCl2FCClF2から成る群より選択される少なくとも1種の化合物 からなる気体混合物をフッ化アルミニウム触媒と高温において接触させることに よって、前記少なくとも1種の化合物を1,1−ジクロロ−1,2,2,2−テ トラフルオロエタンに変換する方法。 2、1分子当たり5個より少ないフッ素原子を有する副生物を再循環する請求の 範囲第1項記載の方法。 3、前記HF対前記少なくとも1種の化合物のモル比が約1:1〜20:1の範 囲内にある請求の範囲第1項記載の方法。 4、気体混合物がさらにCl2を含む請求の範囲第1項記載の方法。 5、前記Cl2対前記少なくとも1種の化合物のモル比が約0.011〜2:1 の範囲内にある請求の範囲第4項記載の方法。 6、少なくとも1種の化合物が1,1,2−トリクロロ−1,2,2−トリフル オロエタンである請求の範囲第1項記載の方法。 7、触媒を前記少なくとも1種化合物と接触させる前に、HFガスで予備処理す る請求の範囲第1項記載の方法。 8、前記水酸化アルミニウムがAlR3の加水分解またはAl(OR)3[ここ で各RはC1−C6アルキル基から独立に選択される]の加水分解により調製さ れる請求の範囲第1項記載の方法。 9、温度が約200℃〜475℃の範囲内にある請求の範囲第1項記載の方法。 10、1,1,2−トリクロロ−1,2,2−トリフルオロエタンおよびHFか らなる気体混合物を触媒組成物と約200℃〜475℃の範囲内の温度において 接触させることによって、1,1−ジクロロ−1,2,2,2−テトラフルオロ エタンを調製する工程からなり、前記触媒組成物が水酸化アルミニウムおよびフ ッ化水素酸の反応により調製されたフッ化アルミニウムから本質的に成ることを 特徴とする、1,1−ジクロロ−1,2,2,2−テトラフルオロエタンをヒド ロ脱塩素化することによって2−クロロ−1,1,1,2−テトラクロロエタン および/または1,1,1,2−テトラフルオロエタンを製造するための改良さ れた方法。
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