JPS60239437A - トリフルオロ酢酸及びその酸クロライドの製造法 - Google Patents

トリフルオロ酢酸及びその酸クロライドの製造法

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JPS60239437A
JPS60239437A JP9553984A JP9553984A JPS60239437A JP S60239437 A JPS60239437 A JP S60239437A JP 9553984 A JP9553984 A JP 9553984A JP 9553984 A JP9553984 A JP 9553984A JP S60239437 A JPS60239437 A JP S60239437A
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water
oxygen
dichloro
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Isao Goto
勲 後藤
So Yoneda
米田 創
Seisaku Kumai
清作 熊井
Toru Ueno
徹 上野
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Asahi Glass Co Ltd
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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】 本発明は1.1−ジクロロ−2,2,2−トリフルオロ
エタン(以下R−123と略す。)、酸素、及び水を連
続的に反応せしめ、トリフルオロ酢酸(以下TFAと略
す、)及びトリフルオロ酢酸クロライド(以下TFAC
と略す。)を製造する方法に関する。
TFACは、農医薬の製造原料として、又TFAは農医
薬の製造原料の他、反応溶媒としであるいはエステル化
触媒、縮合触媒等の各種触媒として有用な化合物である
。従来、これらの化合物を製造する方法には、酢酸フル
オライドの電解フッ素化によるTFAの製法(米国特許
第40228241 号明細書)、水銀塩の存在下1,
1.1− )リフルオロ−2,2,2−トリクロロエタ
ンと三酸化硫黄との反応によるTFACの製法(特許出
願公表間56−501Ei49号公報)あるいは0.1
重量%以下より少量の水を含むR−123を活性放射線
の存在丁番と酸素と反応させるTFAGの製法(特公昭
58−2441f1号公報)等が知られている。しかし
ながら、電解フッ素化においては中間生成物のトリフル
オロ酢酸フルオライドと水素の分離に経費がかかり、水
銀塩を用いる製法では、使用薬品が取り扱いにくく工業
的に不利であり、活性放射線を用いる方法では、副生ず
る微量のフッ酸により放射線源のガラスが失透し長期間
使用できなl、%など、従来の方法にはいくつかの欠点
が存在している。本出願人は、すでに、これら従来法の
欠点を解決した方法を提出している。すなわち、R−1
23を水の存在下に熱酸化し、TFA とTFACを製
造する方法である。(特開昭58−159440号公報
)本発明は、このような本出願人がすでに提出した方法
の改良に係るものであり、R−123の反応率、TFA
とTFACへの選択率さらには反応時間等を改善したも
のである。すなわち本発明は1.1−ジクロロ−2,2
,2−トリフルオワエタン、酸素、及び水を反応せしめ
トリフルオロ酢酸及びその酸クロライドを得る方法にお
いて、原料及び反応生成物が液化しない条件下でかつ、
局部過熱を生起しない完全混合型反応器により、原料供
給及び反応生成物取り出しを連続的に行ないながら気相
反応せしめることを特徴とするトリフルオロ酢酸及びそ
の酸クロライドの製造法に関するものである。
R−123、酸素−1及び水との気相反応は以下の通り
である。
2CF3 CHCl 2 + 02 + H20→CF
3COOH+ 0F3GOCI+ 3HCI 気相酸化反応においては、R−123の熱分解反応やこ
れに伴なう種々の副反応が起りやすく、HF等の生成も
考えられている。さらに、反応原料であるR−123中
にはR−123の異性体である分離困難なR−123a
すなわちCF2CICFHCIがR7123の製造過程
で混入し、多い場合には15wt%も含まれていること
さえある。従って、R−,123aの酸化反応によって
も以下のようにフッ酸や塩酸が生成する。
2CF2CIcFHc l + 02→ CF2CIG
OCI+ CF2C1tl:OF +oF+H1ll:
1 一方、R−123(通常前記のように微量の異性体R−
123aが含まれている)の酸化により、TFAやTF
ACを得ようとする場合には、水が触媒的に作用し、無
水の状態ではR−123の酸化反応が起りにくいことが
知られている。しかしながら、水の存在は、前述の副生
ずるフッ酸や塩酸による装置の腐食を高めることになる
。特にフッ酸においては、無水であってもかなり腐食性
が高く、特公昭5B−24418号公報に、見られる放
射線源をカバーするガラスは長期間の使用に耐えること
ができない。同公報ではR−123の液相酸化反応にお
いて副生ずるフッ酸によりガラスや石英光源がおかされ
る旨教示しているが、気相酸化反応においても同様であ
るという知見を本発明者等は得ている。
このように、水を触媒的に作用させるR−123の晶化
反応では、腐食に耐えないガラス材質を必要とする活性
放射線の使用は工業的には不可能である。水の存在量を
極めて少量に制限した気相酸化反応においても、反応過
程で水が液化することがあり、フッ酸による腐食は避け
られない。これに対し、本発明方法においては、活性放
射線を必要とせず、反応槽全体の材質をたとえばハステ
ロイ類とすることにより、腐食の危険を防止することが
でき、長期9間の工業的操作が可能である。又、腐食の
危険が少ないため水の存在量を最小限に抑制する必要が
なく、水を触媒的作用に必要な素置上に加えることによ
りTFAの選択率を上げることができる。
本発明方法においては1通常加圧下に200°C以上の
高温で実施され、反応槽滞留時間も10分以内と極めて
速い反応である。従って、反応率を高め、又副反応を抑
制してTFA及びTFACの選択率を高めるためには、
反応物を均一に混合し、温度や濃度を均一化することが
重要である。R−123の酸化反応は、水を触媒とする
発熱反応である。従って、反応槽中には局部的な過熱が
生起し、熱分解反応等による副反応が起りやすく、TF
AやTFACへの選択率が低下する原因となり、避けな
ければならない。局部的な過熱に対しては、反応槽中に
第1図3のごとき攪拌機を備え、第1図1のごとき縦型
反応槽においては、1段あるいは上下数段にわたり撹拌
質を備え、例えば、50見の反応槽においては、毎分1
00回転以上好ましくは毎分150回転以上で攪拌させ
ることにより、熱の分散を有効にはかることができる。
反応槽中全体の温度レベルを均一に保つためには、第1
図2のごときジャケットを設け、外部熱媒体との熱交換
あるいは、反応原料、反応生成物間の熱交換等による方
法を採用すればよい。本発明の気相連続反応における反
応温度は、反応圧力的25〜35kg/ cn(を採用
すれば、250〜400℃好ましくは260〜320℃
の範囲から選定される。これ以下の温度では反応速度が
低下したり、反応が起らないこともあり、これ以上の温
度では熱分解反応等の副反応が起りやすいため好ましく
ない。
本発明方法では完全混合型反応器を採用し、完全混合す
ることにより温度や濃度の均一化をはかることができる
。そのためには、前述の攪拌操作、熱交換操作の他反応
原料を第1図1のごとき縦型反応槽の下層部に供給し、
上層部から反応生成物を取り出す方法を採用することが
好ましい。又、第1図に示されているように、R−12
3の供給位置は、酸素や水の供給位置よりも上部にする
ことにより、R−123と酸素及び水との混合がより均
一となり、R−123の反応率や選択率の向上に役立つ
ものである。供給原料の混合が不完全であると未反応の
R−123が蓄積し、一度に大量の酸化反応が起り爆発
の危険性もあり、この点からも充分な混合操作は重要で
ある。R−123が未反応とならないためにR−123
に対する酸素の供給量は理論量以上とすることが好まし
く、又、爆発限界の問題から2倍モル以下程度とするこ
とが好ましい。従って、酸素の供給量はR−1231モ
ル当り0.5〜2モル好ましくは1〜2モルの範囲から
選定される。
゛本発明者等は、反応原料や反応生成物が反応槽中で微
量でも液化すると、液滴が反応槽壁に付着し、副生ずる
HClやl(F等の腐食性物質がその液滴中に溶解し、
反応槽壁を腐食し、好ましからざる結果を招くという知
見を得ている。反応槽壁が腐食する結果金属塩化物が生
成し、この塩化物は負触媒となって酸化反応を停止させ
ることさえあり、未反応のR−123が一度に酸化反応
し爆発の危険すら存在する。反応原料であるR−123
や副生するHCl、HFは常温で気体であり、本発明の
反応温度は300°C前後と高温ではあるが、反応圧力
は約20〜40kg/−と高圧を採用するため液化する
虞れがある。特に、常温で液体の水は、反応槽中で液化
しやすく必要以上の水の供給は避けなければならない。
R−123の酸化反応において、水は触媒としての作用
及びR−123の酸化により生成するトリフルオロ酸ク
ロライドを加水分解しトリフルオロ酢酸に変換する作用
があるものと考えられる。従って、水の供給量は触媒と
しての最小限必要な素置上であるとともに、液化して反
応槽壁に付着しないような素置下であることが好ましい
。通常は、R−1231モル当り0.01〜0.5モル
の範囲から選定するのがよい。反応槽中の原料や反応生
成物が微量でも液化しないように、又液化し始めたもの
が反応槽壁に付着する前に原料であれば酸化反応を完結
させ、反応生成物であれば撹拌下に同伴ガスにより分散
させ取り出すことが重要である。原料ガスの液化は、反
応槽へ供給する前に150〜200°C程度まで予熱す
ることで効果的に防止し得る。又、供給量が多く最も液
化の虞れがあるR−123については、第1図に示され
ているように、水や酸素よりも反応槽中上部に供給し、
又、攪拌機の羽根付近に供給し、よく分散させるととも
に酸化反応を完結するように供給することが好ましい。
R−123の酸化反応は、温度や濃度が均一化した本発
明のごとき完全混合状態においては、反1 地検中の気
体の滞留時間が2〜20分間となる連続式縦型単槽反応
装置を用いればよい。反応槽から取り出された反応生成
物(第1図4で示す)は蒸留操作により容易に目的化合
物のTFA及びTFACを得ることができる。TFAC
は容易に加水分解してTFAとなるがTFAのみを得よ
うとする時は第2図に示す2段の加水分解工程を採用す
ることにより、本発明により得られる反応生成物4を効
率的にすべてTFAとすることができる。以下、第2図
に示す加水分解工程を説明する。反応生成物4の組成は
主にTFA 、 TFAC1塩酸及び未反応の酸素であ
る。第2図に示す加水分解プロセスはすべて常温常圧操
作でよく、前記塩酸や酸素は気体状態で第1酢酸化塔1
1.第1分離槽12、導管16、第1冷却塔13.導管
18、第2酢酸化塔21、第2分離槽22、導管26、
第2冷却塔23を経て除害系29へ排出される。加水分
解すべきTFACも気体状態で前記塩酸等と同一の経路
を通過するが、第2冷却塔23を通過するまでにはすべ
て加水分解されTFA液に変換されている。導管30に
より加水分解のための水が塩酸等に同伴したTFAGに
対して過剰量連続的に供給され、第2分離槽22で加水
分解を受けTFA液に変換される。この変換されたTF
A液及び未反応の水は導管24及び25を経て循環され
る。導管24を経るものは第2冷却塔23へ導入し、第
2分離槽22で加水分解を受けず塩酸等に同伴する可能
性のある微量のTFACをTFA液中の水によりTFA
に変換した後、導管27を経て第2分離槽22へもどさ
れる。導管25を経るものは第2酢酸化塔21、へ導入
し、TFACの加水分解を行なって第2分離槽へもどさ
れる。このような循環操作を連続的に行なうことにより
、第2分離槽22中には約5重量%前後の水を含むT、
FA液が蓄積される。
第2分離槽22に満たされた微量の水を含むTFA液は
、断続的に第1分離槽12に移送される。
第1分離槽12中の微量の水を含むTFA液は、導管1
4及び15を経て循環される。導管14を経るものは第
1冷却塔13へ導入し、第1酢酸化塔11や第1分離槽
12で加水分解を受けず塩酸等に同伴するTFACをT
FA液中の水によりTFAに変換した後、導管17を経
て第1分離槽12へもどされる。
導管15を経るものは第1酢酸化塔11へ導入し、反応
生成物4中のTFACの加水分解を行ない第1分離槽1
2へもどされる。このような、循環操作を連続的に行な
うことにより、第1分離槽12中には水分量が約0.0
1重量%前後となったTFA液が蓄積される。加水分解
を受けながったTFACは導管18を経て、第2酢酸化
塔21へ移送され、最終的には導管30から入る過剰量
の水によりすべてTFAに変換される。約0.01重量
%前後の水を含むTFA液を導管28より蒸留工程へ移
送した後、約5重量%前後の水を含むTFA液を第1分
離槽12へ移送し、第1分離槽12中の水分量が0.0
1重量%前後となるまで前述の循環操作をそれぞれ繰り
返せばよい。R−123の酸化反応により生成するTF
ACをすべてTFAに変換する場合には、このような2
段の加水分解工程が有利である。すなわち、TFACを
すべて変換できるとともに目的物TFA中の水分を11
00pp前後に減少させることができるからで、ある。
TFACをすべてTFAに変換しようとする場合、過剰
量6水を加え一度に加水分解させることも考えられるが
、得られるTFA中には未反応の多量の水が混入I7、
分離操作に多大の労力を要する。TFAと水とは共沸組
成が存在し、苺留分離が容易でないからである。
以下本発明の実施例についてさらに具体的に説明する。
実施例 第1図3のごkき上下2段の攪拌羽根を有する攪拌機及
び第1図2のごときシャケ・ノド型熱交換器を備えた第
1図1のごとき縦型反応槽50文中に、R−123、水
、及び酸素を連続的に供給し、反応を行なった。R−1
23の供給量を103n+ol/hrとした。R−12
3の反応槽中への供給位置は、反応生成物の取り出し位
置よりも下部であり、かつ水及び酸素の供給位置よりも
上部であった。これら反応原料は下部攪拌羽根付近へ供
給した。又、R−123及び水は予熱を行なった。
反応条件、及びR−123の反応率、及びTFAとTF
ACの選択率を第1表に示す。反応率及び選択率は反応
生成物を19F−NMR及びガスクロマトグラフで分析
することによりめた。反応槽中の温度差は、上部攪拌羽
根中央部と下部攪拌羽根中央部付近における温度差をめ
た。
第 1 表 比較例1 機械的攪拌装置を備えた200c c容量のハスチク ロイC製のオートクレーブに10.5g (0,08J
モク ル)のR−123と水0.12g (0,0011モル
)を仕込み、290℃まで昇温した。その時の圧力は1
5kg/ co?であった。そこに酸素を加え30kg
/ cnまで加圧し、5分間保持した。その後、内容物
を液体窒素で冷却されたトラップに捕集し、更にそのト
ラップをドライアイス−エタノール浴に浸し未反応の酸
素と生成塩酸を除去した後、反応液な19F−NMR及
びガスマドグラフにより分析を行なった。その結果R−
123の反応率52X、TFAの選択率22%、丁FA
Cの選択率68%であった。
比較例2 く R−123の反応率を高めるべ声、保持時間を8分間と
する以外は、前記比較例1と同様に反応を行なった。そ
の結果、 R−123の反応率は53z。
TFAの選択率は20%、TFACの選択率は64%で
あった。すなわち、反応率はほとんど変化なく、逆に選
択率の低下が認められた。
【図面の簡単な説明】
第1図はR−123、酸素、及び水の気相反応プロセス
の一態様を示すフローシート。第2図はTFACをTF
Aにするための加水分解工程の一態様を示すフローシー
ト。 1:連続式縦型単槽反応槽 11:第1酢酸化塔 12:第1分離槽 13:第1冷却塔

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 1.1−ジクロロ−2,2,2−トリフルオロエ
    タン、酸素、及び水を反応せしめトリフルオロ酢酸及び
    その酸クロライドを得る方法において、原料及び反応生
    成物が液化しない条件下でかつ、局部加熱を生起しない
    完全混合型反応器により、原料供給及び反応生成物取り
    出しを連続的に行ないながら気相反応せしめることを特
    徴とするトリフルオロ酢酸及びその酸クロライドの製造
    法。 2、酸素の供給量が1.1−ジクロロ−2,2,2−)
    リフルオロエタン1モル当り1〜2モルの範囲から選ば
    れる特許請求の範囲第1項記載の製造法。 3、水の供給量が1.1−ジクロロ−2,2,2−)リ
    フルオロエタン1モル当り0.O1〜0.5モルの範囲
    から選ばれる特許請求の範囲第1項記載の製造法。 4、反応温度が260〜320°Cの範囲から選ばれる
    特許請求の範囲第1項記載の製造法。 5、反応圧力が25〜35kg/ cwtの範囲から選
    ばれる特許請求の範囲第1項記載の製造法。 8、 1.1−ジクロロ−2,2,2−hリフルオロエ
    タン及び水を150〜200°Cに予熱した後反応せし
    めることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の製造
    法。 7、完全混合型反応器が、攪拌機を備えた縦型反応器で
    ある特許請求の範囲第1項記載の製造法。 8、完全混合型反応器への1,1−ジクロロ−2,2,
    2−トリフルオロエタンの供給位置が、反応生成物の取
    り出し位置よりも下部であり、かつ酸素及び水の供給位
    置よりも上部である特許請求の範囲第1項記載の製造法
    。 !1. 1.1−ジクロロ−2,2,2−トリフルオロ
    エタン、酸素、又は水の反応器中への供給位置が、攪拌
    機の羽根付近である特許請求の範囲第7項記載の製造法
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002526385A (ja) * 1998-07-06 2002-08-20 ゾルファイ フルーオル ウント デリヴァーテ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 弗化物の少ない有機化合物の製法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58159440A (ja) * 1982-03-18 1983-09-21 Asahi Glass Co Ltd トリフルオロ酢酸及びトリフルオロ酢酸クロライドの製造方法

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