JP3057824B2 - フッ素化合物の製造方法 - Google Patents

フッ素化合物の製造方法

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博一 青山
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、フッ素化合物の製造方
法に関し、特に式: R−CXYCF2CF3 (II) [式中、Rは炭素数1以上のパーフルオロアルキル、パ
ークロロアルキル、ポリフルオロアルキル、ポリクロロ
アルキルまたはポリクロロポリフルオロアルキル基を表
し、X及びYは同一または異なる塩素、臭素またはヨウ
素を表す。]で示されるフッ素化合物の製造方法に関す
る。本発明により製造されるフッ素化合物(II)は、オゾ
ン層を破壊することの少ない代替フッ素化合物の中間体
や、その他の含フッ素化合物の中間体として重要であ
る。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】テト
ラクロロメタン、トリクロロフルオロメタン、ジクロロ
フルオロメタンなどの炭素数が1であるハロメタン類と
テトラフルオロエチレン、トリフルオロエチレン、クロ
ロトリフルオロエチレン、1,1−ジクロロ−2,2−ジ
フルオロエチレンなどの含フッ素エチレンとを、無水塩
化アルミニウム触媒の存在下に付加反応させると、炭素
数3のフッ素化合物が生成することは知られている。し
かし、炭素数2以上のハロアルカンとテトラフルオロエ
チレンなどの含フッ素エチレンを無水塩化アルミニウム
などのルイス酸触媒の存在下に付加反応させた例はこれ
までに知られていない。
【0003】
【課題を解決するための手段】そこで、ハロアルカンと
含フッ素エチレンとの付加反応を可能とすべく鋭意検討
した結果、ある種のハロゲン化化合物とテトラフルオロ
エチレンを、ルイス酸触媒の存在下、反応させると、高
選択率、高収率で 式: R−CXYCF2CF3 (II) [式中、R、X及びYは前記と同意義。]で示される化合
物が生成することを見い出し、本発明を完成するにいた
った。
【0004】即ち、本発明は、 式: R−CFXY (I) [式中、R、X及びYは前記と同意義。]で示される化合
物とテトラフルオロエチレンを、無水塩化アルミニウ
ム、塩素化フッ素化アルミニウム、無水四塩化ジルコニ
ウム、および塩素化フッ素化ジルコニウムからなる群か
ら選択される少なくとも一種のルイス酸触媒の存在下に
反応させ、化合物(II)を得ることを特徴とするフッ素化
合物の製造方法を提供する。
【0005】本発明で出発化合物として使用する化合物
(I)としては、CF3CFCl2、CF3CF2CFCl2
ClCF2CFCl2、ClCF2CFClCFCl2、CFCl
2CF2CFCl2、CF3CF2CF2CFCl2、ClCF2
CFClCF2CFCl2、HCF2CF2CFCl2、HCF
2CF2CF2CF2CFCl2、CF3CFBr2、CF3CF
2CFBr2、CF3CFClBr、CF3CF2CFBrCl、
HCF2CF2CFBr2、HCF2CF2CFBrCl、CF
3CFICl、CF3CFBrIなどが挙げられる。
【0006】本発明で使用される触媒は、ルイス酸触媒
であり、例えば無水塩化アルミニウム、塩素化フッ素化
アルミニウム、無水四塩化ジルコニウム、および/また
は塩素化フッ素化ジルコニウムである。
【0007】本発明で使用する無水塩化アルミニウム、
無水四塩化ジルコニウムなどのルイス酸触媒としては、
通常市販されている粒状、粉末状または液状のものがそ
のまま使用できる。
【0008】 また、式: AlClxFy (III) [式中、xおよびyは、x+y=3、0<x<3、0<y<3
を満たす数である。]で示される塩素化フッ素化アルミ
ニウムまたは式: ZrClpFq (IV) [式中、pおよびqは、p+q=4、0<p<4、0<q<4
を満たす数である。]で示される塩素化フッ素化ジルコ
ニウムは、市販の無水塩化アルミニウムまたは無水四塩
化ジルコニウムに、フッ化水素、フッ酸、炭素数4以
下、好ましくは炭素数2以下のフルオロ炭化水素または
クロロフルオロ炭化水素(例えば、トリフルオロメタ
ン、テトラフルオロエタン、クロロジフルオロメタン、
ジクロロフルオロメタン、トリフルオロジクロロエタ
ン、トリフルオロクロロメタン、ジクロロジフルオロメ
タン、トリクロロフルオロメタン、ジフルオロテトラク
ロロエタン、トリフルオロトリクロロエタンなど)を作
用させて製造することができる。この場合、フッ化水
素、フッ酸およびフルオロ炭化水素またはクロロフルオ
ロ炭化水素はそれぞれ単独で作用させてもよいし、2種
以上を混合して作用させてもよく、また、場合によって
は、クロロ炭化水素と混合して作用させてもよい。
【0009】上記触媒の製造における温度条件は、0℃
〜120℃、好ましくは0℃〜100℃の範囲であり、
無水塩化アルミニウムまたは無水四塩化ジルコニウムと
の接触のさせ方は、液体状態で接触させても良いし、気
体を流通させて接触させても良い。
【0010】本発明の製造方法で用いるルイス酸触媒の
量は、触媒量でよく、通常出発化合物(I)に対して0.
1〜20重量%、好ましくは0.25〜10重量%であ
る。これ以上用いても反応には影響がなく、経済的では
ない。
【0011】また、本発明の製造方法で用いられるテト
ラフルオロエチレンは、反応が終了するまで加え続けれ
ばよく、その量は通常、化合物(I)に対して1〜1.5
当量である。これ以上加えてもよいが、本発明の反応に
はなんら関与せず、リサイクル量が増えるだけである。
テトラフルオロエチレンは、気体状で仕込んでもよい
し、液状で仕込んでもよい。
【0012】本発明における反応温度は、−20〜15
0℃、好ましくは−20〜100℃の範囲である。これ
より低いと、反応が非常に遅くなり実用的でないし、こ
れより高いと、副反応が起こり、好ましくない副生成物
が生成する。
【0013】本発明における反応圧力は、反応の温度に
もよるが、大気圧から20kg/cm2G、好ましくは大気
圧から15kg/cm2Gである。
【0014】本発明の反応は、溶媒中でも可能である。
溶媒としては、使用するルイス酸に対して不活性であれ
ばいずれも使用できる。例えば、四塩化炭素、クロロホ
ルム、塩化メチレン、1,1,1−トリクロロ−2,2,2
−トリフルオロエタン、1,2−ジクロロテトラフルオ
ロエタン、3,3−ジクロロ−1,1,1,2,2−ペンタ
フルオロプロパン、1,3−ジクロロ−1,1,2,2,3
−ペンタフルオロプロパンなどが好ましい。また、反応
生成物である化合物(II)を溶媒として用いることもで
き、この場合には、反応精製物と溶媒との分離が必要で
なくなるため経済的に有利である。
【0015】以下、実施例を示し、本発明をより具体的
に説明する。実施例1 撹拌機付きステンレス製200mlオートクレーブに無水
塩化アルミニウム2gを仕込んだ。オートクレーブを減
圧にし、−20℃に冷却後、1,1−ジクロロテトラフ
ルオロエタン65gを仕込み、80℃に加熱後、気体状
テトラフルオロエチレンを圧力が9kg/cm2Gになるま
で仕込んだ。反応の進行に伴い、テトラフルオロエチレ
ンが消費されて圧力が低下してくるので、反応温度を8
0℃に保ちながら、テトラフルオロエチレンを加えて反
応圧力を9kg/cm2Gに保った。15時間後、圧力が降
下しなくなったので、オートクレーブを0℃に冷却し、
未反応のテトラフルオロエチレンを系外へパージした。
オートクレーブに残った内容物をガスクロマトグラフィ
ーにより分析したところ、目的とする2,2−ジクロロ
オクタフルオロブタン(CF3CCl2CF2CF2)が75
%の収率(1,1−ジクロロテトラフルオロエタン基準)
で生成していた。
【0016】実施例2 実施例1と同様のオートクレーブに無水塩化アルミニウ
ム2gおよびトリクロロフルオロメタン11gを仕込ん
だ。室温で3時間撹拌後、オートクレーブを減圧にし、
トリクロロフルオロメタンおよびこれから生成した四塩
化炭素、ジクロロジフルオロメタン、トリフルオロクロ
ロメタンを除去し、塩素化フッ素化アルミニウムを調製
した。
【0017】オートクレーブを減圧にし、−20℃に冷
却後、1,1−ジクロロテトラフルオロエタン65gを仕
込み、20℃にした後、テトラフルオロエチレンを5kg
/cm2Gまで仕込んだ。直ちに反応が始まり発熱するの
で、氷水で冷却し反応温度が20℃を越えないようにし
ながらテトラフルオロエチレンを5kg/cm2Gで仕込ん
だ。4時間後、テトラフルオロエチレンの吸収が無くな
ったので反応を終了した。0℃に冷却後、未反応のテト
ラフルオロエチレンを系外へパージした。オートクレー
ブに残った内容物をガスクロマトグラフィーにより分析
したところ、目的とする2,2−ジクロロオクタフルオ
ロブタン(CF3CCl2CF2CF3)が83%の収率(1,
1−ジクロロテトラフルオロエタン基準)で生成してい
た。
【0018】実施例3 実施例2と同様の手順で、オートクレーブ中に塩素化フ
ッ素化アルミニウムを同量調製した。1,1,3,4−テ
トラクロロヘキサフルオロブタン78.5gを仕込んだ
後、系内を減圧にし、テトラフルオロエチレンを70℃
で7kg/cm2Gまで仕込んだ。反応の進行に伴い消費さ
れるテトラフルオロエチレンを補うために同じ圧力で仕
込みながら反応を70℃で続けた。13時間反応後、未
反応のテトラフルオロエチレンを系外へパージした。オ
ートクレーブに残った内容物をガスクロマトグラフィー
により分析したところ、目的とする3,3,5,6−テト
ラクロロデカフルオロヘキサンが85%の収率(テトラ
クロロヘキサフルオロブタン基準)で生成していた。
【0019】実施例4 実施例2において1,1−ジクロロテトラフルオロエタ
ンに代えて1,1−ジクロロヘキサフルオロプロパン7
0gを用いる以外は同様に反応を行なったところ、目的
とする3,3−ジクロロデカフルオロペンタン(CF3
2CCl2CF2CF3)が92%の収率(ジクロロヘキサ
フルオロプロパン基準)で生成していた。
【0020】実施例5 反応系内に水分が混入するのを防ぐためのシリカゲル乾
燥管およびガス導入管を備えたガラス製200mlフラス
コに、2,2−ジクロロオクタフルオロペンタン40gお
よび実施例2と同様にして調製した塩素化フッ素化アル
ミニウム2gを仕込んだ。マグネチックスターラーによ
り撹拌しながら、テトラフルオロエチレンを20ml/
分、1,1−ジクロロテトラフルオロエタンを18ml/
分の流速で予め混合後、ガス導入管から仕込んだ。この
とき、フラスコ外部を氷水で冷却し、反応温度を5〜1
0℃に調節した。反応時間の経過とともに2,2−ジク
ロロオクタフルオロペンタンが増加していった。5時間
反応後、反応液の量は、99gに増加しており、このと
きの反応液をガスクロマトグラフィーにより分析したと
ころ、2,2−ジクロロオクタフルオロブタンが96%
の割合で含まれていた。55gの2,2−ジクロロオクタ
フルオロブタンが生成したことになる。
【0021】実施例6 実施例2において無水塩化アルミニウムに代えて無水四
塩化ジルコニウム2gを用いる以外は、同様に反応を行
なったところ、目的とする2,2−ジクロロオクタフル
オロブタン(CF3CCl2CF2CF3)が92%の収率
(1,1−ジクロロテトラフルオロエタン基準)で生成し
ていた。
【0022】
【0023】実施例7 実施例2において、1,1−ジクロロテトラフルオロエ
タンに代えて1,1−ジブロモテトラフルオロエタン7
0gを用いる以外は、同様に反応を行ったところ、目的
とする2,2−ジブロモオクタフルオロブタン(CF3
CBr2CF2CF3)が90%の収率(1,1−ジブロモ
テトラフルオロエタン基準)で生成していた。
【0024】実施例8 実施例2において、1,1−ジクロロテトラフルオロエ
タンに代えて1−クロロ−1−ブロモテトラフルオロエ
タン68gを用いる以外は、同様に反応を行ったとこ
ろ、目的とする2−クロロ−2−ブロモオクタフルオロ
ブタン(CF3CBrClCF2CF3)が91%の収率
(1−クロロ−1−ブロモテトラフルオロエタン基準)
で生成していた。
【0025】
【発明の効果】フロンの代替化合物の含フッ素化合物の
中間体として重要なR−CXYCF2CF3を、R−CF
XYとテトラフルオロエチレンとをルイス酸触媒の存在
下に反応させることにより、容易にかつ経済的に製造す
ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 Chem.Abstr.,Vol.91 (1979)p.612,抄録番号第91: 140319q,Knunyants,I. L.et al.,”Perhalog enated fluorochlor obutanes.”,U.S.S. R.525.300. Martha Windholz e d.”THE MERCK INDE X,TENTH EDITION" (1983)MERCK & Co.,In c,p.102 第721項 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07C 17/269 C07C 19/08 - 19/10 B01J 27/125 B01J 27/135 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 式: R−CFXY
    (I) [式中、Rは炭素数1以上のパーフルオロアルキル、パ
    ークロロアルキル、ポリフルオロアルキル、ポリクロロ
    アルキルまたはポリクロロポリフルオロアルキル基を表
    し、X及びYは同一または異なる塩素、臭素またはヨウ
    素を表す。]で示される化合物とテトラフルオロエチレ
    ンを、無水塩化アルミニウム、塩素化フッ素化アルミニ
    ウム、無水四塩化ジルコニウム、および塩素化フッ素化
    ジルコニウムからなる群から選択される少なくとも一種
    のルイス酸触媒の存在下に反応させ、 式: R−CXYCF2CF3 (II) [式中、R、X及びYは前記と同意義。]で示される化合
    物を得ることを特徴とするフッ素化合物の製造方法。
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Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Chem.Abstr.,Vol.91(1979)p.612,抄録番号第91:140319q,Knunyants,I.L.et al.,"Perhalogenated fluorochlorobutanes.",U.S.S.R.525.300.
Martha Windholz ed."THE MERCK INDEX,TENTH EDITION"(1983)MERCK & Co.,Inc,p.102 第721項

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