Способы получения 1,1,1,3,3-пентафторпропана, способ получения 1,1,1,3,3-пентафтор-2-галогено-3-хлорпропана, способ получения 1,1,1,2,3,3-гексахлорпропена, способ получения 1,1,1,3,3-пентафтор-2,3-дихлорпропана - RU2114813C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к способу получения 1,1,1,3,3-пентафторпропана, который может быть использован в качестве заменителя CFC и HCFC, применяемых в качестве охлаждающей среды (хладагентов), газообразующих средств или очищающих средств, а особенно в качестве уретанового газообраующего средства. Кроме того, изобретение относится к способу получения 1,1,1,3,3-пентафтор-2-галогено-3-хлорпропана, который может представлять собой промежуточное соединение при синтезе 1,1,1,3,3-пентафторпропана, а также к способу получения 1,1,1,2,3,3-гексахлорпропена.

В патенте WO 92/12113 описывается гидрогенолиз фторхлоруглеводорода формулы C_nH_mF_pX_q, где X представляет собой Cl или Br. Гидрогенолиз ведут в газовой фазе при повышенной температуре в присутствии катализатора-металла группы Pd или Pt, нанесенного на уголь.

Способ получения 1, 1,1,3,3-пентафторпропана с помощью восстановительной реакции с водородом, где в качестве исходного материала используется 1,2,2-трихлорпентафторпропан, известен (патент США N 2942036).

Однако из-за низкого выхода и продуцирования 2-хлорпентафторпропена и 1,1,3,3,3-пентафторпропена, которые не восстанавливаются в достаточной степени, эта реакция не может быть использована в промышленных целях.

С другой стороны, 1,1,1,3,3-пентафтор-2-галогено-3-хлорпропан сам по себе может быть использован как промежуточное соединение для получения лекарственных препаратов или агрохимикатов, а также как ценный промышленный материал, который путем фторирования или восстановления может быть введен во фторуглеводород в качестве заменителя HCFC и CFC, используемых как хладагенты, газообразующие агенты или очищающие средства, и который путем дегидрохлорирования может быть введен в мономеры различных видов смол. В частности, 1,1,1,3, 3-пентафтор-2,3-дихлорпропан может быть использован в качестве исходного материала для получения 1,1,1,3,3-пентафторпропана.

В настоящее время специалистам известен метод фторирования пропенгалогенида с использованием HF в жидкой фазе в присутствии галогенида сурьмы. Например, Е. Т. МсВее и др. получали 1,1,1,3,3-пентафтор-2,3-дихлорпропан путем фторирования 1,1,1-трифтор-2,3, 3-трихлорпропена с использованием H в присутствии сурьмяного катализатора (J. Am. Chem. Soc., 70, 2023, (1948)).

Однако, поскольку 1,1,1-трифтор-2,3,3-трихлорпропен, H и сурьмяный катализатор поступают в реактор непосредственно перед реакцией, то эта реакция требует не только высокой температуры (250^oC), но также имеет низкий выход 1,1,1,3,3-пентафтор-2, 3-дихлорпропана, составляющий до 50%, в результате чего указанная реакция не может быть использована в промышленных целях.

Кроме того, 1,1,1,2,3,3-гексахлорпропен может быть использован как промежуточное соединение для получения различных лекарственных препаратов или агрохимикатов, а также как исходное соединение для получения различных промежуточных фторсоединений путем фторирования указанного пропена с использованием HF. В частности, это соединение может быть использовано как исходный материал для получения 1,1,1,3,3-пентафтор-2,3-дихлорпропана (HCFC 225 da).

Вообще говоря, 1,1,1,2,3, 3-гексахлорпропен может быть синтезирован путем дегидрохлорирования 1,1,1,2,2,3,3- гептахлорпропана. 1,1,1,2,2,3,3 -гептахлорпропан представляет собой экономически выгодный исходный материал, который может быть легко синтезирован из таких экономически выгодных промышленных материалов, как хлороформ и тетрахлорэтилен.

Известный до настоящего времени способ синтеза 1,1,1,2,3, 3-гексахлорпропена заключается в дегидрохлорировании 1,1,1,2,2,3,3-гептахлорпропана с использованием гидроксида щелочного металла, например KOH в спиртовом растворителе (J. Am. Chem. Soc., 63, 1438, (1941)).

Однако из-за использования спирта в качестве реакционного растворителя этот способ требует осуществления фильтрации продуцируемого в этой реакции хлорида щелочного металла с последующим выделением полученного продукта из спирта путем дистилляции.

Кроме того, известно, что указанный 1,1,1,2,3,3-гексахлорпропен может быть получен из 1,1,1,2,2,3, 3-гептахлорпропана путем его пропускания через реакционный сосуд, нагретый примерно до 400^oC, однако такая высокая реакционная температура, а также использование дорогостоящего материала для изготовления реакционного сосуда являются совершенно необходимыми из-за продуцирования в этой реакции HCl.

Первой целью изобретения является разработка способа получения 1,1,1,, 3, 3-пентафторпропана (HFC 245 d: a) с достаточно высокой степенью избирательности, в котором отсутствуют вышеуказанные недостатки.

Второй целью изобретения является разработка промышленного способа получения 1,1,1,3,3-пентафтор-2-галогено-3-хлорпропана, который не имеет недостатков уже существующих способов, упомянутых выше, и с помощью которого 1,1,1,3, 3-пентафтор-2-галогено-3-хлорпропан (в частности, HCFC 225 da) может быть легко продуцирован при минимальных затратах и с высоким выходом.

Третьей целью изобретения является решение проблем, связанных с применением вышеупомянутых известных способов, и разработка экономически эффективного и легко осуществляемого промышленного способа получения 1,1,1,2,3, 3-гексахлорпропена.

Для решения проблем, связанных с применением вышеуказанного известного способа получения 1,1,1,3,3-пентафторпропана, авторы настоящего изобретения проводили тщательные исследования, в ходе которых было установлено, что указанный целевой продукт с высоким выходом может быть получен с помощью восстановительной реакции, осуществляемой с использованием водорода (каталитическое восстановление) и использованием 1,1,1,3,3-пентафтор-2,3-дихлорпропана в качестве исходного материала в присутствии катализатора на основе благородного металла, такого, как палладий, в газовой фазе, в результате чего авторами было разработано первое изобретение.

Таким образом, первое изобретение относится к способу получения 1,1,1,3,3-пентафторпропана с высокой степенью избирательности, составляющей не менее чем 80%, посредством водородной реакции восстановления, проводимой с использованием 1,1,1,3,3-пентафтор-2,3-дихлорпропана в качестве исходного материала в газофазной системе в присутствии катализатора на основе благородного металла, такого, как палладий, и при температуре от 30 до 450^oC.

В указанном изобретении особенно важным является тот факт, что восстановление водородом осуществляют с использованием катализатора на основе благородного металла в газовой фазе. В этих целях может быть использована газофазная реакция с неподвижным слоем катализатора, газовая реакция с псевдоожиженным слоем катализатора и т.п.

В указанном катализаторе в качестве благородного металла могут быть использованы палладий, платина и т.п., однако с точки зрения селективности реакции, т.е. с точки зрения минимизации количества образующегося побочного продукта, палладий является предпочтительным. При этом желательно, чтобы металл был нанесен на носитель по крайней мере одного вида, выбранный из активированного угля, силикагеля, окиси титана, двуокиси циркония и т.п.

Диаметр частиц указанного носителя в основном не имеет решающего значения для проведения реакции, однако предпочтительный диаметр составляет 0,1 - 100 мм.

Концентрация носителя может варьироваться в широких пределах, например от 0,05 до 10% (по массе), однако предпочтительная концентрация составляет от 0,5 до 5%.

Реакционная температура составляет в основном от 30 до 450^oC, а предпочтительно 70 - 400^oC.

В реакции восстановления 1,1,1,3,3-пентафтор-2,3-дихлорпропана водородом отношение водорода к исходному материалу может широко варьироваться. Однако для указанной реакции гидрогенизации в основном используют, по крайней мере, стехиометрическое количество водорода. При этом водород может быть использован в количестве, превышающем стехиометрическое количество, например в количестве 8 моль или более по отношению к общему молю используемого исходного материала.

Реакционное давление не играет решающей роли, и данная реакция может быть осуществлена при повышенном, пониженном, или нормальном давлении, однако из-за сложностей, связанных с использованием оборудования, работающего при пониженном давлении, эту реакцию желательно проводить при повышенном или нормальном давлении.

Время реакции обычно составляет от 0,1 до 300 с, в частности от 1 до 30 с.

Исходный материал, а именно 1,1,1,3,3-пентафтор-2,3-дихлорпропан является известным соединением и может быть получен посредством реакции фторирования 1,1,1-трифтор-2,3,3-трихлорпропена (Е.Т. МсВЕЕ, ANTHONY TRUCHAN & R.O. BOL T, J. Amer. Chem. Soc., vol. 70, 2023-2024 (1948)).

Кроме того, для решения вышеуказанных проблем, связанных с методом получения 1,1,1,3,3-пентафторпропана, авторы изобретения проводили тщательные исследования, в ходе которых было установлено, что указанный целевой продукт с высоким выходом может быть получен с помощью реакции восстановления водородом с использованием 1,1,1,3,3-пентафтор-2,3-дихлорпропана в качестве исходного материала, осуществляемой в газовой фазе в присутствии катализатора, в котором по крайней мере один из элементов, добавляемых к палладию, выбирают из циркония и ванадия, и в результате этих исследований было разработано второе изобретение.

Таким образом, второе изобретение относится к способу получения 1,1,1, 3,3-пентафторпропана с высоким выходом, составляющим не менее 80%, посредством реакции восстановления водородом, осуществляемой в газовой системе при температуре от 30 до 450^oC с использованием в качестве исходного материала 1,1,1,3,3-пентафтор-2,3-дихлорпропана и в присутствии катализатора, в котором по крайней мере один из элементов, добавляемых к палладию, выбирают из циркония и ванадия.

В указанном втором изобретении особенно важным является тот факт, что реакцию восстановления водородом осуществляют в газофазной системе в присутствии катализатора на основе палладия, к которому добавляют по крайней мере один из элементов, выбранных из циркония и ванадия. В этих целях может быть использована газофазная реакционная система с неподвижным слоем катализатора, газофазная реакция с псевдоожиженным слоем катализатора и т.п.

Количество циркония и/или ванадия, добавляемое к палладию, в основном составляет 0,01 - 4, а предпочтительно 0,1 - 2 в молярном отношении.

При этом желательно, чтобы катализатор, к которому добавлен по крайней мере один из элементов, выбранных из циркония и ванадия, был нанесен по крайней мере на один носитель, выбранный из активированного угля, силикагеля, окиси титана, двуокиси циркония и т.п.

В этом случае вышеупомянутый металл, наносимый на указанный носитель, может быть использован в виде соли, нитрата, окисной соли, оксида, хлорида и т.п.

Размер частиц указанного носителя в основном не имеет решающего значения для проведения реакции, однако предпочтительно, если диаметр частиц составляет 0,1 - 100 мм.

Концентрация носителя может варьироваться в широких пределах, например от 0,05 до 10%, однако предпочтительная концентрация составляет от 0,5 до 5%.

Реакционная температура составляет в основном от 30 до 450^oC, а предпочтительно 70 - 400^oC.

В реакции восстановления 1,1,1,3,3-пентафтор-2,3-дихлорпропана с использованием водорода отношение водорода к исходному материалу может широко варьироваться. Однако для указанной реакции гидрогенизации обычно используют, по крайней мере, стехиометрическое количество водорода. При этом водород может быть использован в количестве, превышающем стехиометрическое количество, например в количестве 8 молей или более по отношению к общему молю исходного материала.

Реакционное давление не играет решающей роли, и данная реакция может быть осуществлена при повышенном, пониженном, или нормальном давлении, однако из-за сложностей, связанных с использованием оборудования, работающего при пониженном давлении, эту реакцию желательно проводить при повышенном или нормальном давлении.

Время реакции обычно составляет от 0,1 до 300 с, в частности от 1 до 30 с.

Кроме того, для решения вышеуказанных проблем авторами настоящей заявки был разработан способ получения 1,1,1,3,3-пентафтор-2-галогено-3-хлорпропана (например, 1,1,1,3,3-пентафтор-2,3-дихлорпропана), заключающийся в том, что пропенгалогенид, имеющий общую формулу

(при условии, что в этой общей формуле X и Y представляют собой Cl или F соответственно) (например, 1, 1,1,2,3,3-гексахлорпропен), подвергают реакции фторирования с использованием фтороводорода (HF) в присутствии тригалогенида сурьмы и/или пентагалогенида сурьмы в жидкой фазе, причем в указанной реакционной системе количество фтороводорода в 5 раз или более превышает количество тригалогенида сурьмы и/или пентагалогенида сурьмы в молярном отношении. Этот способ был положен в основу третьего изобретения.

Таким образом, третье изобретение относится к получению 1,1,1,3,3-пентафтор-2-галогено-3-хлорпропана путем фторирования пропенгалогенида общей формулы (1) с использованием HF в присутствии фторированной/хлорированной сурьмы, а именно тригалогенида сурьмы.

Поскольку известно, что хлорид сурьмы, добавленный в реакционную систему, в которой присутствует HF, подвергается частичному фторированию с образованием SbCl_xF_y (x + y = 5), то при разработке третьего изобретения авторами этого изобретения было установлено, что если хлорид сурьмы использовать в качестве катализатора для фторирования соединения, содержащего водородную или двойную связь, способную подвергаться хлорированию, например такого соединения, как галогенированный пропен, то чем больше содержание фтора, тем быстрее протекает реакция фторирования, что способствует ингибированию образования хлорированного продукта, являющегося побочным продуктом данной реакции.

Кроме того, было обнаружено, что благодаря присутствию HF, количество которого является избыточным по отношению к количеству добавленного тригалогенида сурьмы и/или пентагалогенида сурьмы, содержание фторида в тригалогениде сурьмы и/или пентагалогениде сурьмы может поддерживаться на достаточном высоком уровне, в результате чего реакция присоединения будет способствовать высокоселективному синтезу 1,1,1,3,3-пентафтор-2-галогено-3-хлорпропана. Этот факт был также положен в основу третьего изобретения.

Количество HF, подаваемое в реактор, равно потребляемому количеству HF плюс количество, которое уносится образующимся продуктом. Таким образом, количество HF в реакционной системе остается постоянным. Однако в том случае, если можно поддерживать избыточные уровни HF в реакционной системе в пределах допустимых диапазонов емкости реактора, то такие отклонения в количествах HF вполне позволительны. Кроме того, все требуемое количество HF может быть также введено в реактор перед началом реакции.

Скорость подачи (вводимое количество за один час) галогенированного пропена, загружаемого в реактор, должна быть меньше, чем скорость подачи фторированной/хлорированной сурьмы, добавляемой в систему, однако меньшая скорость подачи нежелательна из-за снижения продуцируемого продукта по отношению к емкости реактора.

Однако, если подаваемое количество слишком велико, то содержание фтора в фторированной/хлорированной сурьме уменьшается, что приводит к снижению селективности при продолжающейся реакции. Таким образом, отношение скорости подачи (моль/ч) пропенгалогенида к загруженной (моль/ч) фторированной/хлорированной сурьмы в основном не превышает 100 и не должно быть менее 2. При этом предпочтительно, чтобы количество (моль) пропенгалогенида, подаваемого за один час, превышало количество (моль) фторированной/хлорированной сурьмы, подаваемое за один час, не более чем в 50 раз и не менее чем в 5 раз.

Если температура реакции составляет 40^oC или выше, то скорость реакции увеличивается, но в этом случае, если подаваемое количество пропенгалогенида по отношению к загружаемому количеству фторированной/хлорированной сурьмы уменьшается, то селективность реакции снижается.

С точки зрения продуктивности и селективности высокая реакционная температура является предпочтительной, однако в соответствии с реакционной температурой необходимо поддерживать высокое давление. Поскольку для поддержания высокого реакционного давления необходимо использовать дорогостоящее оборудование, то предпочтительно, чтобы температура реакции составляла от 50 до 150^oC.

Реакционное давление повышается в соответствии с реакционной температурой, однако для разделения HF и продукта адекватная величина давления может быть выбрана в пределах от 3 до 30 кг/см². Таким образом, целевое соединение с высоким выходом может быть получено посредством реакции, осуществляемой при постоянном давлении путем медленного добавления в реакционную систему пропенгалогенида в качестве исходного материала и фтороводорода с последующим отбором продуцированного 1,1,1,3,3- пентафтор-2- галогено-3-хлорпропана.

Увеличение количества HF вместе с присутствующим количеством фторированной/хлорированной сурьмы в реакционной системе не влияет на селективность реакции, но снижает продуктивность реактора по отношению к его емкости. Если используются небольшие количества HF, то несмотря на продвижение реакции подаваемое количество пропенгалогенида должно быть небольшим во избежании снижения селективности. На практике при осуществлении данной реакции фтороводорода должно превышать количество фторированной/хлорированной сурьмы (в молярном отношении) в 5 раз или более, а предпочтительно не более чем в 500 раз. Более предпочтительно, если количество HF превышает количество фторированной/хлорированной сурьмы (в молярном отношении) от 50 раз и более до 200 раз или менее.

Кроме того, используемые в третьем изобретении тригалогенид сурьмы и пентагалогенид сурьмы представляют собой смесь SbF₃ и SbCl₅, SbF₃ с AbCl₂F₃, частично хлорированную Cl₂, и т.п.

Помимо этого для решения вышеуказанных проблем, авторами настоящей заявки было установлено, что дегидрохлорирование гептахлорпропана может быть ускорено в умеренных реакционных условиях путем проведения реакции 1,1,1,2,2,3,3-гептахлорпропана с водным раствором гидроксида щелочного металла в присутствии подходящего катализатора фазового переноса. Этот способ был положен в основу четвертого изобретения.

Таким образом, четвертое изобретение относится к способу получения 1,1,1,2,3,3-гексахлорпропена, заключающемуся в том, что 1,1,1,2,2,3,3-гептахлорпропан подвергаются реакции с водным раствором гидроксида щелочного металла в присутствии катализатора фазового переноса.

Вообще говоря, ионное соединение, такое, как гидроксид щелочного металла, является нерастворимым в гептахлорпропане. Поэтому указанную реакцию обычно осуществляют с использованием подходящего растворителя, например такого, как спирт. Однако рассматриваемый способ предусматривает удаление реакционного растворителя из продуцированного целевого соединения после проведения реакции. Указанная реакция может быть осуществлена с использованием водного раствора гидроксида щелочного металла в двухфазной системе, однако в этом случае реакция протекает настолько медленно, что часто оказывается необходимым использовать достаточно жесткие условия в двухфазной системе.

Однако в соответствии с четвертым изобретением авторами настоящей заявки было установлено, что реакция, осуществляемая с использованием водного раствора гидроксида щелочного металла в двухфазной системе в присутствии катализатора фазового переноса, в частности тетраалкиламмониевой соли или тетраалкилфосфониевой соли, протекает достаточно быстро в мягких условиях.

В качестве катиона тетраалкиламмониевой соли в данной реакции могут быть использованы бензилтриэтиламмоний, триоктилметиламмоний, трикаприлметиламмоний, тетрабутиламмоний и т.п.

В качестве катиона тетраалкилфосфониевой соли в данной реакции могут быть использованы тетрабутилфосфоний, триоктилэтилфосфоний и т.п.

Анион, входящий в состав соли наряду с вышеуказанным катионом, может быть практически любым, но в основном используют ион хлорида и ион бисульфата.

Однако вышеуказанные примеры катализаторов приводятся лишь в целях иллюстрации и при необходимости могут быть использованы и другие виды катализаторов.

Кроме того, в вышеупомянутой реакции в качестве гидроксида щелочного металла могут быть использованы NaOH, KOH, и т.п. Концентрация водного раствора гидроксида щелочного металла не имеет каких-либо жестких ограничений, однако предпочтительно, если она составляет от 5 до 50%, а более предпочтительно от 20 до 40% на реакцию.

Указанные водные растворы могут быть использованы повторно после удаления продуцированного хлорида щелочного металла путем осаждения, фильтрации или т.п. и повторного добавления гидроксида щелочного металла.

Для более легкого выделения целевого сырого продукта 1,1,1,2,3,3-гексахлорпропена путем разделения фаз данную реакцию проводят в двухфазной системе. Этот полученный неочищенный продукт может быть легко очищен путем дистилляции, а использованный катализатор и непрореагировавший гептахлорпропен могут быть восстановлены.

Указанную реакцию в основном осуществляют при температуре в диапазоне от комнатной температуры до 80^oC, а предпочтительно от 40 до 60^oC.

1,1,1,2,2,3, 3-гептахлорпропан, используемый в качестве исходного материала, может быть получен с помощью реакции тетрахлорэтилена с хлороформом в присутствии катализатора на основе кислоты Льюиса, например хлорида алюминия (см. патент Opening N 118333/1986 и т.п.).

Относительно всех вышеописанных четырех изобретений можно в общих чертах указать, что продукты, полученные способами, описанными выше для каждого из изобретений, могут быть использованы следующим образом.

Сначала 1,1,1,2,3,3-гексахлорпропен, полученный способом четвертого изобретения, может быть использован в качестве исходного материала для получения 1,1,1,3,3-пентафтор-2,3-дихлорпропана в соответствии со способом третьего изобретения, а затем указанный 1,1,1,3,3-пентафтор-2, 3-дихлорпропан, в свою очередь, может быть использован для получения 1,1,1,3,3-пентафторпропана в соответствии со способом первого или второго изобретения. Все указанные стадии позволяют получить целевое соединение с высоким выходом с использованием высокоэффективных методов и недорогостоящих исходных материалов.

В случае, когда 1,1,1,2,3,3-гексахлорпропен, полученный способом четвертого изобретения, может быть использован для получения 1,1,1,3,3-пентафтор-2,3-дихлорпропана в соответствии со способом третьего изобретения, он может быть также выделен в качестве продукта. Этот способ имеет то преимущество, что полученный продукт может быть использован в качестве промежуточного соединения для получения лекарственных препаратов или агрохимикатов либо он может быть использован в качестве промежуточного мономера для смол.

1,1,1,3,3-пентафтор-2,3-дихлорпропан, полученный способом третьего изобретения, может быть использован в качестве исходного материала для получения 1,1,1,3,3-пентафторпропана в соответствии со способом первого или второго изобретения. Эта серия реакционных процессов имеет то преимущество, что указанный 1,1,1,3, 3-пентафторпропан, который является важным для уретанового газообразующего средства, может быть получен с высоким выходом.

Возможности использования изобретения в промышленности.

Поскольку в соответствии с первым и вторым изобретениями реакция восстановления водородом, в которой в качестве исходного материала используется 1,1,1,3,3-пентафтор-2,3-дихлорпропан, осуществляется в присутствии катализатора на основе благородного металла, например палладиевого катализатора, и при температуре от 30 до 450^oC, то 1,1,1,3,3-пентафторпропан может быть продуцирован с высокой селективностью, составляющей 80% или более.

В соответствии с третьим изобретением предлагается высокоэкономичный промышленный способ получения 1,1,1,3, 3-пентафтор-2-галогено-3-хлорпропана с высоким выходом и при низкой стоимости, в котором пропенгалогенид, имеющий общую формулу (1), подвергают реакции фторирования с использованием фтороводорода в присутствии тригалогенида сурьмы и/или пентагалогенида сурьмы в жидкой фазе, причем количество фтороводорода в данной системе в 5 раз или более превышает количество тригалогенида сурьмы и/или пентагалогенида сурьмы в молярном отношении.

Кроме того, в соответствии с четвертым изобретением, 1,1,2,3,3-гексахлорпропен может быть высокоэкономичным и легко осуществляемым промышленным способом, в котором 1,1,1,2,2,3,3-гептахлорпропан подвергают реакции с водным раствором гидроксида щелочного металла в присутствии межфазного катализатора.

Нижеследующие примеры осуществления изобретения приводятся лишь в целях иллюстрации, однако они могут быть модифицированы на основе технической концепции изобретения.

Пример 1. 20 см³ палладиевого катализатора на активированном угле в 0,5%-ной концентрации загружали в изготовленный из SUS316 реакционный сосуд, имеющий внутренний диаметр 2 см и длину 40 см, а затем нагревали до 250^oC в электрической печи в потоке азота. После доведения до указанной температуры, газообразный азот заменяли на газообразный водород, который временно вводили в сосуд. После этого предварительно газифицированный 1,1,1,3,3-пентафтор-2,3-дихлорпропан и газообразный водород вводили в реакционный сосуд при 16,7 и 140 см³/мин соответственно. Реакционную температуру поддерживали при 250^oC. После промывания водой и осушки хлоридом кальция, продуцированные газы анализировали с помощью газовой хроматографии. Результаты представлены в табл. 1.

Пример 2. Реакцию осуществляли в тех же самых условиях, что и в примере 1, за исключением того, что скорости потока газообразного водорода и 1,1,1,3,3-пентафтор-2,3-дихлорпропана составляли 140 и 17 см³/мин соответственно. Реакционная температура составляла 270^oC. Результаты представлены в табл. 1.

В соответствии с указанными данными целевое соединение может быть получено с помощью реакции, осуществляемой согласно первому изобретению, при 100%-ной конверсии и высокой степени селективности, составляющей не менее чем 80%.

Пример 3. 20 см³ палладиевого и циркониевого катализатора на активированном угле в 0,5%-ной и 0,25%-ной концентрации соответственно загружали в изготовленный из SUS316 реакционный сосуд, имеющий внутренний диаметр 2 см и длину 40 см, а затем нагревали до температуры 250^oC в электрической печи в потоке азота. После доведения до указанной температуры газообразный азот заменяли на газообразный водород, который временно вводили в реакционный сосуд. После этого предварительно газифицированный 1,1,1,3,3-пентафтор-2,3-дихлорпропан и газообразный водород вводили в реакционный сосуд при 16,7 и 140 см³/мин соответственно. Реакционную температуру поддерживали при 250^oC. После промывания водой и осушки хлоридом кальция продуцированные газы анализировали с помощью газовой хроматографии. Полученные данные представлены в табл. 2.

Пример 4. Реакцию осуществляли в тех же самых условиях, что и в примере 3, за исключением того, что скорости потока газообразного водорода и 1,1,1,3,3-пентафтор-2,3-дихлорпропана составляли 120 и 35 см³/мин соответственно. Полученные данные представлены в табл. 2.

Пример 5. 20 см³ палладиевого и ванадиевого катализатора на активированном угле в 0,5%-ной и 0,25%-ной концентрации соответственно загружали в изготовленный из SUS316 реакционный сосуд, имеющий внутренний диаметр 2 см и длину 40 см, а затем нагревали до температуры 250^oC в электрической печи в потоке азота. После доведения до указанной температуры газообразный азот заменяли на газообразный водород, который временно вводили в реакционный сосуд. После этого предварительно газифицированный 1,1,1,3,3-пентафтор-2,3-дихлорпропан и газообразный водород вводили в реакционный сосуд при 16,7 и 140 см³/мин соответственно. Реакционную температуру поддерживали при 250^oC. После промывки водой и осушки хлоридом кальция продуцированные газы анализировали с помощью газовой хроматографии. Полученные данные представлены в табл. 2.

Пример 6. Реакцию осуществляли в тех же самых условиях, что и в примере 5, за исключением того, что скорости потока газообразного водорода и 1,1,1,3,3-пентафтор-2,3-дихлорпропана составляли 280 и 32 см³/мин соответственно. Полученные данные представлены в табл. 2.

В соответствии с указанными данными целевое соединение может быть получено с помощью реакции, осуществляемой согласно второму изобретению, при 100%-ной конверсии и высокой степени селективности, составляющей не менее чем 80%.

Пример 7. В 500-миллилитровый автоклав, изготовленный из Хастеллоя (сплава) и снабженный холодильником, загружали 29,9 г (0,1 моль) SbCl₅, а затем после охлаждения добавляли 300 г (15 моль) фтороводорода (HF). После этого температуру медленно повышали и реакцию осуществляли в течение 3 ч при температуре 80^oC. Затем добавляли 1, 1, 1,2,3,3-гексахлорпропен и фтороводород при 0,2 и 1,2 моль/ч соответственно, поддерживая при этом температуру 80^oC. Реакционное давление контролировали в пределах от 9 до 11 кг/см² так, чтобы масса реактора оставалась постоянной.

В процессе реакции хлороводород и полученный продукт извлекали из верхней части холодильника и после промывания хлороводорода водой продукт захватывали с использованием ловушки, охлажденной сухим льдом. После добавления 249 г (1 моль) 1,1,1,2,3,3-гексахлорпропена реакцию прекращали.

После прекращения реакции давление медленно понижали и содержимое отбирали. В результате было получено 190 г органического вещества.

С помощью ГЖХ (газожидкостная хроматография) было установлено, что 97% полученного продукта составлял целевой 1,1,1,3,3-пентафтор-2,3-дихлорпропан (выход 91%). Главный побочный продукт представлял собой 1,1,1,3-тетрафтор-2,3,3-трихлорпропан, являющийся промежуточным продуктом реакции, а галогенированный пропан, к которому добавляли хлор, не был обнаружен.

Пример 8. В 500-миллилитровый автоклав, изготовленный из Хастеллоя (сплава) и снабженный холодильником, загружали 29,9 г (0,1 моль) SbCl₅, а затем после охлаждения добавляли 300 г (15 моль) фтороводорода. После этого температуру медленно повышали и реакцию осуществляли в течение 3 ч при 80^oC. Затем добавляли 1,1,1,2-тетрафтор-3,3-дихлорпропен и фтороводород при 0,2 и 0,6 моль/ч соответственно, поддерживая при этом температуру 80^oC. Реакционное давление контролировали в пределах от 9 до 11 кг/см².

В процессе реакции хлороводород и полученный продукт извлекали из верхней части холодильника и после промывания хлороводорода водой полученный продукт собирали с использованием ловушки, охлажденной сухим льдом. После добавления 183 г (1 моль) 1,1,1,2-тетрафтор-3,3-дихлорпропена реакцию прекращали.

После прекращения реакции давление медленно понижали и содержимое отбирали. В результате получали 177 г органического вещества.

С помощью газожидкостной хроматографии было установлено, что 98,5% полученного продукта составлял целевой 1,1,1,2,3,3-гексафтор-3-хлорпропан (выход 94%). Главный побочный продукт представлял собой 1,1,1,2,3-пентафтор-3,3-дихлорпропан, являющийся промежуточным продуктом реакции, а галогенированный пропан, к которому добавляли хлор, не был обнаружен.

Пример 9. В 500-миллилитровый автоклав, изготовленный из Хастеллоя (сплава) и снабженный холодильником, загружали 29,9 г (0,1 моль) SbCl₅, а затем после охлаждения добавляли 300 г (15 моль) HF. Температуру медленно повышали и реакцию осуществляли при 80^oC в течение 3 ч. После этого добавляли 1,1,1-трифтор-2,3,3-трихлорпропен и HF при 0,2 и 0,8 моль/ч соответственно, поддерживая при этом температуру 80^oC. Реакционное давление контролировали в пределах от 10 до 12 кг/см².

В процессе реакции хлороводород и полученный продукт извлекали из верхней части холодильника, а затем хлороводород промывали водой и полученный продукт захватывали с использованием ловушки, охлажденной сухим льдом. После добавления 199 г (1 моль) 1,1,1-трифтор-2,3,3-трихлорпропена реакцию прекращали.

После прекращения реакции давление медленно понижали и содержимое отбирали, в результате чего получали 198 г органического вещества.

С помощью газожидкостной хроматографии было установлено, что 98% полученного продукта составлял целевой 1,1,1,3,3-пентафтор-2,3-дихлорпропан (выход 96%).

Главный побочный продукт представляет собой 1,1,1,3-тетрафтор-2,3-трихлорпропан, являющийся промежуточным продуктом реакции, а галогенированный пропан, к которому добавляли хлор, не был обнаружен.

Пример 10. Реакцию осуществляли в тех же условиях, что и в примере 7, за исключением того, что в 500-миллилитровый автоклав, изготовленный из Хастеллоя (сплава) и снабженный холодильником, загружали 29,9 г (0,1 моль) SbCl₅ и 17,9 г (0,1 моль) SbF₃ .

Таким образом, был получен продукт, а именно 196 г органического вещества. С помощью ГЖХ было установлено, что 98% полученного продукта составлял целевой 1,1,1,3, 3-пентафтор-2, 3-дихлорпропан (выход 94%). Главным побочным продуктом являлся 1,1,1-тетрафтор-2,3,3-трихлорпропан, а соединение, к которому добавляли хлор, не было обнаружено.

Согласно полученным результатам с помощью реакции, осуществленной в соответствии с третьим вариантом изобретения, 1,1,1,3,3-пентафтор-2-галогено-3-хлорпропан может быть легко получен с высоким выходом.

Пример 11. В 500-миллилитровую круглодонную колбу, снабженную холодильником Dimroth и капельной воронкой, загружали 285,5 г (1 моль) 1,1,1,2,2,3,3-гептахлорпропана и 0,3 г (0,1 ммоль) хлорида тетрабутилламония. После этого при энергичном перемешивании и температуре 40^oC в течение часа по капле добавляли 250 мл водного раствора KOH в 20%-ной концентрации. После завершения добавления перемешивание прекращали и органический слой или нижний слой анализировали. Исходный материал, а именно 1,1,1,2,2,3,3-гептахлорпропан исчезал, а органический слой состоял лишь из 1,1,1,2,3, 3-гексахлорпропена.

Реакционный раствор переносили в делительную воронку для отделения органического слоя. После промывки насыщенным солевым раствором (дважды) слой осушали сульфатом магния и получали 237 г (95%) неочищенного 1,1,1,2,3,3-гексахлорпропена.

Пример 12. В 500-миллилитровую круглодонную колбу, снабженную холодильником Dimroth и капельной воронкой, вводили 285,5 г (1 моль) 1,1,1,2,2,3,3-гептахлорпропана и 0,3 г (0,1 ммоль) хлорида трикаприлметиламмония. После этого при энергичном перемешивании и температуре 40^oC в течение часа по капле добавляли 250 мл водного раствора KOH в 20%-ной концентрации. После завершения добавления реакцию осуществляли в течение 1 ч. Затем перемешивание прекращали и нижний органический слой анализировали. Исходный материал, а именно 1,1,1,2,2,3,3-гептахлорпропан, исчезал, а органический слой состоял лишь из 1,1,1,2,3,3-гексахлорпропена.

Реакционный раствор переносили в делительную воронку для отделения органического слоя. Этот слой два раза промывали насыщенным солевым раствором, после чего осушали сульфатом магния и получали 232 г (93%) неочищенного 1,1,1,2,3, 3-гексахлорпропена.

Пример 13. В 500-миллилитровую круглодонную колбу, снабженную холодильником Dimroth и капельной воронкой, загружали 285,5 г (1 моль) 1,1,1, 2,2,3,3-гептахлорпропана и 0,3 г (0,1 ммоль) хлорида тетрабутилфосфония. После этого при температуре 40^oC в течение часа по капле добавляли 250 мл водного раствора KOH в 20%-ной концентрации, энергично перемешивая при этом. После завершения добавления перемешивание прекращали и нижний органический слой анализировали. Исходный материал, а именно 1,1,1,2,2,3,3-гептахлорпропан, исчезал, а органический слой состоял лишь из 1,1,1,2,3,3-гексахлорпропена.

Реакционный раствор переносили в делительную воронку для отделения органического слоя. Этот слой дважды промывали насыщенным солевым раствором, осушали сульфатом магния и получали 239 г (96%) неочищенного 1,1,1,2,3,3-гексахлорпропена.

Пример 14. В 500-миллилитровую круглодонную колбу, снабженную холодильником Dimroth и капельной воронкой, вводили 285,5 г (1 моль) 1,1,1,2,2,3,3-гептахлорпропана и 0,3 г (0,1 ммоль) хлорида триоктилметиламмония. Затем при температуре 40^oC в течение часа по капле добавляли 250 мл водного раствора KOH в 20%-ной концентрации, энергично перемешивая при этом. После завершения добавления реакцию осуществляли в течение 2 ч. Затем перемешивание прекращали и нижний органический слой анализировали. Исходный материал, а именно 1,1,1,2,2,3,3-гептахлорпропан, исчезал, а органический слой состоял лишь из 1,1,1,2,3, 3-гексахлорпропена.

Реакционный раствор переносили в делительную воронку для отделения органического слоя. Этот слой дважды промывали насыщенным солевым раствором, осушали сульфатом магния и получали 237 г (95%) неочищенного 1,1,1,2,3, 3-гексахлорпропена.

Сравнительный пример 1. В 500-миллилитровую круглодонную колбу, снабженную холодильником Dimroth и капельной воронкой, вводили 285,5 г (1 моль) 1,1,1,2,2,3, 3-гептахлорпропана. После этого при температуре 40^oC и энергичном перемешивании в течение часа по капле добавляли 250 мл водного раствора KOH в 20%-ной концентрации. После завершения добавления реакцию осуществляли в течение 3 ч. Затем перемешивание прекращали и нижний органический слой анализировали.

После непродолжительной реакции органический слой на 63% состоял из исходного материала, а именно 1,1,1,2,2,3,3-гептахлорпропана, а степень конверсии составляла 37%.

Согласно полученным презульаттам 1,1,1,2,3,3,3-гексахлорпропен может быть легко получен с помощью реакции, осуществленной в соответствии с четвертым изобретением.

Пример 15. С помощью реакции, осуществленной в тех же самых условиях, что и в примере 11, за исключением того, что вместо водного 20%-ного раствора KOH использовали водный 20%-ный раствор NaOH, был получен неочищенный 1,1,1,2,3, 3-гексахлорпропен (232 г, выход 93%).

Пример 16. Реакцию осуществляли в тех же самых условиях, что и в примере 7, за исключением того, что в 500-миллилитровый автоклав, изготовленный из Хастеллоя (сплава) и снабженный холодильником, загружали 29,9 г (0,1 моль) SbCl₅ и 22,9 г (0,1 моль) SbCl₃.

Таким образом, получали продукт, а именно 194 г органического вещества. С помощью газожидкостной хроматографии было установлено, что 98% полученного продукта составлял целевой 1,1,1,3,3-пентафтор-2,3-дихлорпропан (выход 93%). Главным побочным продуктом являлся 1,1,1-тетрафтор-2,3,3-трихлорпропан, а соединение, к которому добавляли хлор, не было обнаружено.

Реферат

В изобретении раскрываются способ получения 1,1,1,3,3-пентафторпропана, заключающийся в том, что 1,1,1,3,3 -пентафтор-2,3-дихлорпропан подвергают реакции с фтороводородом в присутствии катализатора на основе благородного металла; способ получения 1,1,1,3,3-пентафтор-2-галогено-3-хлорпропана, заключающийся в том, что галогенированный пропен общей формулы (1) фторируют с использованием фтороводорода в присутствии тригалогенида сурьмы и/или пентагалогенида сурьмы в жидкой фазе, где количество фтороводорода в 5 раз и более превышает количество тригалогенида сурьмы и/или пентагалогенида сурьмы в молярном отношении; и способ получения 1,1,1,2,3,3-гексахлорпропена, заключающийся в том, что 1,1, 1,2,2,3,3-гептахлорпропан подвергают реакции с водным раствором гидроксида щелочного металла в присутствии межфазного катализатора. Таким образом, раскрывается высокоэффективный способ промышленного получения целевого продукта с высоким выходом и с низкими экономическими затратами. 7 с. и 13 з.п. ф-лы, 2 табл.

Формула