Способ очистки перфторуглеродов с @ -с @

 

Изобретение относится к галоидзамещенным углеводородам, в частности к очистке перфторуглеродов С<SB POS="POST">10</SB> - С<SB POS="POST">16</SB> от водородсодержащих примесей. Цель - упрощение процесса и повышение степени очистки. Очистку ведут обработкой гидроокисью щелочного металла, содержащего не более 30 мас.% воды (предпочтительногидроксидом калия в виде гранул в количестве 15 мас.% в расчете на исходную смесь перфторуглеродов, в которой его суспендируют. Процесс проводят с последующим добавлением воды к полученной при этом реакционной массе, разделением ее на перфторуглеродную органическую и водную фазы и обработкой перфторуглеродной фазы алифатическим карбонильным соединением, выбранным из группы: ацетон, этилацетат, метилацетат, метилэтилкетон или диэтилкетон, разделением перфторуглеродной фазы и фазы карбонильного соединения и выделением целевого продукта. Способ обеспечивает высокую степень очистки, содержание водорода в очищенном перфторуглероде менее 5 - 25 млн<SP POS="POST">-1</SP>. 3 з.п. ф-лы, 3 табл.

ЩИ союз coeETCWx

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я)5 С 07 С 17/38

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К flATKHTY

ЕШ1)38;l3

1;:.1,.... ";11

Jii ;

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2 1 ) 38 064 7 О / 2 3-04 (2 2 ) 3 О . 1 0, 84 (3 1 ) 54 7 3 1 4 (32 ) 3 1 . 1 О, 83 (33) US (4 6 ) 07 . 05 . 90 . Бюл . Х - 1 7 (7 1 ) Сан . Тех . Инк . (US ) (7 2 ) Томас В . Бирл (VS ) (5 3 ) 54 7, 2 22 . 07 (088, 8 ) (5 6 ) Патент США Х- 2 7 38 3 7 1, кл . 26 0-648, опублик . 1 95 6 . (54 ) СПОСОБ ОЧИСТКИ ПЕРФТОРУГЛЕРОДОВ

C Cfb (57) Изобретение относится к галоидэамещенным углеводородам, в частности к очистке перфторуглеродов С (g С( от водородсодержащих примесей. Цель— упрощение процесса и повышение степени очистки. Очистку ведут обработкой гидроокисью щелочного металла, содерИзобретение относится к способу очистки перфторуглеродов С 1 С аб От водородсодержащих примесей, которые используются как заменители крови.

Целью изобретения является упрощение процесса и повышение степени очистки.

Пример 1. А. 4000 вес.ч. реакционной смеси, содержащей главным образом перфтордиметиладамантан и перфтортриметилбициклононан, полученной за два прохода прямым фторированием диметиладамантана над трифторидом кобальта и содержащей 95 ч на млн. водорода, помещают в пятилитровую реакционную колбу, снабженную мешалкой и холодильником, сообщающим,.80„„5 3590 А3

2 жащего не более 30 мас.Ж воды (предпочтительно гидроксидом калия в виде гранул в количестве 15 мас.Х в расчете на исходную смесь перфторуглеродов, в которой его суспендируют).

Процесс проводят с последующим добавлением воды к полученной при этом реакционной массе, разделением ее на перфторуглеродную органическую и водную фазы и обработкой перфторуглеродной фазы алифатическим карбонильным соединением, выбранным из группы ацетон, этилацетат, метилацетат, метилэтилкетон или диэтилкетон, разделением перфторуглеродной фазы и фазы карбонильного соединения и выделением це- с левого продукта. Способ обеспечивает высокую степень очистки, содержание водорода в очищенном перфторуглероде менее 5-25 млн . 3 е.л. ф-лм, 3 табл. ся с атмосферой. Перфтортриметилбициклононан образуется в результате реакций раскрытия цикла, протекающих в ходе фторирования, Затем в колбу добавляют 1000 ч. 85Х-ной КОН (15 вес.Е воды) в виде гранул и начинают перемешивание. Подводят тепло для того, чтобы поднять температуру реакционной смеси до кипения (с обратным холодильником). Для достижения окончательной температуры 170-175 С требуется приблизительно 1 ч. В ходе этой стадии нагревания содержимое колбы изменяет свой внешний вид: по мере развития реакции гранулы распадаются, цвет суспензии изменяется от прозрачного с белым твердым веще/

1563590 ством до янтарного и затем темно-коричневого или черного. Некоторое количество воды, кроме того, может образовать капельки в холодщуьнике. После достижения точки кипения смесь поддерживают в этих условиях приблизительно в течение 2 ч, после чего нагревание прекращают и смесь охлажо дается приблизительно до 90 С. Затем в колбу медленно добавляют

2000 ч. воды, причем температура смеси возрастает. Этот подъем температуры вызван теплотой растворения непрореагировавшего гидроксида калия. 15

После завершения добавления воды смесь перемешивают, чтобы полностью растворить твердые частицы, которые начинают образовывать накипь на стенках реакционного сосуда. Отделение водной фазы, содержащей практически все продукты реакции„ от фторуглеродной фазы осуществляют в пятилитровой делительной воронке. Эти две фазы разделяются приблизительно через 1 ч. 25

Затем фторуглерод сливают снизу делительной воронки, и после проведения ИК-анализа находят, что в нем содержится менее чем 5 ч. на млн. водорода (соответствует пороговой чувствительности используемого ИКанализатора).

В испытании L-клетки используют машинные фибробласты Сток Литлфилд, линия L. Очищенный перфторуглерод . 35 проявляет ингибирование роста клеток . (ИРК) на 6,7% по сравнению с контрольной средой (0% ИРК), Контрольная среда или аналитический контроль представляет собой среду с добавленйем клеток, дозированных с дополнительной средой, по количеству равной фторуглероду в испытуемой среде. Теоретически ингибирование роста клеток изменяется от нуля (ингибирование отсутствует) до 100% (полное уничтожение), однако в общем 6,7% ИРК может считаться недостаточным для продуктов, предназначенных для людей.

Б. Выделенный в части А фторуглерод имеет несколько мутный внешний вид вследствие наличия следовых количеств продуктов реакции. Хотя это помутнение может быть устранено традиционным фильтрованием через бума55 гу, контакт с бумагой приводит к увеличению токсичности (до 32,6% HPK) по испытанию L-клетки, описанному в части А. Вместо этого продукт реакции, вызывающий помутнение, удаляется путем обработки фторуглеродной фазы следующим образом: 950 ч. ацетона встряхивают в делительной воронке в течение 5 мин приблизительно с 3800 ч. продукта, полученного на стадии А, Выделенный из ацетона фторуглерод утрачивает помутневший внешний вид, причем остаточный ацетон в последующем удаляют посредством промывки

950 ч. раствора уксусной кислоты в метаноле (1:9 по весу). Окончательное следовое количество оставшегося метанола удаляют обработкой с 950 ч, воды. Обе последние обработки проводят таким же образом, как описанная обработка ацетоном. Очищенный перфторуглерод является прозрачным, причем методом ИК-спектроскопии найдено, что в нем содержится менее чем

5 ч. на млн. (мас) водорода (соответствует пороговой чувствительности).

Пример 2. Очищают перфторуглерод по примеру 1, однако в примере

2 фторированный продукт перегоняют, чтобы получить смесь серединных фракций, обогащенную перфтордиметиладамантаном (ФДМА),причем массовое соотношение ФДМА к перфтортриметилбициклононану составляет приблизительно

3,5:1. Кроме того, испытание цитотоксичности представляет собой анализ суспензионной культуры L-клетки, как описано ниже. В этой методике испытания аналитический контроль представляет собой клеточную культуру и среду без фторуглерода, отрицательный контроль представляет собой фторуглеродный материал, очищенный как описано в примере 1, части А и Б, имеющий низкую цитотоксичность, как установлено с помощью этого анализа, а положительный контроль представляет собой неочищенный образец фторуглерода, обладающий известной. высокой ток.сичностью, Методика испытания Ь-клетки.

Линия клеток представляет собой

L-929, клон штамма (CCL-I), исходные частицы принадлежали мьппи, С Н/An (фибробласт). Эти клетки получали иэ парэнтерального штамма l созданного

В.Р,Ирлом, Источником является Коллекция американских типов культур, АТСС .-929. Клетки выдерживают в виде замороженных в жидком азоте штаммов.

Рабочие штаммы выдерживают в суспензии модифицированной среды Уэймаут

5 156359

NB 752/l Медиум Комплит (Уэймаут YB

752/1, пополненной 10Х бычьей сыворотки, 1Х глутамина, 0,5Х гетамицина, О,l плуроника, 0,03Х метилцеллюлозы и 0,05Х Дарвана) при 37 С в атмосфере 5Х углекислого газа и воздуха, и раз в неделю переносят штаммы. Исследуемое соединение испытывают точно при одном уровне дозировки, причем 10 как положительный, так и отрицательный контроль также испытывают вместе с аналитическим контролем (клеточная культура и среда, без фторуглерода), Испытуемое соединение и контрольные 15 материалы испытывают четырехкратно.

Дпя дозирования инокулируют конические тубы на 50 мл испытуемым и контрольным материалами. В каждый конический туб добавляют приблизительно 1-1,2 10 клеток/мл в модифицированной среде Уэймаута в аликвоте

15 мл и осторожно перемешивают. Тубы надежно уплотняют крышками и помещают во вращающийся барабан для того, чтобы обеспечить полное вращение тубов.

Эти тубы вращают при 37 С в течение

3 сут. Через 3 сут инкубации аликвоты клеточных культур разбавляют и окрашивают синим триптаном. С использованием гемацитометра под микроскопом считают клетки, чтобы определить их количество и жизнеспособность.

Подсчет проводят путем усреднения счета клеток из каждого ряда четырех дублей. Иэ этих результатов определяют фактор размножения клеток, Инги— бирование роста клеток исследуемого соединения рассчитывают в сопоставлении с клетками аналитического контроля. Процент ингибирования роста клеток (Х. ИРК) в пределах 5Х-ных единиц от значений отрицательного контроля указывает на отсутствие токсичности в сравнении с отрицательным контролем.

Процент ингибирования роста клеток (ИРК) рассчитывают как: Х ИРК=100-Х, роста, к обработанного образца 100Х к аналитическо ro контроля по примеру 2. Можно отметить из результатов испытания композиций С и Д, что очищенный перфторуглерод не приносит токсичности.

СреБний счет клето где Х роста—

Средний счет клето г

Аналогично примеру 1 испытуемый фторуглеродныи материал после обработ30 ки в части А контактируют с бумагой, что приводит к ингибированию роста клеток на 51Х, Затем продукт обрабатывают, как в части Б, что приводит к SX ИРК (фактически увеличение роста 35 клеток). По-видимому, или бумага загрязнена токсичными материалами, ко" торые затем переносятся на образец, или целлюлоза бумаги в некоторой стенени взаимодействует с продуктом части 40

А, придавая ему токсичность. Однако обработка в части Б удаляет токсичные компоненты.

Приведенные результаты испытаний изложены в табл. 1.

Из табл. 1 видно, что для испытуемого материала наблюдается практически то же самое отсутствие цихотоксичности, каК для отрицательного и аналитического контролей (отсутствует значительный прирост к отрицательному значению ИРК).

Пример 3, Перфторуглерод (ПФУ) Очищают как в примере 1, части

А и Б, и затем эмульгируют и раздельно определяют их острую токсичность на мышах (ЛД ). Результаты изложены в табл. 2, Фторуглерод очищают

Пример 4 (сопоставительный).

Смесь перфтортриметилбициклононана и перфтордиметиладамантана, полученную как в примере 1, с тем исключением, что вместо фторирования в два приема, используют фторирование за один проход, вследствие чего смесь имеет относительно высокое содержание остаточного водорода (свьпне 100 ч. на млн.), обрабатывают 10 раз при 105108 С 26,7Х-ным (вес/вес) раствором

КОН в воде, и затем экстрагируют

10 раз при комнатной температуре

5Х-ным раствором гидроксида калия.

В табл. 3 приведены результаты испытания токсичности L-клеток (методика Хазельтона, как в примере 2), в котором отрицательный, положительный и аналитический контроли были такими же, что и ранее (табл. 1).

Из табл. 3 следует, что даже многократная обработка 26,7X — ным раствором КОН приводит к токсичному материалу (55X ИРК), в то время как материал, обработанный в соответствии с изобретением (отрицательный

1563590

40 контроль), не обладает цитотоксичностью

Пример 5 ° Способ примера 1, часть А повторяют с учетом всех суЭ

5 щественных параметров, однако смесь церфтордиметиладамантана и перфтортриметилбициклонона кипятят в течение

15 мин вместо 2 ч, Содержание водорода в продукте составляет 8-10 ч. на млн. 10

Этот пример показывает, что наилуч å результаты получаются при длительном кипячении, порядка 1-2 ч или более, как в части A примера 1.

Пример 6, Очистка продукта с повышенным содержанием водорода.

А. 100 вес.ч. смеси перфтордиметиладамантана и перфтортриметилбицикЛононана в массовом соотношении

ФДМА:ФТМБЦН около 2,6:1, содержащей

401 ч. на мпн. водорода, обрабатывают 50 ч. 85 -ного К0Н (гранулы), используя две загрузки по 25 ч. каждая, для того чтобы избежать неконтролируемого разогрева реакционной 25 смеси. Первые 25 ч. КОН добавляют к фторуглероду, и температура смеси постепенно поднимается до 131 С. Вторую дозу из 25 ч. 85 -ной KOH добавляют затем в реакционную смесь, кото- 30 рая нагревается до кипения при

155 C. Промежуточный продукт реакции (I) содержит приблизительно 100 ч. на млн водорода.

Б. 75 ч. промежуточного продукта (I) обрабатывают 37 ч. 85%-ной КОН (гранулы) при температуре кипения

174 С в течение 2 ч. Промежуточный продукт (II) реакции содержит 46 ч, на млн. водорода, В. 67 ч. промежуточного продукта (ТТ) обрабатывают 33 ч. 85 -ной КОН (гранулы) при температуре кипения (174 С) в течение 2 ч. Полученный конечный продукт обрабатывают как в 45 части Б примера 1 и находят, что он содержит менее чем 5 ч/млн водорода.

Пример 7. Влияние изменения концентрации КОН, Смесь перфтордиметиладамантана и перфтортриметилби50 циклононана перегоняют для того, чтобы получить смесь серединных фракций, обогащенных перфтордиметиладамантаном (соотношение перфторадамантан:

1 перфтортриметилбициклононан 3,5:1).

Эта серединная фракция содержит

52 ч, на млн. водорода, Аликвоту этого материала (50 вес.ч.) обрабатывают 176 ч. слегка пастообразного KOH (70ь КОН, остальное вода) при о температуре между 196 и 204 С в течение 2 ч в реакторе. облицованном тефлоном.,под давлением. Продукт содержит 8-10 ч. на млн, водорода. Вторую алпквоту (50 ч.) серединной фракции обрабатывают 25 ч. сиропообразного КОН (50% КОН, остальное вода) при температуре между 196 и 202 С в течение 2 ч в том же реакторе под давлением. В этом продукте содержание водорода фактически возрастает приблизительно до 76 ч ° на млн, Это показывает, что для эффективного удаления водорода требуется концентрированный гидроксид калия, по меньшей мере

70 -ный, Пример 8, Неочищенную смесь перфтордиметиладамантана и перфтортриметилбициклононана, аналогичную смеси примера 1 и содержащую 64 ч. на млн. водорода, обрабатывают гидроксидом натрия (98,7 вес. ) в виде гранул в трех опытах (с 50 вес., 25 вес. и 12,5 вес.% гранул в расчете на неочищенную смесь фторуглеродов) так же, как описано в части А примера 1, однако температура кипео ния составляет около 165 С. После добавления воды в реакционную смесь отделяют фторуглеродную фазу. Найдено, что продукт каждого опыта содержит менее 5 ч. на млн, водорода (пороговая чувствительность), При этом выходы очищенного перфторуглерода на различных стадиях . обработка основанием около 95 вес,%, обработка ацетоном около 98 вес., обработка уксусной кислотой/метанолом больше 99 вес.X.

Пример 9. Методика аналогична описанной в примере 1, но фторирование продукта примера 1 проводят одностадийным некаталитическим фторированием фтором. Содержание водоро.да в продукте колеблется от 20 до, 95 млн в нескольких экспериментах, но во всех случаях (после обработки

КОН согласно примеру 1, часть А), содержание водорода не превьппает

5 млн и, после дальнейшей очистки (описанной в части В) содержание водорода остается тем же, а продукт оказывается без примесного тумана.

Пример 10. Методика аналогична описанной в примере 1, но реакционная смесь, подвергнутая КОН-обработке, содержит главным образом пер-

10 всех случаях карбонильное соединение удаляют.

Предлагаемый способ обеспечивает более высокую степень очистки в сравнении с известным способом, так как содержание водорода в очищенном.перфторуглероде менее 5-25 ч. на млн., тогда как известный способ обеспечивает чистоту по содержанию водорода до 500-700 ч. на млн. и не ниже

50 ч. на млн,, в зависимости от исходного .содержания водорода в очищаемом продукте, Данный способ более простой в сравнении с прототипом, так как он проводится с использованием меньшего количества стадий обработки основанием, тогда как известный способ требует многократной обработки основанием, что в свою оче-, редь, уменьшает вероятность потерь целевого продукта.

Формула изобретения

1, Способ очистки перфторуглеродов C — С от водо род содержащих при1о fC месей путем обработки основанием при повышенной температуре с последующим добавлением воды к полученной при этом реакционной массе, разделением ее на перфторуглеродную органическую и водную фазы и обработкой перфторуглеродной фазы алифатическим карбонильным соединением, выбранным из группы ацетон, этилацетат, метилацетат, метилэтилкетон или диэтилкетон, и образованием перфторуглеродной фа-. зы и фазы карбонильного соединения разделением фаз и выделением целевого продукта, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса и повышения степени очистки, в качестве основания используют гидроокись щелочного металла, содержащую не более 30 мас.ь воды, и процесс ведут при 165-250 С.

2. Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что в качестве гидроокиси щелочного металла используют гидроксид калия.

3. Способ по п. 2, о т л и ч аю шийся тем, что используют гидроксид калия в виде гранул в количестве 15 мас.7. в расчете на исходную смесь перфторуглеродов.

4, Способ по п. 2, о т л и ч аю шийся тем, что гидроксид калия суспендируют в указанной смеси перфторуглеродов.

9 1563590 фтордекалин, содержащий 95 млн водорода и полученный CoP — фторировани9 ем декалина, Результаты по существу идентичны приведенным в примере 1, Пример 11. Методика аналогична описанной в примере 1, однако реакционная смесь содержит главным образом тетраметилбициклононан, содержащий

90 млн- водорода. Результаты идентичны полученным в примере 1.

Пример 12, Методика аналогична приведенной в примерах 10 и 11, однако реакционная смесь являет собой главным образом триэтиладамантан, содержащий приблизительно 10 млнх водорода. Результаты идентичны приведенным в этих примерах, Во всех примерах KOH-реакционную смесь нагревают до кипения с обратным холодильником, и эта процедура является той же, даже хотя фактические температуры кипения с обратным холодильником несколько меняются (до

250 С максимум) в зависимости от фтор-25 углерода в реакционной смеси.

Пример 13. Методика идентична описанной в примерах 1 и 10, однако вместо ацетона используют другие карбонильные соединения, чтобы 30 продемонстрировать их эффективность.

Пример 13а — этилацетат; пример

13Ь вЂ” метилацетат; пример 13с — метилэтилкетон и пример 13d — диэтилкетон.

Эффективность обработки определяют в примерах 13а-13d так, как указано в части В примера 1. Найдено, что во всех случаях 13а-13d конечный продукт, полученный в результате об- 40 работки, как указано в примере 1, в части В, содержит менее 5 ч. на млн. водорода и не дает помутнения.

Пример 14. Продукты, отличные от метанола — уксусной кислоты,,45 могут использоваться в процедуре части В примеров 9-13 для отмывки следов карбонильного соединения, если такие следы представляются вредными. Обработка карбонильным соеди- 50 нением сама по себе эффективна с точки удаления примесного тумана. В примере 14 используется один метанол, а также этанол и пропанол, причем последние два подкислены (чтобы избе- 55 жать диссоциации спирта) уксусной, этановой, пропановой и хлористоводородной кислотами, с последующей промывкой водой во воех олрчввх Во

1563590 л и ц а 1

X ИРК (П)

12

Продолжение табл.2

Т а б

Образец

Доза на

15 мл сре ды

NaC1

Глицерин

Плуроник Г-68, поверхностно-активное вещество

Перфторуглерод

0,9

1,0

3,5 118,4

20,0

1,5 мп

1,5 мл

0,75 мл

Стерильная вода

"+Доверительный интервал 957, как рекомендует фирма Биоэссей Системз

Кор.п, Бостон, шт. Массачузетс, США

+"+Сополимер полиоксиэтилена и полиоксипропилена, молекулярный вес около 8200.!

Отрицательный контроль

Таблица 3

Образец

Доза на Е ИРК

15 мл среды

Положительный контроль

Аналитический контроль

Отрицательный контроль

Положительный контроль

Исследуемый материал

Аналитический

1,5 мл О

l 5мл -1

0,75 мл 94

Исследуемый материал контроль

Таблица 2

Отрицательный контроль

Водные композиции (Й вес/объем) 40

Более или равно 229 (А) Хлористый натрий 0,9

Положительный контроль (3) йаС1 0,9

Глицерин 1, 0 (С) NaC1 0,9

Глицерин 1, 0

Глуроник Г-68,"" поверхностно-активное вещество. 3,5

) 38-229

45 Исследуемый ма-. териал

118,4

Составитель Н, Гозалова

Редактор А,1Пандор Техред М.Дндык (орректор М.Пожо

Тираж 337

Подписное

Заказ 1069

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

Аналитический контроль

Отрицательный контроль

Положительный контроль

Исследуемый материал

Аналитический контроль

1 5 мл -8 15

Клеточная культура и среда без фторуглерода

Клеточная культура и среда с фторуглеро- 20 дом, предварительно очищенным как в примере 1, части А и Б.

Клеточная культура и среда с неочнщен- 25 ным образцом фторуглерода

Клеточная культура и среда с фторугле-, родом, очищенным как в примере 2, части

АиБ.

1,5 мл 55

Клеточная культура и среда без фторуглерода

Клеточная культура и среда с фторуглеродом, очищенным в примере 1, части

Аи.Б °

Клеточная культура и среда с неочищенным образцом фторуглерода

Клеточная культура и среда с фторуглеродом, очищенным как в примере 4.