Способ получения фторсульфоновой кислоты
Использование: в неорганическом и органическом синтезах. Фторсульфоновую кислоту получают взаимодействием смеси пероксидисульфурилдифтора C10S02F и фторсульфоната хлора в массовом соотношении 60:40 соответственно (FS020)2 с хлористым водородом при 20-30°С. Выход HSOsF составляет 100%. 1 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 С 01 В 17/46
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ V
СО
О
Cd
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4888234/26 (22) 02.10.90 (46) 15.01.93. Бюл. М 2 (71) Пермский филиал Научно-производственного объединения Государственный институт прикладной химии" Межгосударственного объединения "Технохим" (72) А.В.Фокин, А.И.Рапкин, И.Н,Кротович, О.M.Æèðíoâ, В.Ф.Заболотских, А,Н.Фирсов, А.С.Кочанов и А.В.Тиунов (56) Патент Германии М 52953, кл. 12 i 17/46, 1935.
Авторское свидетельство СССР
Ъ 632646, кл. С 01 В 17/46, 1976, Изобретение относится к способу получения фторсульфоновой кислоты формулы
НЯОзР, которая является одной из самых сильных кислот и широко используется- в неорганическом и органическом синтезах.
Существует несколько методов синтеза
НЯОзР.
HSOgF может быть получена взаимодействием трехокиси серы с безводным фтористым водородом при 35 — 45 С и последующем нагревании реакционной смеси до 100 С для удаления избытка ЯОз и HF (1).
ЯОз+НР» НЯОзР
Очистку НЯОзР осуществляют двухкратной перегонкой.
Недостатками этого способа являются: — опасность и сложность процесса, связанные с использованием в жестких условиях (до 100 С) черезвычайно агрессивной трехокиси серы;
„„ Я „„1787932 А1 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФТОРСУЛЬФОНОВОЙ КИСЛОТЫ (57) Использование: в неорганическом и органическом синтезах. Фторсульфоновую кислоту получают взаимодействием смеси пероксидисульфурилдифтора C10SOzF и фторсульфоната хлора в массовом соотношении 60:40 соответственно (FSOzO)2 с хлористым водородом при 20 — 30 С. Выход
НЯОзР составляет 100%, 1 табл. — использование в реакции стехиометрического количества фтористого водорода, который является веществом второго класса опасности и требует соблюдения специальных норм техники безопасности как высокотоксичное вещество с низкой температурой кипения (ПДК=0,5 мгlм). Кроме того, при попадании на кожу, фтористый водород вызывает длительно незаживающие язвы; — сложность очистки НЯОзР, обусловленная хорошей растворимостью в ней HF и ЯОз.
Наиболее близким по своей сущности к предлагаемому изобретению является способ получения фторсульфоновой кислоты, основанный на обработке хлорсульфоновой кислоты газообразным безводным фтористым водородом в стальном реакторе при температуре 10 — 30 Ñ. Выход составляет
93 — 98% (2).
НЯОзС!+НЕ - НЯОзР+ HCI
1787932
20
Основными недостатками этого способа является опасность и сложность процесса, обусловленные необходимостью работы с безводным фтористым водородом. Необходимо отметить, что фторсульфоновая кислота содержит примесь фтористого водорода от которой трудно избавиться даже при многократном фрэкционировании, Кроме того, продукт реакции загрязнен хлорсульфановой кислотой с близкой температурой кипения (Ткип 158 — 161 С), что также затрудняет очистку фторсульфоновой кислоты (Ткип 162 — 163 С).
Целью изобретения является упрощение (исключение стадии очистки от HF, НЯОзСI, снижение опасности процесса получения фторсульфоновой киСлоты), а также получение высокочистой фторсульфоновой кислоты (без следов HF и HSOgCI) используемой в качестве компонента при приготовлении "суперкислоты" широко используемой в органическом синтезе.
Поставленная цель достигается путем взаимодействия промышленно доступной фтарсульфатирующей смеси (смесь пероксидисульфурилдифторида ((РЯ040)г) и фтарсульфоната хлора (CIQS02F), в дальнейшем именуемая ФСС) с хлористым водородом при температуре 20-30 С. Процесс не требует применения высоких давлений и повышенных температур.
Снижение температуры ниже 20 С (до
10-15 С) не оказывает существенного влияния на выход целевого продукта, а увеличивает продолжительность процесса, Повышение температуры выше 35 С (до 35—
50 С) снижает выход целевого продукта за счет уноса реакционной массы из зоны реакции.
Сущность предлагаемого технического решения состоит в том, что целевую фтарсульфоновую кислоту получают взаимодействием фторсульфатирующей смесь (смесь фторсульфоната хлора (ФСХ) и пероксидисул ьфурилдифто рида (П Б С) с хлористым водородом:
С10$0гГ+(РЯОгО)г+ЗН С1 — ЗН $0зГ+2С1г
Проведение процесса не представляет трудностей и заключается в барботировании хлористого водорода через фтарсульфатирующую смесь. При этом хлористый водород эффективно с выделением тепла, при атмосферном давлении, реагирует со смесью пероксидисульфурилдифторида и фторсульфоната хлора (ФСС) с количественным образованием фторсульфоновой кислоты, Соотношение фторсульфоната хлора и пероксидисульфурилдифторида в исходной
ФСС не оказывает влияния на выход
НЯОзР.
Химизм процесса заключается в следующих реакциях. Хлористый водород взаимодействует с фторсульфонатом хлора (ФСХ) с образованием фторсульфоновой кислоты (ФСК) и хлора:
С10$0гГ+Н С1 - НЯОзР+С1г (1) а с пероксидисул ьфурилдифто ридом (П Б С)— с образованием фторсульфоновой кислоты (ФСК) и фторсульфоната хлора (ФСХ), который далее вовлекается в вышеприведенную реакцию (1) (FSO202)+HCI - HS03F+CI0SO2F
Кроме того, образующийся в процессе хлор (реакция 1), взаимодействует с пероксидисул ьфурилдифторидом (П БС) с образованием фторсульфоната хлора, который далее вовлекается в вышеприведенную реакцию (1). (ГЯОгОг)+С1г - 2CIOSOzF
Контроль за скоростью реакции и ее окончанием легко осуществляться по выделению тепла.
После окончания реакции через образо вавшуюся фторсульфоновую кислоту барботируют инертный гаэ для удаления остатков непрореагировавшего хлористого водорода и растворенного хлора. Фторсульфоновая кислота характеризуется высокой чистотой и не требует перегонки.
Приведенные примеры иллюстрируют сущность предлагаемого изобретения.
Пример 1, В реактор из нержавеющей стали, емкостью 6 л, снабженный мешалкой турбинного типа, обратным холодильником, охлэждаемым технической водой, термопарой, загружают 10 Kr фторсульфатирующей смеси (ФСС), состоящей из 40 весовых фторсульфаната хлора (ФСХ) и 60% весовых пераксидисульфурилдифторида, При перемешивании и охлаждении технической водой барботируют хлористый водород со скоростью 60-70 л/час в течение 30 часов, поддерживая температуру реакционной смеси в пределах 20-30 С (за счет скорости подачи НС1), После завершения реакции, реакционную смесь продувают азотом и в остатке получают 9,3 кг (примерно 100%) фторсульфановой кислоты (ФСК), не требующей дополнительной очистки.
Эквивалент: найдено 100.05. Вычислено: 100.
Элементный анализ: найдена H=0,98%, Р=19,04% S=32,11%, вычислено: Н = 1,00%, F=19,00%, S=-32,11%, ЯМР-спектр F (относительно CFCb): синглет — 41,5 м,д.
Положительный эффект предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом
1787932
* Результаты опытов в запредельных условиях, 15
25
35
Составитель О. Жирнов
Техред М,Моргентал Корректор С. Пекарь
Редактор
Заказ 45 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 состоит в снижении опасности и упрощении процесса получения фторсульфоновой кислоты.
Так, предложенный способ прост в аппаратурном оформлении, кратковремен, технологичен, позволяет осуществить получение фторсульфоновой кислоты (ФСК) по непрерывной схеме, обеспечивает практически количественный выход высокочистого целевого продукта.
Предположительный экономический эффект связан с экономией рабочего времени и энергозатрат от аналогичных затрат в выбранном прототипе.
Формула изобретения
Способ получения фторсульфоновой
5 кислоты, включающий взаимодействие соединений, содержащих фтор, хлор и серу, при 20 — 30 С, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса и повышения чистоты целевого продукта, процесс осуще10 ствляют взаимодействием смеси пероксидисул ьфурилдифторида и фторсул ьфоната хлора с хлористым водородом.
