Способ получения перфторэтилизопропилкетона



Способ получения перфторэтилизопропилкетона
Способ получения перфторэтилизопропилкетона
Способ получения перфторэтилизопропилкетона

 


Владельцы патента RU 2472767:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский научный центр "Прикладная химия" (RU)

Настоящее изобретение относится к способу получения перфторэтилизопропилкетона, который используется в пожаротушении. Способ заключается во взаимодействии оксида гексафторпропилена и гексафторпропилена в присутствии катализатора, в качестве которого используют фторид щелочного металла, в среде диглима, при температуре 50-100°С, давлении 0,3-0,7 МПа, в течение 0,25-4 часов при постоянном перемешивании. Как правило, в качестве катализатора используют фторид калия. Способ позволяет получить целевой продукт с высоким выходом при использовании промышленного коммерчески доступного сырья. 1 з.п. ф-лы, 4 пр., 3 табл., 1 ил.

 

Настоящее изобретение относится к органической химии, в частности к получению перфорированных кетонов (ПФК), а именно к получению перфторэтилизо-пропилкетона - CF3CF2COCF(CF3)2.

Растущий интерес к синтезу перфторированных кетонов обусловлен тем, что составы этого класса обладают полным комплексом свойств, требуемых для продуктов пожаротушения, при этом с 90-х годов используются как наиболее эффективные. Перфторэтилизопропилкетон - вещество со слабыми молекулярными связями, которое поглощает тепло гораздо лучше воды, что чрезвычайно важно на ранней стадии возникновения пожара, и имеет температуру кипения 49°. Он является безопасным для людей, имеет короткий срок жизни в атмосфере, безопасен для дорогостоящего оборудования.

Известны различные способы синтеза перфторэтилизопропилкетона.

Перфторэтилизопропилкетон обычно получают путем присоединения карбонилфторида или ацилфторида к перфорированному алкену. Перфорированные алкены выбирали из соединений формулы R1-CF=CFR2, где R1 и R2 равны или различны и являются С14-алкилом или фтором. R1 - предпочтительно фтор, перфторметил или перфторэтил, R2 - фтор, перфторметил или перфторэтил. Самый предпочтительный алкен - ГФП. Предпочтительные фториды карбоновых кислот соответствуют формуле R3-C(0)F, при этом R3 представляет C13-алкил, как минимум с 1 фтором.

Известен способ получения перфторэтилизопропилкетона [Авт. свид. СССР 717032, МПК С07С 45/00, 49/16, оп. 28.02.1978 г.] взаимодействием гексафтор-пропилена с пентафторпропионовым ангидридом в присутствии катализатора (цианат, роданид калия и цезия) при нагревании 60-85°С в среде ацетонитрила в течение 4-5.5 ч при аутогенном давлении. Недостатком этого способа является относительно низкий выход целевого продукта (50%), быстрое осмоление катализатора и большее время протекания процесса.

Предложен способ [пат. США 6630075, МПК] получения перфторэтилизопропилкетона путем взаимодействия гексафторпропилена с пентафторпропионовым ангидридом в присутствии катализатора (фторид калия) при 70°С в среде диглима в течение 3 ч, с выходом 90%. Недостатком этого метода как и предыдущего является использование пентафторпропионового ангидрида, являющегося промышленно коммерчески недоступным, малотоннажным продуктом ограниченного использования.

Эти факторы осложняют создание оптимального, технологически выгодного способа получения перфторэтилизопропилкетона.

Известен способ [Авт. свид. СССР 569554, МКл2 С07С 49/16, оп. 27.09.1977 г.]. Было проведено исследование получения перфторэтилизопропилкетона реакцией между окисью гексафторпропилена и гексафторпропиленом в среде ацетонитрила, в качестве катализатора использовался фторид щелочного металла (фторид цезия), при этом процесс длился в течение 6 ч при температуре 20-25°С и атмосферном давлении. Выход перфторэтилизопропилкетона составил 31%. Взаимодействие осуществляют по схеме:

Недостатком этого метода является низкий выход целевого продукта. При повторении этого опыта был получен выход 30%.

Целью разработки данного изобретения было создание оптимального, технологически выгодного способа получения перфторэтилизопропилкетона, альтернативного представленным выше способам. Этот способ должен обеспечить получение высокого выхода целевого продукта с использованием промышленного коммерчески доступного сырья.

Сущность изобретения состоит в том, что перфторэилизопропилкетон получают взаимодействием окисью гексафторпропилена и гексафторпропилена в присутствии катализатора, при этом способ проводят в среде диглима при температуре 50-100°С, давлении 0,3-0,7 МПа, в течение 0,25-4 часов при постоянном перемешивании, причем в качестве катализатора используют фторид щелочного металла.

Способ может проводиться с использованием в качестве катализатора фторида калия.

В связи с ограниченным использованием пентафторпропионового ангидрида синтез проводят взаимодействием окиси гексафторпропилена с гексафторпропиленом в среде безводного диглима, в качестве катализатора используют фторид щелочного металла, а именно - фторид калия, по схеме:

В результате проведения процесса в разработанных условиях, а именно - при проведении процесса при температуре 70°С и избыточном давлении 0,7 МПа, в среде диглима (ДГ) на катализаторе - фториде калия, как представлено на схеме, достигнут максимальный выход перфторэтилизопропилкетона (95%).

Способ осуществляют на установке, схема которой представлена на фиг.1, где

1 - реактор; 2 - термостат; 3 - манометр; 4 - кран подачи; 5 - смеситель; 6 - магнитная мешалка.

Способ осуществляют следующим образом:

В стальной реактор (1) автоклавного типа емкостью 0,38 л, нагреваемый термостатом 2 при постоянном перемешивании магнитной мешалкой 6, загружают последовательно катализатор, предварительно высушенный при 150°С под вакуумом в течение 6 ч, растворитель - диглим (ДГ). Затем реактор герметизируют и при перемешивании и температуре около 18°-20°С подают ОГФП для активации катализатора в количестве, соответствующего соотношению КF:OГФП 1:1,43 и выдерживают 0,5-1 ч. Реактор нагревают до 70°С и подают из смесителя 5 смесь ОГФП и ГФП до 0,7 МПа. Контроль за реакцией осуществляют по падению давления, которое отслеживают манометром 3. По окончанию процесса производят сдувку лишнего газа, взвешивание, очистку и выделение целевого продукта.

Были проведены синтезы с использованием разных катализаторов - фторидов щелочных металлов.

Экспериментальные результаты показали, что скорость реакции увеличивается в ряду используемых катализаторов в следующем порядке KF<RbF<CsF.

Наиболее оптимальным и экономически обоснованным является использование фторида калия KF.

ПРИМЕР 1.

Опыт 1. В стальной реактор 1 автоклавного типа, нагреваемый термостатом 2 при постоянном перемешивании магнитной мешалкой 6, загружают последовательно KF (0,069 моль), ДГ (0,57 моль). Затем реактор герметизируют и при перемешивании и температуре около 18°-20°С подают ОГФП (0,052 моль) для активации катализатора и выдерживают 1 ч. Реактор нагревают до 100°С и подают из смесителя 5 смесь ОГФП (0,12 моль) и ГФП (0,13 моль) до 0,5 МПа.

Контроль за реакцией осуществляют по падению давления, которое отслеживают манометром 3. По окончании процесса производят сдувку лишнего газа, взвешивание, очистку и выделение целевого продукта.

Перфторэитилизопропилкетон (CF3CF2C(O)CF(CF3)2).

Присутствует характерная для кетонов полоса поглощения в ИК спектре 1780 см-1.

Масс-спектр, m/z:

69(CF3+), 100(C2F4+), 119(CF3CF2+), 147(CF3CF2C(O)+), 169((CF3)2CF+), 197((CF3)2CFC(O)+).

Опыт 2 (сопоставительный)

Подобным образом (опыт 1) осуществляют реакцию, используя в качестве катализатора CsF (0.069 моль).

Опыт 3.

Подобным образом (опыт 1) осуществляют реакцию, используя в качестве катализатора RbF (0.069 моль). Результаты опытов 1-3 приведены в таблице 1.

ПРИМЕР 2.

Подобным образом (как пример 1) осуществляют способ при разных значениях температуры (опыт 4-6). Результаты указаны в таблице 2.

Оптимальным значением температуры является 70°С, так как при температурах ниже и выше указанной происходит образование побочных продуктов.

ПРИМЕР 3.

Подобным образом (пример 1) осуществляют способ при температуре 70°С и разных значениях давления (опыт 7-9). Результаты указаны в таблице 3.

ПРИМЕР 4.

Опыт 10. В стальной реактор 1 автоклавного типа при постоянном перемешивании магнитной мешалкой 6, загружают последовательно CsF (0,069 моль), ацетонитрил (0,57 моль). Затем реактор герметизируют и при перемешивании и температуре около 18°-20°С подают ОГФП (0,052 моль) для активации катализатора и выдерживают 1 ч. После этого при той же температуре подают из смесителя 5 смесь ОГФП (0,12 моль) и ГФП (0,13 моль) до 0,5 МПа.

Выход ПЭИПК 68%.

Данный процесс характеризуется низкой температурой проведения, что приводит к снижению энергозатрат.

Оптимальным значением давления является 0,7 МПа и температура 70°С.

Как видно из приведенных в таблицах опытов, наиболее успешным являются опыты 5 и 8, которые отличаются высоким выходом и оптимальными условиями ведения процесса. Таким образом, поставленная перед разработчиками данного изобретения задача решена.

Таблица 1
Номер примера Катализатор Время процесса (ч) Выход ПЭИПК (%)
1 KF 4 67
2 RbF 3.5 65
3 CsF 3 66
Таблица 2
Номер опыта Температура процесса (°С) Выход ПЭИПК (%)
4 50 48
5 70 95
6 100 67
Таблица 3
Номер опыта Давление (МПа) Время процесса (ч) Выход ПЭИПК (%)
7 0.3 5.5 64,2
8 0.7 0,25 95
9 1 3.5 65,8

1. Способ получения перфторэтилизопропилкетона взаимодействием оксида гексафторпропилена и гексафторпропилена в присутствии катализатора, отличающийся тем, что способ проводят в среде диглима, при температуре 50-100°С, давлении 0,3-0,7 МПа, в течение 0,25-4 ч при постоянном перемешивании, причем в качестве катализатора используют фторид щелочного металла.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют фторид калия.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу получения фторсодержащих тетракетонов общей формулы , гдеI) R1=CHCH(СН3 )2; R2=CH3;II) R1=CH2; R2=Ph; III) R1=CHCH2CH3; R2 =Ph. .

Изобретение относится к способу получения дигидрата 1,1,1,5,5,5-гексафторацетилацетона, который является исходным соединением для получения низкокипящих хелатов металлов, используемых для разделения изотопов, производства электрических плат, полифторированных гетероциклических соединений: пиразолов, изоксазолов, пиримидинов и т.п.

Изобретение относится к способу получения фторированного кетона нижеследующей формулы (5), который включает реакцию соединения нижеследующей формулы (3), имеющего содержание фтора по крайней мере 30 вес.%, с фтором в жидкой фазе, содержащей растворитель, выбранный из группы, состоящей из перфторалкана, перфторированного сложного эфира, перфторированного простого полиэфира, хлорфторуглеводорода, простого хлорфторполиэфира, перфторалкиламина, инертной жидкости, соединения нижеследующей формулы (2), соединения нижеследующей формулы (4), соединения нижеследующей формулы (5) и соединения нижеследующей формулы (6), с получением соединения нижеследующей формулы (4), а затем подвергание сложноэфирной связи в соединении формулы (4) реакции диссоциации в присутствии KF, NaF или активированного угля и при отсутствии растворителя: где группа RA представляет собой алкильную группу, частично галогенированную алкильную группу, содержащую образующий простой эфир кислородный атом алкильную группу или частично галогенированную содержащую образующий простой эфир кислородный атом алкильную группу, где каждая из указанных групп содержит от 1 до 10 атомов углерода;группа R AF, содержащая от 1 до 10 атомов углерода, является группой RA, которая была перфторирована;группа R B представляет собой алкильную группу, частично галогенированную алкильную группу, содержащую образующий простой эфир кислородный атом алкильную группу или частично галогенированную содержащую образующий простой эфир кислородный атом алкильную группу, где каждая из указанных групп содержит от 1 до 10 атомов углерода; группа RBF, содержащая от 1 до 10 атомов углерода, является группой RB, которая была перфторирована; группы RC и RCF являются одинаковыми, и каждая из групп RC и RCF содержит от 2 до 10 атомов углерода и представляет собой алкильную группу, частично галогенированную алкильную группу, содержащую образующий простой эфир кислородный атом алкильную группу или частично галогенированную содержащую образующий простой эфир кислородный атом алкильную группу, каждая из которых была перфторирована;или где группы RA и RB связаны друг с другом с образованием алкиленовой группы, частично галогенированной алкиленовой группы, содержащей образующий простой эфир кислородный атом алкиленовой группы или частично галогенированной содержащей образующий простой эфир кислородный атом алкиленовой группы, где каждая из указанных групп содержит от 3 до 6 атомов углерода; каждая из групп R AF и RBF является перфторированной группой, образованной RA и RB, и каждая из них содержит от 3 до 6 атомов углерода; и группы RC и RCF являются одинаковыми, и каждая из групп RC и R CF содержит от 2 до 10 атомов углерода ипредставляет собой алкильную группу, частично галогенированную алкильную группу, содержащую образующий простой эфир кислородный атом алкильную группу или частично галогенированную содержащую образующий простой эфир кислородный атом алкильную группу, каждая из которых была перфторирована.

Изобретение относится к способу получения гексафторацетона, применяемого для модификации этилен-тетрафторэтиленового сополимера, при получении смазочных материалов, гидравлических жидкостей и ряда других ценных фторорганических продуктов.

Изобретение относится к способу получения гексафторацетона, применяемого для получения ряда ценных фторорганических продуктов. .
Изобретение относится к органической химии, а именно к получению гексафторацетона, используемого в производстве фторорганических мономеров, сополимеров, лекарственных средств.

Изобретение относится к области органической химии, а именно к способу получения полифторалкилметилкетонов, являющихся промежуточными органическими соединениями, используемыми в химической и фармацевтической промышленности.

Изобретение относится к органической химии, а именно к усовершенствованному способу получения фторсодержащих -дикетонов общей формулы I где Rf CF3.C8F17; HCF2, H(CF2)2. .

Изобретение относится к области получения кислородсодержащих органических соединений - кетонов, непредельных спиртов и возможно альдегидов путем изомеризации С5-эпоксидов в присутствии гомогенного катализатора.
Изобретение относится к органической химии, а именно к получению гексафторацетона, используемого в производстве фторорганических мономеров, сополимеров, лекарственных средств.

Изобретение относится к способу получения 1,3-алкандиолов и 3-гидроксиальдегидов посредством гидроформилирования оксирана (1,2-эпоксида). .

Изобретение относится к кетонам, в частности к получению пентанона-2, который применяется в качестве растворителя сырья в органическом синтезе. .

Настоящее изобретение относится к способу получения перфторэтилизопропилкетона - вещества, пришедшего на смену хладонам и призванного снизить риски, связанные с безопасностью людей, эффективностью тушения и загрязнением окружающей среды. Способ заключается во взаимодействии окиси гексафторпропена и гексафторпропена в реакторе идеального вытеснения. При этом способ проводят без растворителя с катализатором KF+CsF, нанесенным на активированный уголь, при температуре 100-140°С, давлении 0-0,24 МПа. Как правило, в качестве катализатора используют смесь KF и CsF в соотношении 1:1, нанесенную на активированный уголь. Предлагаемый способ позволяет получить целевой продукт с высоким выходом при использовании промышленного коммерчески доступного сырья. 1 з.п. ф-лы, 3 пр., 3 табл., 1 ил.
Наверх