DE1216277B - Verfahren zur Herstellung von 2-Fluor-2-chlorpropan - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

C07c

Deutsche KL: 12 ο-2/01

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

1216 277
A43214IVb/12o
29. Mai 1963
12. Mai 1966

2,2-Chlorfluorpropan ist bekanntlich eine wertvolle Zwischenverbindung für die Herstellung anderer Fluorverbindungen. 2,2-Chlorfluorpropan wurde bisher durch Umsetzen von 2,2-Dichlorpropan

(CH₃CCl₂CH₃)

mit Antimontrifluorid hergestellt (J. Amer. ehem. Soc, 59 [1937], S. 2436). Diese Umsetzung erfolgt jedoch in flüssiger Phase, und es wird nur eine geringe Menge, beispielsweise weniger als 10°/₀, 2,2-Chlorfluorpropan gebildet, so daß dieses Verfahren nicht wirtschaftlich ist. Aus der USA.-Patentschrift 2 499 629 ist es auch bekannt, 1,1-Difluoräthan mit Chlor unter Bestrahlung zwischen Raumtemperatur und 300° C, zu 1,1,1-Difluorchloräthan umzusetzen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von 2-Fluor-2-chlorpropao, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man 2-Fluorpropan mit Chlor in der Gasphase bei 15 bis 75⁰C,. mit einer Verweilzeit der Umsetzungsteilnehmer in der Umsetzungszone nicht unter 5 Sekunden, unter Einwirkung von Licht der Wellenlänge von 2000 bis 5000 Ä, umsetzt.

Dabei wird das 2,2-Chlorfluorpropan in leicht zu isolierender Form und in hohen Ausbeuten gebildet. Isopropylftuorid, ein bei normalen Bedingungen farbloses Gas mit einem Siedepunkt von etwa —9°C, ist eine bekannte und im Handel erhältliche Verbindung.

Die wesentliche Umsetzung bei dem Verfahren der Erfindung ist vermutlich:

Verfahren zur Herstellung von
2-Fluor-2-chlorpropan

CH₃CHFCH₃ + Cl₂

CH₃CClFCH₃ + HCl

Die Vorrichtung zur Durchführung der Umsetzung kann beispielsweise ein langgestreckter rohrförmiger Reaktor sein, dessen eines Ende mit Einlassen mit Ventilen zur gesteuerten Zuführung von gasförmigem Isopropylfluorid und gasförmigem Chlor ausgestattet ist, während an seinem anderen Ende ein Gasauslaß vorgesehen ist, der mit dem Einlaß einer Kühlfalle mit einer Gefrierausrüstung, um diese Falle bei einer ausreichend niedrigen Temperatur zu halten, um das gesamte aus der Reaktionszone austretende Material mit Ausnahme des Chlorwasserstoffs zu kondensieren, verbunden ist. Die Temperatur in der Falle wird zweckmäßig mit einem Trockeneis-Aceton-Gemisch bei etwa —78° C gehalten. Die Abtrennung von 2,2-Chlorfluorpropan und anderen aus der Reaktionszone austretenden Produkten kann nach üblichen Methoden erfolgen. Gewünschtenfalls kann zwischen dem Reaktor und der Kühlfalle ein Wäscher mit Wasser zur Abtrennung Anmelder:

Allied Chemical Corporation,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. I. Ruch, Patentanwalt,

München 5, Reichenbachstr. 51

Als Erfinder benannt:

Louis Gene Anello, Basking Ridge, N. J.;

Cyril Woolf, Morristown, N. J. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 1. Juni 1962 (199 245)

von HCl, ein Wäscher mit Alkali zur Abtrennung von überschüssigem Chlor und ein Trockenturm mit Calciumchlorid, dessen Gasauslaßende mit dem Gaseinlaßende der Kühlfalle verbunden ist, angeordnet sein. Die Falle ist gewöhnlich mit einem Gasauslaß versehen, damit HCl oder andere Gase durch die Falle hindurchströmen können, und kann noch andere Auslässe aufweisen, durch die bei kontinuierlicher Durchführung der Umsetzung flüssiges Kondensat zum Zwecke der Fraktionierung abgezogen werden kann. Das Kondensat kann nach Beendigung der Umsetzung eines Ansatzes fraktioniert werden, um 2,2-Chlorfluorpropan zu gewinnen. Die außer dem Reaktor selbst verwendeten Vorrichtungsteile können aus irgendeinem geeigneten Material, wie Nickel, der unter der geschützten Bezeichnung »Inconel« bzw. der Handelsbezeichnung »Monel« bekannten Nickellegierung, und Stahl, das gegenüber den Reaktionsteilnehmern, Produkten und Nebenprodukten korrosionsbeständig ist, hergestellt sein. Der Reaktor kann mit Kühhnitteln ausgestattet sein, um die Reaktionszone bei der erforderlichen Reaktionstemperatur zu halten. Beispielsweise kann in dem Reaktor eine axial gelagerte, mit Wasser beschickte Kühlschlange angeordnet sein.

Der Reaktor kann aus irgendeinem transparenten Material, das durchlässig ist für aktinisches Licht, beispielsweise aus den unter den geschützten Bezeichnungen »Pyrex« bzw. »Vycor« bekannten Glassorten, Quarz, Polytetrafluoräthylen, Polychlor-

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trifluoräthylen oder einem anderen transparenten um eine Überchlorierung nach Möglichkeit zu verinerten Fluorkohlenstoffpolymeren, bestehen. Alter- meiden, je Mol Isopropylfluorid nicht mehr als etwa nativ kann der Reaktor ein Metallrohr mit einer außen 1 Mol Chlor verwendet. Am besten wird Chlor in angeordneten Temperatursteuervorrichtung und einer einer Menge von 0,5 bis 1,0 Mol je Mol Isopropylfluor innen angeordneten rohrförmigen Lichtquelle, bei- 5 verwendet.

spielsweise aus Glas, das mit einem transparenten Die Verweilzeit der Reaktionsteilnehmer in der

Überzug aus einem Pluorkohlenstoifpolymerisat ver- Reaktionszone ist in bestimmten Grenzen variierbar

sehen ist, sein. · und hängt hauptsächlich von den anderen Haupt-

Das Arbeiten mit aktinischem Licht, einschließlich variablen, wie Form und Größe des Reaktors und geeigneter Reaktormäterialien und Lichtquellen, ist io Art und Intensität des verwendeten Lichtes, ab. bekannt. Bei dem Verfahren der Erfindung kann Beispielsweise muß bei Verwendung eines Reaktors jedes Licht der Wellenlänge 2000 bis 5000 Ä, das aus Pyrexglas (geschützte Bezeichnung) und des eine chemische Umsetzung bewirkt, verwendet werden. Lichtes einer Glühbirne niedriger Wattzahl die Ver-Auch mäßig starkes Tageslicht kann verwendet weilzeit beträchtlich höher sein, als wenn eine Ultrawerden, jedoch wird vorzugsweise künstliches Licht, 15 violettlampe mit einer Intensität von einigen hundert beispielsweise ein weißes Licht oder das Licht einer Watt verwendet wird. Die optimale Verweilzeit ist Hochdruck- oder Niederdruckquecksilberlampe, ge- jedoch die am leichtesten einstellbare Variable und wohnlich einer Glüh-, Fluoreszenz- oder Ultraviolett- kann für eine bestimmte Vorrichtung in ein oder fluoreszenzlampe, verwendet. zwei Versuchsansätzen ermittelt werden. Sie kann

Um eine Überchlorierung und Disproportionierung ao variieren und beträgt normalerweise 5 bis 60 Sekunden,

weitgehend zu vermeiden, wird die Temperatur in Der Druck ist vorzugsweise Atmosphärendruck,

der Reaktionszone bei 15 bis 75° C gehalten. jedoch können gewünschtenfalls auch Drücke über

Isopropylfluorid und Chlor können in einemMengen- oder unter Atmosphärendruck angewandt werden,

verhältnis von 0,1 Mol bis zu der wirtschaftlich trag- Die Erfindung soll durch die folgenden Beispiele

baren Grenze an Chlor je Mol Isopropylfuorid ver- 25 veranschaulicht werden, wobei »Umwandlungen« und

wendet werden. Vorzugsweise wird jedoch, insbesondere »Ausbeuten« wie folgt zu verstehen sind:

.... Verbrauchte Mol Isopropyrfluorid · 100
Umwandlung (°/₀) = ■

Ausbeute (⁰/₀) =

Eingesetzte Mol Isopropyrfluorid

Gewonnene Mol 2,2-Chlorfluorpropan · 100 Verbrauchte Mol Isopropylfluorid

Die Ausbeuten lagen im allgemeinen in dem Be- hydroxyd wurden etwa 32 g Chlor aufgefangen. In der reich von 75 bis 85 °/₀. Kühlfalle sammelten sich etwa 461 g Kondensat.

Als Reaktor wurde ein Pyrexrohr (geschützte Be- Durch Fraktionierung des Kondensats wurden

zeichnung) von 3,81 cm Innendurchmesser und 40,64cm etwa 99 g (1,6MoI) nicht umgesetztes Isopropyl-Länge, das an seinem einen Ende mit Einlassen 40 fluorid, Kp. -9⁰C, etwa 285 g (2,96 Mol) einer wasserfür die gesteuerte Zuführung von gasförmigem hellen Flüssigkeit vom Kp. 35,2° C, die durch Infrarot-Isopropymuorid bzw. Chlor und an seinem anderen analyse als 2,2-Chlorfluorpropan identifiziert wurde, Ende mit einem Gasauslaß versehen war, verwendet. und etwa 33 g (0,34 Mol) 3-Chlor-2-fluorpropan Der Reaktor war innen mit einer axial gelagerten (CH₃CHFCH₂Cl), Kp. 68° C, erhalten. Die Umwasserdurchströmten Kühlschlange von etwa der 45 Wandlung betrug etwa 70% und die Ausbeute etwa gleichen Länge wie die Reaktionszone ausgestattet. 77%.

Die aktinische Strahlung wurde durch mäßig starkes Beispiel 2

Tageslicht geliefert.

. Es wurde der gleiche Reaktor wie im Beispiel 1

Beispiel! _{g0 verwem}i_et. Die aktinische Strahlung wurde von einer

Innerhalb etwa 8 ^x/₂ Stunden wurden 337 g (5,45 Mol) 20-Watt-Fluoreszenzlampe von etwa 76,2 cm Länge, gasförmiges Isopropyrfluorid und etwa 305 g (4,3 Mol) die so angeordnet war, daß die Achsen des Reaktors Chlor kontinuierlich in den Reaktor geleitet. Das und der Birne etwa parallel in einem Abstand von Molverhältnis von Chlor zu Isopropylfluorid betrug etwa 5 bis 7,6 cm voneinander verliefen, geliefert, etwa 0,78:1. Der Zustrom von Wasser zu der Kühl- 55 Die Wellenlänge des aktinischen Lichtes betrug etwa schlange wurde so gesteuert, daß die Temperatur in 2000 bis 5000 Ä. Etwa 492 g (8,0 Mol) Isopropyldem Reaktor bei etwa 25°C gehalten wurde. Die fluorid und etwa 535 g (7,5 Mol) Chlor wurden konti-Zufuhrgeschwindigkeiten. von Isopropyrfluorid und nuierlich innerhalb etwa 8 Stunden in den Reaktor Chlor waren derart, daß die Verweilzeit in dem Reak- eingeleitet. Das Molverhältnis von Chlor zu Isotor etwa 18 Sekunden betrug. Die aus dem Reaktor 60 propylfluorid betrug etwa 0,93. Der Zustrom von austretenden Reaktionsprodukte wurden zunächst Wasser zu der Kühlschlange wurde so gesteuert, mit Wasser gewaschen, um Chlorwasserstoff abzu- daß die Temperatur in der Reaktionszone bei etwa trennen, dann mit wäßrigem Natriumhydroxyd, um 50°C gehalten wurde. Die Zufuhrgeschwindigkeit überschüssiges Chlor zurückzugewinnen, dann mit der Reaktionsteilnehmer wurde so eingestellt, daß die Calciumchlorid getrocknet und schließlich in einer 65 Verweilzeit in dem Reaktor etwa 8 Sekunden betrug. Kühlfalle bei einer Temperatur von etwa —78°C, Die aus dem Reaktor austretenden Reaktionsprodukte die in einem Trockeneis-Aceton-Gemisch gehalten wurden in einer Trockeneis-Aceton-Falle kondensiert, wurde, kondensiert. In dem wäßrigen Natrium- nachdem der Chlorwasserstoff mit Wasser heraus-

gewaschen war. In der Falle sammelten sich etwa 790 g Kondensat.

Durch Fraktionierung des Kondensats wurden 40 g (0,65 Mol) nicht umgesetztes Isopropylfluorid, etwa 574 g (6,0 Mol) 2,2-Chlorfluorpropan, etwa 55 g (0,52 Mol) 3-Chlor-2-fluorpropan und etwa 119 g (0,94 Mol) 2,3-Dichlor-2-fluorpropan

(CH₃CClFCH₂Cl),

Kp. 88,5⁰C, erhalten. Die Umwandlung betrug etwa 92% und die Ausbeute etwa 81%.

Beispiel 3

Es wurden die gleiche Apparatur und die gleiche Quelle für die aktinische Strahlung wie im Beispiel 2 verwendet. Innerhalb etwa 5 % Stunden wurden etwa 538 g (8,7 Mol) Isopropylfluorid und etwa 4,95 g (7,0 Mol) Chlor kontinuierlich in den Reaktor eingeleitet, wobei die Geschwindigkeit so eingestellt wurde, daß die Verweilzeit der Reaktionsteilnehmer in dem Reaktor etwa 8 Sekunden betrug. Das Molverhältnis von Chlor zu Isopropylfluorid betrug etwa 0,8:1. Der Zustrom von Wasser zu der Kühlschlange wurde so gesteuert, daß die Temperatur in dem Reaktor bei etwa 20⁰C gehalten wurde. In der Kühlfalle sammelten sich etwa 746 g Kondensat.

Durch Fraktionierung des Kondensats wurden etwa 130 g (2,1 Mol) nicht umgesetztes Isopropylfluorid, etwa 513 g (5,4 Mol) 2,2-Chlorfluorpropan, etwa 68 g (0,81 Mol) 3-Chlor-2-fluorpropan und etwa g (0,19 Mol) 2,3-Dichlor-2-fluorpropan erhalten. Die Umwandlung betrug 76% und die Ausbeute 82%.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von 2-Fluor-2-chlorpropan, dadurch gekennzeichn,et, daß man 2-Fluorpropan mit Chlor in der Gasphase bei 15 bis 75° C, mit einer Verweilzeit der Reaktionsteilnehmer in der Reaktionszone von nicht unter 5 Sekunden, unter Einwirkung von Licht der Wellenlänge von 2000 bis 5000 Ä, umsetzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man 2-Fluorpropan und Chlor in einem Mengenverhältnis von 1 Mol 2-Fluorpropan zu nicht mehr als etwa 1 Mol Chlor in die Reaktionszone einleitet.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 499 629.

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