DE1292641B - Verfahren zur Herstellung von Perfluoralkyljodiden - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von PerfluoralkyljodidenInfo
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Description
Perfluoräthyljodid kann bekanntlich durch Umsetzung
von Tetrafluoräthylen mit Jod und Jodpentafluorid hergestellt werden. Eine solche Reaktion ist in
der USA.-Patentschrift 3 006 973 beschrieben, in der es heißt, daß die Metalle Aluminium, Magnesium,
Thorium, Beryllium, Calcium, Strontium oder deren Jodide als Katalysatoren für die Reaktion verwendet
werden können. In dieser Patentschrift wird jedoch darauf hingewiesen, daß Tetrafluorkohlenstoff und
freier Kohlenstoff und nicht Perfluoräthyljodid als Hauptprodukte der Reaktion gebildet werden, wenn
kein Polymerisationsinhibitor verwendet wird. Nach der Lehre dieser Patentschrift ist die Bildung von
Tetrafluorkohlenstoff und von Kohlenstoff in Abwesenheit eines Polymerisationsinhibitors auf unerwünschte
Nebenreaktionen zurückzuführen. Hierdurch wird das gewünschte C2F3J nur in geringen Ausbeuten
erhalten.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Perfluoralkyljodiden, das dadurch
gekennzeichnet ist, daß man
a) im Falle der Herstellung von Perfluoräthyljodid Tetrafluoräthylen in ein geschlossenes Gefäß,
das Jod und Jodpentafluorid im Molverhältnis von wenigstens 2:1 und Antimonpentafluorid,
Antimontrifluorid oder wasserfreies ZUm(II)-fluorid als Katalysator enthält, bei 0 bis 1200C
langsam einführt, bis das Molverhältnis von eingeführtem Tetrafluoräthylen zu ursprünglich vorliegendem
Jodpentafluorid wenigstens 5:1 beträgt, oder daß man
hängen vom Molverhältnis von Jod zu Jodpentafluorid ab. Wenn das Verhältnis J2: JF5 wenigstens
2:1 beträgt, wird als Endprodukt der erfindungsgemäßen
Reaktion im wesentlichen Perfluoräthyljodid gebildet. Die obere Grenze des J2: JF5-Molverhältnisses
ist nicht kritisch, jedoch braucht es vom praktischen Standpunkt aus nicht über 5:1 zu liegen. Wenn
dieses Molverhältnis wenigstens 2:1 beträgt, muß Tetrafluoräthylen in einer Menge von wenigstens
5 Mol, pro Mol JF5, zugegeben werden. Unter diesen Bedingungen verläuft die erfindungsgemäße Reaktion
wie folgt:
2 J2 + JF5 + 5 CF2 = CF3 ► 5 CF3CF2J
Tetrafluoräthylen kann auch in Überschuß verwendet werden, jedoch kommt die Reaktion zum Stillstand,
nachdem 5 Mol Tetrafluoräthylen umgesetzt sind. Ferner geht das überschüssige Tetrafluoräthylen verloren,
wenn überschüssiges Jod anwesend ist.
Wenn das Molverhältnis J2: JF5 kleiner ist als 2:1,
werden Produkte der Formel
C2F5(CF2CF2)J
b) im Falle der Herstellung von Gemischen aus Verbindungen der Formel
C2F5(CF2CF2)J
wobei η eine ganze Zahl mit einem Wert von 1 oder mehr ist, neben Perfluoräthyljodid, die Umsetzung
in gleicher Weise, jedoch mit den Molverhältnissen
J2 zu JF5 von weniger als 2:1 und
C2F4 zu JF5 von wenigstens 1:1
ausführt.
Wenn die Reaktion nicht von selbst in Gang kommt, muß leicht erwärmt werden. Die Reaktion ist jedoch
exotherm und kann Einrichtungen zur Wärmeabfuhr erfordern. Die Reaktion wird unter dem Eigendruck
durchgeführt.
Mit den erfindungsgemäßen Katalysatoren werden außergewöhnlich hohe Ausbeuten ohne gleichzeitige
Verwendung eines Polymerisationsinhibitors erzielt. Außerdem sind sie in der Anwendung sicherer und
führen zu höheren Reaktionsgeschwindigkeiten als die bekannten Katalysatoren. Wenn diese Katalysatoren
verwendet werden und das Molverhältnis von Jod zu Jodpentafluorid gemäß den Lehren der Erfindung
gewählt wird, ist es ferner möglich, Perfluoräthyljodid oder Gemische von Perfluoralkyljodiden herzustellen,
die wesentliche Mengen an längerkettigen Perfluoralkyljodiden der Formel
C2F8(CF2CF2)J
enthalten. Bisher war es unbekannt, daß die längerkettigen Perfluoralkyljodide der genannten Formel
durch Reaktion zwischen Jod, Jodpentafluorid und Tetrafluoräthylen hergestellt werden können.
Die bei der Reaktion gebildeten Endprodukte gebildet, und zwar gewöhnlich gemeinsam mit C2F5J,
dessen Menge in Abhängigkeit vom J2: JF5-Verhältnis
unterschiedlich ist. Die Produkte der Formel
C2F5(CF2CF2V
werden als Gemische gebildet, so daß η im gleichen Reaktionsprodukt mehrere Werte haben kann. Bei
dieser Ausführungsform der Erfindung hört die Reaktion nach Umsetzung von 5 Mol Tetrafluoräthylen
nicht auf, wenn das Molverhältnis J2: JF5 kleiner ist
als 2:1. Ferner kann das Tetrafluoräthylen in Mengen
bis hinab zu 1 Mol pro Mol JF5 verwendet werden. Auch Mengen von mehr als 5 Mol gehen in Reaktion,
wodurch die PerfLuoralkyljodidkette länger wird. Der Wert von η und die Menge der Produkte der Formel
40 C2F5(CF2CF2)J
sind also verschieden je nach der Menge des zugegebenen Tetrafluoräthylens. Bevorzugt werden Molverhältnisse
von Tetrafluoräthylen (TEE) zu JF5 im Bereich von 1:1 bis 20:1, wobei Verbindungen der
Formel
C2F5(CF2CF2)J
gebildet werden und η im. Bereich von 1 bis 20 liegt.
Bei einem Tetrafluoräthylen: JF5-Molverhältnis von
3 :1 ist ziemlich vollständige Ausnutzung der Halogene sichergestellt. Die Wahl der oberen Grenze des Tetrafluoräthylen
: JF5-Verhältnisses hängt vom gewünschten
Molekulargewicht der Endprodukte ab. Die verwendete Katalysatormenge ist ebenfalls
nicht wesentlich. Sie liegt gewöhnlich zwischen etwa 0,07 und 0,2 Mol, vorzugsweise zwischen 0,008 und
0,016 Mol pro Mol Jodpentafluorid.
Das Verfahren gemäß der Erfindung läßt sich verhältnismäßig einfach durchführen. Man kann Jod,
Jodpentafluorid und den Katalysator in ein mit Rührer versehenes Druckgefäß geben und auf die
Reaktionstemperatur erhitzen. Das Reaktionsgefäß muß ferner mit Einrichtungen zur Kühlung des
Reaktionsgemisches versehen sein. Das Tetrafluoräthylen muß langsam zugegeben werden, da die
Reaktion stark exotherm ist und ein erheblicher Temperaturanstieg eintreten kann. Wenn das Tetrafluoräthylen
zu Beginn auf einmal oder während der
3 4
Reaktion zu schnell zugegeben wird, läßt sich der mit dem C2F5J abgedampft. Gegebenenfalls lassen sich
Prozeß nicht mehr beherrschen. Die Geschwindigkeit diese Verbindungen leicht vom Perfluoräthyljodid abder
Zugabe des Tetrafluoräthylens hängt hauptsäch- destillieren.
Hch davon ab, in welchem Maße die Reaktions- Es wurde bereits erwähnt, daß Gemische, die Ver-
apparatur die Wärme aus dem Reaktionsgemisch 5 bindungen der Formel C2F5(CF2CF2VJ enthalten, je
abzuführen vermag. Es ist ferner zweckmäßig, die nach dem Molverhältnis von J2: JF5 und der verwen-Temperatur
möglichst niedrig zu halten, da Jod- deten Tetrafluoräthylenmenge unterschiedlich sind,
pentafluorid bei höheren Temperaturen in viel star- Wenn die bevorzugten Reaktionsbedingungen ankerem
Maße korrodierend wirkt. Wenn man eine gewendet werden, besteht ein typisches Gemisch aus
geringe Menge Tetrafluoräthylen zum Halogenierungs- io Perfluoralkyljodiden C2F5J (Siedepunkt 13 ° C), n-C4F9J
gemisch gibt, wird gewöhnlich fast augenblicklich (Siedepunkt 680C), n-C6Fi3J (Siedepunkt 1190C),
Wärme frei. Der auf den Zusatz von Tetrafluor- n-C8F17J (Siedepunkt 95°C bei 103 mm), n-C10F21J
äthylen zurückzuführende Druck sinkt in dem Maße, (Siedepunkt 1060C bei 45 mm), n-C12F25J (Siedepunkt
in dem es verbraucht · wird. Wenn das zugesetzte 11O0C bei 18 mm), n-C14F29J (Siedepunkt 97°C bei
Tetrafluoräthylen umgesetzt ist, werden weitere Por- 15 5 mm), n-C16F33J (Siedepunkt 94° C bei 0,5 mm) und
tionen zugegeben, bis die gewünschte Tetrafluor- höheren Produkten. Unter gewissen Bedingungen
äthylenmenge zugesetzt ist. Es ist auch möglich, daß treten auch Spurenmengen von C2F6 und Perfiuor-Tetrafluoräthylen
langsam kontinuierlich in einer cyclobutan auf.
solchen Geschwindigkeit zugegeben wird, daß die Die gemäß der Erfindung hergestellten Perfluor-
Reaktionstemperatur durch Abfuhr von Wärme aus 20 alkyljodide sind bekannten Verbindungen, die als
dem Reaktionssystem ungefähr konstant gehalten Zwischenprodukte verwendet werden,
wird. Alle beim Verfahren gemäß der Erfindung ver-
wird. Alle beim Verfahren gemäß der Erfindung ver-
Folgende Bedingungen werden für die Herstellung wendeten Materialien sind im Handel erhältlich,
von Perfluoräthyljodid bevorzugt: Handelsübliches Tetrafluoräthylen enthält häufig einen
Eine Temperatur von etwa 8O0C (±5° C), ein sehr 25 Polymerisationsinhibitor, und zwar gewöhnlich d-Ligeringer
Jodüberschuß (beispielsweise 1 bis 2°/o> be- monen. Dieser Inhibitor wirkt nicht in der gleichen
zogen auf das Gewicht der Jodmenge, die 2 Mol pro Weise wie CF2ClCCl2J, das als Inhibitor für die Um-MoI
Jodpentafluorid entspricht), 5 Mol Tetrafluor- setzung von Tetrafluoräthylen mit Jod und Jodpentaäthylen,
8 Millimol Katalysator (bevorzugt wird fluorid verwendet wurde. Die Hauptaufgabe des
SbF3) pro Mol Jodpentafluorid und Eigendruck. Die 30 d-Limonens ist die Verhinderung einer Polymerisation
Temperatur von 8O0C wird bevorzugt, da hierbei die durch Sauerstoff während der Lagerung. Der Inhibitor
beste Wärmeübertragung und Kühlung mit gewöhn- kann im Tetrafluoräthylen belassen werden, da durch
lichem Wasser erzielt werden kann. Bei niedrigeren ihn die Handhabung weniger gefährlich wird, jedoch
Temperaturen von beispielsweise 60° C läßt sich das verbraucht er eine gewisse Menge der halogenhaltigen
Verfahren zwar leicht durchführen, jedoch kann es 35 Ausgangsstoffe. Er kann durch Überleiten des Tetraerforderlich sein, zur Aufrechterhaltung dieser niedri- fiuoräthylens über Kieselsäuregel entfernt werden,
gen Temperatur Sole zur Erzielung ausreichenden jedoch ist es gewöhnlich vorzuziehen, den Inhibitor
Kühlvermögens zu verwenden. Bei höheren Tempe- nicht zu entfernen.
raturen von beispielsweise 100° C muß das Kühl- Jodpentafluorid ist stark korrodierend, besonders
vermögen des Reaktionssystems entsprechend erhöht 40 gegenüber Metallen, wenn nicht unter wasserfreien
werden. Ferner werden bei höheren Temperaturen die Bedingungen gearbeitet wird. Unter wasserfreien Be-Reaktionsdrücke
höher, so daß stärkere Apparaturen dingungen ist die Korrosion nicht stark, so daß
erforderlich sind. Das sind keine unüberwindlichen Metalle, wie nichtrostender Stahl, »Hastelloy-C«,
Hindernisse, vielmehr kann das Verfahren mit ent- »Inconel« (eingetragenes Warenzeichen), und gewöhnsprechend
ausgelegten Apparaturen bei jeder Tempe- 45 licher Stahl, für die Reaktionsapparaturen verwendet
ratur im Bereich von 0 bis 110° C durchgeführt werden. werden können. Stahl wird stärker angegriffen als die
Bei Temperaturen oberhalb von etwa HO0C sind anderen Metalle, jedoch nicht so stark, daß seine Verjedoch
die Temperaturen schwierig zu beherrschen. wendung ausgeschlossen ist.
Die besten Ausbeuten an C2F5(CF2CF2)JiJ werden In den folgenden Beispielen sind die Teile Gewichts-
erhalten, wenn das Molverhältnis J3: JF5 zwischen 50 teile, falls nicht anders angegeben.
0,8:1 und 1,9:1 gehalten wird. Zur Herstellung von
0,8:1 und 1,9:1 gehalten wird. Zur Herstellung von
Gemischen dieser längerkettigen Perfluoralkyljodide Beispiel 1
werden die Reaktionskomponenten vorzugsweise in
folgenden Mengen verwendet: 167,7 Teile (0,66 Mol) Jod, 73,3 Teile (0,33 Mol) Jod-
folgenden Mengen verwendet: 167,7 Teile (0,66 Mol) Jod, 73,3 Teile (0,33 Mol) Jod-
1,8 Mol Jod pro Mol Jodpentafluorid, 16 Millimol 55 pentafluorid und 0,5 Teile (0,0028 Mol,d. h. 8,48 MiIM-Katalysator
(vorzugsweise SbF3) pro Mol JF5 und mol pro Mol JF5) Antimontrifluorid wurden bei Um-6,65
Mol Tetrafluoräthylen pro Mol JF5. Vorzugs- gebungstemperatur in einem mit »Hastelloy-C« ausweise
wird bei Temperaturen im Bereich von 60 bis gekleideten Autoklav gemischt (2 Mol Jod und
80° C und beim Eigendruck gearbeitet. 8,48 Millimol Katalysator pro Mol Jodpentafluorid).
Wie bereits erwähnt, wird mit einem J2: JF5-MoI- öo Der Autoklav wurde auf eine Temperatur unter 0°C
verhältnis von wenigstens 2:1 ein Endprodukt gekühlt, zur Entfernung der Luft evakuiert und unter
erhalten, das im wesentlichen aus Perfluoräthyljodid Rühren auf 80° C erwärmt. Tetrafluoräthylen wurde
besteht. Da diese Verbindung bei Normaldruck einen langsam unter Rühren in kleinen Portionen (zunächst
Siedepunkt von 130C hat, läßt sie sich von etwaigen 2 Teile, die mit fortschreitender Reaktion auf 5 Teile
nichtflüchtigen Produkten im Reaktionsgemisch durch 65 und dann auf 10 Teile erhöht wurden) in den Autoklav
Abdampfen leicht abtrennen. Gelegentlich werden gegeben, bis insgesamt 192 Teile zugegeben waren
Spiirenmengen von Perfluoräthan (Siedepunkt 79° C) (erforderliche Zeit 1 Stunde). Der Druck stieg nach
und Perfluorcyclobutan (Siedepunkt 60C) zusammen jeder Zugabe auf etwa 14 bis 17,5 atü und fiel in.
weniger als 3 Minuten auf weniger als 7 atü. Die Temperatur stieg nach jeder Zugabe in etwa 1 Minute
um 8 bis 26°C und fiel dann wieder auf etwa 80°C, bis 165 Teile (5 Mol pro Mol Jodpentafluorid) zugesetzt
waren. Während der Zugabe der restlichen 27 Teile Tetrafluoräthylen fand kein Temperaturanstieg
statt. Der Druck stieg stetig ohne Anzeichen eines Abfalls, ein Zeichen, daß die Reaktion nach
Zugabe von 165 Teilen vollendet war. Die Reaktionsmasse wurde 1 Stunde ohne weitere Reaktion bei
80° C gehalten. Nach Abkühlung wurden die flüchtigen Produkte bei 60° C aus dem Autoklav durch eine
Wasserwäsche und eine mit Calciumsulfat gefüllte Kolonne abgeblasen und in einer tiefgekühlten Vorlage
bei —60°C aufgefangen. Die Analyse des kondensierten Produkts (397 Teile) durch Massenspektrometrie
ergab 98,3% Perfluoräthyljodid, 0,4% nicht umgesetztes Tetrafluoräthylen, 0,8 % 1,2-Dijodotetrafluoräthan
und 0,4% Perfluorcyclobutan. Die nicht kondensierten Gase wurden aufgefangen. Sie enthielten
28,1 Teile nicht umgesetztes Tetrafluoräthylen und 4,3 Teile Perfluoräthyljodid. Der Autoklav enthielt
keinen organischen Rückstand. Die Ausbeute an Pentafluoräthyljodid betrug 98,5 %, bezogen auf ver-
| 6 | Katalysator | Menge Teile |
Ausbeute an Per fluoräthyljodid % |
| 5 CaF2 CrF2 · 3 H2O KF |
2,0 2,0 2,0 100,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 |
78 16 18 15 60 39 78 28 73 |
|
| HF | |||
| CoF2-2 H2O 10 PbF4 CuF2 NiF2 · 5 H2O AgF (50%) |
15 Die Ausbeuten in der vorstehenden Tabelle sind auf verbrauchtes Tetrafluoräthylen bezogen. Wie ersichtlich,
werden mit keinem dieser Katalysatoren Ausbeuten erhalten, die 95 % erreichen.
Die im Beispiel 1 beschriebene Reaktion wurde wiederholt, wobei jedoch 73,3 Teile Jodpentafluorid
(0,33MoI) und 176,1 Teile Jod (0,73 Mol, d.h. 2,21 Mol pro Mol Jodpentafluorid und somit ein
brauchtes Tetrafluoräthylen. Der Halogenumsatz war 25 Überschuß von 5 Gewichtsprozent über die erforderquantitativ,
liehen 2 Mol pro Mol JF5) verwendet wurden. Die
Verdeichsversuch 1 Reaktionsbedingungen, die Verfahrensdurchführung
und die Produkte waren die gleichen wie im Beispiel 1
Der im Beispiel 1 beschriebene Versuch wurde mit der Ausnahme, daß ein geringer organischer
wiederholt, wobei jedoch der Antimontrifluoridkataly- 30 Rückstand (2,2 Teile) aus dem Autoklav entnommen
sator weggelassen wurde. Während der Zugabe des wurde, der 65,6 % 1,2-Dijodtetrafluoräthan und
Tetrafluoräthylens wurden Temperaturanstiege um 31,7 % Perfluoräthyljodid enthielt. Die Ausbeute an
2 bis 16°C festgestellt. Die Reaktion verlief nicht so
schnell wie die Reaktion gemäß Beispiel 1 (erforderliche Zeit 2 Stunden) und kam zum Stillstand, nach- 35
dem etwa 50% der erforderlichen Tetrafluoräthylenmenge zugesetzt waren. Das kondensierte Produkt
(244,5 Teile) enthielt 98,5 % Perfluoräthyljodid, 0,4%
schnell wie die Reaktion gemäß Beispiel 1 (erforderliche Zeit 2 Stunden) und kam zum Stillstand, nach- 35
dem etwa 50% der erforderlichen Tetrafluoräthylenmenge zugesetzt waren. Das kondensierte Produkt
(244,5 Teile) enthielt 98,5 % Perfluoräthyljodid, 0,4%
Tetrafluoräthylen, 0,5 % 1,2-Dijodtetrafluoräthan und 0,5 % Perfluorcyclobutan. Ein öliger Rückstand
(35 Teile) im Autoklav enthielt 94,6% 1,2-Dijodtetrafluoräthan und 4,4 % Perfluoräthyljodid. Die
Ausbeute an Perfluoräthyljodid betrug 98,4 %, bezogen auf verbrauchtes Tetrafluoräthylen. Der Umsatz
an Halogenverbindungen betrug 57%.
Der im Beispiel 1 beschriebene Versuch wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß an Stelle des
Antimontrifluorids 2,0 Teile (0,0128 Mol, d.h. 38,8 Millimol pro Mol Jodpentafluorid) wasserfreies
Zinn(JJ)-fluorid verwendet wurden. Während der Zugabe des Tetrafluoräthylens wurden Temperaturanstiege
um 8 bis 26° C festgestellt. Das kondensierte Produkt (404 Teile) enthielt 96,9 % Perfluoräthyljodid,
0,6% Tetrafluoräthylen, 0,8% Perfluorcyclobutan, 0,3% 1,2-Dijodtetrafluoräthan und 1,3 % andere
Produkte. Die Ausbeute an Perfluoräthyljodid betrug Perfluoräthyljodid betrug 100%, bezogen auf eingesetztes
Jodpentafluorid.
Da ein Überschuß sowohl an Jod als auch an Tetrafluoräthylen bei diesem Versuch verwendet wurde, ist
die Umsetzung dieses Überschusses unter Bildung von 1,2-Dijodtetrafluoräthan nicht unerwartet.
Ein Gemisch von 83,9 Teilen (0,33 Mol) Jod, 40,4 Teilen (0,182 Mol, d. h. 1,813 Mol Jod pro Mol
JF5) Jodpentafluorid und 0,5 Teilen (0,0028 Mol) Antimontrifluorid
(15,4 Millimol pro Mol JF6) wurde bei
Umgebungstemperatur in einem mit »Hastelloy-C« ausgekleideten Autoklav hergestellt. Der Autoklav
wurde auf eine Temperatur unter O0C gekühlt, evakuiert, verschlossen und dann unter Rühren auf
6O0C erwärmt. Tetrafluoräthylen wurde langsam in kleinen Portionen (zunächst 2 Teile, die mit fortschreitender
Reaktion auf 5 und dann auf 10 Teileerhöht wurden) in den Autoklav gegeben, bis insgesamt
121 Teile (1,21 Mol, d.h. 6,65MoI pro Mol JF5)
Tetrafluoräthylen zugesetzt waren (1 Stunde). Die Reaktion war während ihres gesamtenVerlauf s schnell
und exotherm, jedoch wurde die Reaktionswärme während des späteren Teils der Reaktion geringer.
Nach jeder Zugabe fiel der Druck schnell von 1,05 bis; 1,75 atü auf weniger als 7 atü, während die Tempe-
99 %= bezogen auf verbrauchtes Tetrafluoräthylen. Der 60 ratur um 7 bis 44° C stieg. Die Zugabe von Tetrafluor-Halogenumsatz
war quantitativ. äthylen wurde nach Belieben abgebrochen, nachdem
die gewünschte Menge zugesetzt war. Die Reaktions-
Vergleichsversuch 2 masse wurde 1 Stunde bei 70°C gehalten und dann
gekühlt. Nach der Kühlung wurden die flüchtigen
Der im Beispiel 1 beschriebene Versuch wurde 65 Produkte bei 6O0C durch eine Wasserwäsche und eine
wiederholt, wobei jedoch an Stelle von Antimon- mit
trifluorid
trifluorid
wobei jedoch an Stelle von Antimonverschiedene andere Katalysatoren verwendet
wurden. Folgende Ergebnisse wurden erhalten: Calciumsulfat gefüllte Trockenkolonne aus dem
Reaktor abgeblasen und in einer tiefgekühlten Vorlage bei —60°C aufgefangen. Auch das nicht kondensierte
Material wurde aufgefangen. Die Analyse des kondensierten
flüchtigen Materials (121,6 Teile) durch Massenspektrometrie ergab 95,1 Molprozent C2F5J, 1,2 Molprozent
C4F9J, 0,5 Molprozent Tetrafluoräthylen und
1,0 Molprozent C2F6. Die nicht kondensierten Gase
bestanden aus 8,0 Teilen Tetrafluoräthylen, 4,0 Teilen C2F5J und 3,1 Teilen C2F6. Der nicht flüchtige Rückstand
(100 Teile) wurde mit Wasser gewaschen und durch Dampfphasenchromatographie analysiert. Folgende
Ergebnisse wurden erhalten: 21,1 Gewichtsprozent C2F5J, 28,7 Gewichtsprozent C4F9J, 20,6 Gewichtsprozent
C6F13J, 13,0 Gewichtsprozent C8F17J,
7,5 Gewichtsprozent C10F21J, 4,1 Gewichtsprozent
C12F25J, 2,3 Gewichtsprozent C14F29, 1,1 Gewichtsprozent
C16F33J.
Außerdem waren geringfügige Spuren anderer Materialien anwesend. Die Kombination dieser Analysen
ergibt: 96,6% des Tetrafluoräthylens sind nachgewiesen, und folgende Ausbeuten, bezogen auf
verbrauchtes Tetrafluoräthylen, wurden erhalten:
48,8 % C2F5J, 15,8% F(CF2)J, 12,3% F(CF2)6J,
8,4% F(CF2)8J, 5,1% F(CF2)10J, 2,9% F(CF2)12J,
1,7% F(CF2)14J, 0,9% F(CF2)16J und 0,6% C2F6.
Somit betrug die Gesamtausbeute an Perfluoralkyljodiden 95,8 % und die Gesamtausbeute an Produkten
C2F5(CF2CF2)^J
in denen der Wert von η größer war als Null, 47,1 %· Der Jodverbrauch war quantitativ.
Der im Beispiel 4 beschriebene Versuch wurde wiederholt, wobei jedoch 83,9 Teile J2 (0,33 Mol),
80,8 Teile JF5 (0,364 Mol, d. h. 0,907 Mol Jod pro Mol JF5) und 0,5 Teile SbF5 (0,0028 Mol, d. h.7,7 Millimol
pro Mol JF5) verwendet wurden. Tetrafluoräthylen (118 Teile, 1,18 Mol, d.h. 3,24 Mol pro Mol JF5)
wurde wie im Beispiel 1 zugegeben. Die auf die gleiche Weise wie im Beispiel 4 abgetrennten Produkte hatten
folgende Zusammensetzung: 149,9 Teile (51,7%) C2F5J, 31,5 Teile (15,4%) F(CF2)J, 20,3 Teile (11,6%)
F(CF2)J, 13,3 Teile (8,3 %) F(CF2)J, 7,5 Teile (4,9 %)
F(CFjJ)1J, 4,3 Teile (3,03%) F(CF2)12J, 2,3 Teile
(1,6%) F(CF2),J.
Die Gesamtausbeute an Perfluoralkyljodiden, bezogen auf verbrauchtes Tetrafluoräthylen, betrug
96,5% bei einer 44,9%igen Ausbeute an
C2F5(CF2CF2VJ
Der Jodverbrauch war quantitativ.
Der Jodverbrauch war quantitativ.
Vergleichsversuch 3
Der im Beispiel 4 beschriebene Versuch wurde wiederholt, wobei jedoch die dort verwendeten
S 0,5 Teile Antimontrifluorid weggelassen wurden. Die Reaktion war nur leicht exotherm, und der Druck
stieg nach einer Zugabe von nur 30 Teilen Tetrafluoräthylen (0,3MoI, etwa 1 Mol pro 2 Mol J2) auf
17,5 atü. Perfluoräthyljodid war das einzige Produkt ίο das vom Reaktionsgemisch isoliert werden konnte.
Der im Beispiel 4 beschriebene Versuch wurde wiederholt, wobei jedoch an Stelle der dort verwendeten
0,5 Teile Antimontrifluorid 2,0 Teile (0,0128 Mol, d.h. 70,5 Millimol pro Mol JF5) Zinn(II)-fluorid
verwendet wurden. Insgesamt 117 Teile (1,17 Mol, d. h. 6,43 Mol pro Mol JF5) Tetrafluoräthylen wurden
zugesetzt. Folgende Produkte wurden auf die beschriebene Weise isoliert: 10,0 Teile (6,2%) F(CF2)J,
166,6 Teile (61,2%) C2F5J, 12,1 Teile (8,2%) F(CF2)J,
8,5 Teile (5,8%) F(CF2)J, 6,4 Teile (4,5%) F(CF2), J,
4,18 Teile (3,5 %) F(CF2)12J, 3,7 Teile (2,8 %) F(CF2), J,
2,9 Teile (1,3 % F(CF2), J, 2,7 Teile (1,8%) C2F6 und
7,0 Teile C2F4. Die Gesamtausbeute an Perfluoralkyljodiden
betrug 94,5% und die Ausbeute an
C2F5(CF2CF2)J
betrug 33,3% bezogen auf verbrauchtes Tetrafluoräthylen. Der Jodverbrauch war quantitativ.
Der im Beispiel 4 beschriebene Versuch wurde wiederholt, wobei jedoch 0,5 Teile (2,307 Millimol,
d. h. 13,7 Millimol pro Mol JF5) Antimonpentafluorid als Katalysator verwendet wurden.
Insgesamt 146 Teile (1,46 Mol, d. h. 8,01 Mol pro Mol JF5) Tetrafluoräthylen wurden zugegeben. FoI-gende
Produkte wurden auf die beschriebene Weise isoliert: 102,2 Teile (28,5%) C2F5J, 20,5 Teile (8,1%)
F(CF2)J, 27,0 Teile (12,5%) F(CF2)J, 23,2 Teile
(11,7%) F(CF2)J, 17,7 Teile (9,4%) F(CF2),J,
11,5 Teile (6,3 %) F(CF2),2J, 8,6 Teile (4,9 %) F(CF2),J,
5,4 Teile (4,1 %) F(CF2), J, 6,0 Teile (3,0%) C2F6 und
0,2 Teile C2F4. Die Gesamtausbeute an Perfluoralkyljodid
betrug 85,6 %> bezogen auf verbrauchtes Tetrafluoräthylen, und die Ausbeute an
C2F5(CF2CF2)J
56,9 %· Der Jodverbrauch war quantitativ.
Aus der folgenden Tabelle ist ersichtlich, welchen Einfluß das Molverhältnis J2: JF5 bzw. C2F4: JF5 auf
die gebildeten Endprodukte hat.
| Beispiel | Molverhältnis J3: JF5 |
Molverhältnis C2F4:JF6 |
Endprodukt | Umgesetztes C2F4-In % |
| 1 2 3 4 5 6 7 |
2:1 2:1 2,2:1 1,8:1 0,9:1 1,8:1 1,8:1 |
etwa 5,8 :1 etwa 5,8 :1 etwa 5,8 :1 6,65:1 3,24:1 6,43:1 6,65:1 |
\ Perfluoräthyljodid ] Gemische aus Verbindungen der Formel C2F5(CF2CF2)J (« = 0 oder eine ganze Zahl) |
82 100 100 96,9 93,2 94,5 87,5 |
909 516/1207
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung von Perfluoralkyljodiden, dadurch gekennzeichnet, daß mana) im Falle der Herstellung von Perfluoräthyljodid Tetrafluoräthylen in ein geschlossenes Gefäß, das Jod und Jodpentafmorid im Molverhältnis von wenigstens 2:1 und Antimonpentafluorid, Antimontrifluorid oder wasserfreies Zinn(II)-fluorid als Katalysator enthält, bei 0 bis 1200C langsam einführt, bis das Molverhältnis von eingeführtem Tetrafluoräthylen zu ursprünglich vorliegendem Jod-pentafluorid wenigstens
daß man5:1 beträgt, oderb) im Falle der Herstellung von Gemischen aus; Verbindungen der FormelC2F5(CF2CFa)nJwobei η eine ganze Zahl mit einem Wert von 1 oder mehr ist, neben Perfluoräthyljodid, die Umsetzung in gleicher Weise, jedoch mit den MolverhältnissenJ2 zu JF6 von weniger als 2:1 und
C2F4 zu JF5 von wenigstens 1:1
ausführt.
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