DE1443837C - - Google Patents
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Description
Es ist bekannt, Halogenkohlenwasserstoffe, also Verbindungen, die nur Kohlenstoff, Wasserstoff und/ oder Halogen enthalten, in der Gasphase an den verschiedensten Katalysatoren mit Fluorwasserstoff bei erhöhter Temperatur zu lluorieren (vgl. USA.-Patentschriften 2 458 551, 2 745 886).It is known to use halogenated hydrocarbons, i.e. compounds that only contain carbon, hydrogen and / or halogen, in the gas phase on a wide variety of catalysts with hydrogen fluoride to fluorinate at elevated temperature (see US Pat. Nos. 2,458,551, 2,745,886).
Es wurde nun ein Verfahren zur Fluorierung Halogen enthaltender Carbonylverbindungen mit 2 bis 4 C-Atomen, bei denen mindestens an einem C-Atom mindestens 2 Halogenatome (Halogen = F, Cl) gebunden sind, von denen mindestens eines nicht Fluor ist, gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die entsprechenden Aldehyde, Ketone oder Säurehalogenide mit Fluorwasserstoff bei 150 bis 400° C in Gegenwart von Chromoxyfluoridkontakten, dieThere has now been a method for fluorinating halogen-containing carbonyl compounds with 2 to 4 carbon atoms, in which at least one carbon atom has at least 2 halogen atoms (halogen = F, Cl) bonded are, of which at least one is not fluorine, found, which is characterized in that the corresponding aldehydes, ketones or acid halides with hydrogen fluoride at 150 to 400 ° C in the presence of chromium oxyfluoride contacts that
a) aus Oxydhydraten des dreiwertigen Chroms durch Umsetzung mit Fluorwasserstoff odera) from oxide hydrates of trivalent chromium by reaction with hydrogen fluoride or
b) aus wasserhaltigem Chrom(III)-fluorid unter ao Überleiten von Sauerstoff und gleichzeitigem raschen Erhitzen auf über 350° Cb) from hydrous chromium (III) fluoride with ao passing over of oxygen and at the same time rapid heating to over 350 ° C
hergestellt worden sind, umsetzt.have been produced.
Die gemäß a) gekennzeichneten Chromoxyfluoridkontakte werden nach dem Verfahren der deutschen Auslegeschrift 1252 182 hergestellt. Sie haben die empirische Zusammensetzung CrO1-2F2.,.The chromium oxyfluoride contacts marked according to a) are produced according to the method of German Auslegeschrift 1252 182. They have the empirical composition CrO 1-2 F 2 .,.
Mit Hilfe dieser hochaktiven Chromoxyfluoridkatalysatoren ist es möglich, z. B. Trichloracetylchlorid bzw. Trichloracetylfluorid zu Trifluoracetylfluorid umzusetzen. Ferner erhält man z. B. aus Hexachloraceton das Hexafluoraceton. Insbesondere läßt sich Trichloracetaldehyd (Chloral) bereits bei einer Temperatur von 200° C mit ausgezeichneter Ausbeute zu Trifluoracetaldehyd (Fluoral) umsetzen.With the help of these highly active chromium oxyfluoride catalysts is it possible, for. B. trichloroacetyl chloride or trichloroacetyl fluoride to trifluoroacetyl fluoride to implement. Furthermore, one obtains z. B. from hexachloroacetone, the hexafluoroacetone. In particular, can Trichloroacetaldehyde (chloral) already at a temperature of 200 ° C with excellent yield React trifluoroacetaldehyde (fluoral).
Für das erfindungsgemäße Verfahren sind Temperaturen zwischen 150 und 300° C, insbesondere zwischen 200 und 250° C, bevorzugt.For the process according to the invention, temperatures between 150 and 300 ° C., in particular between 200 and 250 ° C, preferred.
Das Molverhältnis zwischen der zu fluorierenden Ausgangsverbindung und Fluorwasserstoff richtet sich im wesentlichen nach dem gewünschten Fluorie- ■ rungsgrad und läßt sich leicht durch einen Vorversuch bestimmen. Im allgemeinen wird man pro auszutauschendes Halogenatom 1 bis 2 Mol Fluorwasserstoff pro Mol eingesetztem Aldehyd, Keton bzw. Carbonsäurehalogenid anwenden. Es kann zweckmäßig sein, auch größere Mengen zu verwenden, z. B., wenn eine größere Anzahl von Halogenatomen im Molekül ausgetauscht werden soll oder wenn das letzte austauschbare Halogenatom durch Fluor ersetzt v/erden soll.The molar ratio between the starting compound to be fluorinated and hydrogen fluoride depends essentially according to the desired degree of fluorination and can easily be carried out by means of a preliminary test determine. In general, 1 to 2 mol of hydrogen fluoride are used per halogen atom to be exchanged apply per mole of aldehyde, ketone or carboxylic acid halide used. It can be expedient be to use larger amounts, e.g. B. when a larger number of halogen atoms should be exchanged in the molecule or when the last exchangeable halogen atom is replaced by fluorine v / should be grounded.
Der Einfachheit halber wird das Verfahren bei Normaldruck ausgeführt. Natürlich ist es möglich, auch bei höheren und niederen Drücken zu arbeiten. Als Verweildauer im Reaktionsraum werden im allgemeinen nur kurze Zeiten benötigt, z. B. 1 bis 60 Sekunden, vorzugsweise 5 bis 20 Sekunden.For the sake of simplicity, the process is carried out at normal pressure. Of course it's possible, to work even at higher and lower pressures. The dwell time in the reaction chamber is used in generally only needed short times, e.g. B. 1 to 60 seconds, preferably 5 to 20 seconds.
Da bei der Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden Chromoxyfluoridkontakte durch Fluoriening der Chromoxydhydrate eine Volumenverminderung des eingesetzten Materials auftritt, ist es zweckmäßig, in einem Katalysatorraum — speziell in einem Rohr'— zu arbeiten, dessen Längsachse von der Waagerechten um beispielsweise 30° oder mehr abweicht, insbesondere in einem senkrecht stehenden Rohr. Durch die Maßnahme wird erreicht, daß die Packung des Katalysators dicht bleibt.Since in the production of the invention to be used chromium oxyfluoride contacts by fluorine ring When the chromium oxide hydrates reduce the volume of the material used, it is expedient to work in a catalyst chamber - especially in a tube - whose longitudinal axis is from deviates from the horizontal by, for example, 30 ° or more, in particular in a vertical position Pipe. The measure ensures that the packing of the catalyst remains tight.
Die fluorhaltigen Reaktionsprodukte können gesättigt
oder ungesättigt, flüssig oder gasförmig sein. Sie können in bekannter Weise von Fluorwasserstoff
und Chlorwasserstoff getrennt und isoliert werden.
Es war überraschend, daß an den genannten Chromoxylluoridkatalysaloren
die vorgenannten sauerstoffhaltigen Verbindungen fluoriert werden können, und zwar bei relativ niedrigen Temperaturen. Dies bedingt
gegenüber anderen Katalysatoren geringere Korrosion der Apparateteile und eine schonende Behandlung
der Ausgangs- und Endprodukte. Die Umsetzung von chlorierten Ketonen und Säurehalogeniden
in der Gasphase mit Fluorwasserstoff an den vorgenannten Kontakten ist neu.The fluorine-containing reaction products can be saturated or unsaturated, liquid or gaseous. They can be separated and isolated from hydrogen fluoride and hydrogen chloride in a known manner.
It was surprising that the aforementioned oxygen-containing compounds can be fluorinated on the chromium oxyl fluoride catalysts mentioned, specifically at relatively low temperatures. Compared to other catalysts, this means less corrosion of the apparatus parts and careful treatment of the starting and end products. The reaction of chlorinated ketones and acid halides in the gas phase with hydrogen fluoride at the aforementioned contacts is new.
B eispiel 1Example 1
Über einen Kontakt, der durch Fluorierung von Chrom(III)-hydroxyd erhalten wurde, und der ein Schüttvolumen von etwa 0,8 1 hat, werden in 7,5 Stunden 710 g (3,40 Mol) Trichloracetylchlorid :}■ und 450 g (22,5 Mol) Fluorwasserstoff bei einer Temperatur von 240° C geleitet. Es werden 335 g (2,89 Mol) Trifluoracetylfluorid gewonnen, entsprechend einer Ausbeute von 74% der Theorie, bezogen auf das eingesetzte Trichloracetylchlorid.Via a contact obtained by fluorination of chromium (III) hydroxide, and a bulk volume of about 0.8 1, has to be 7.5 hours in 710 g (3.40 mol) of trichloroacetyl chloride:} ■ and 450 g (22.5 mol) of hydrogen fluoride passed at a temperature of 240 ° C. 335 g (2.89 mol) of trifluoroacetyl fluoride are obtained, corresponding to a yield of 74% of theory, based on the trichloroacetyl chloride used.
Der verwendete Kontakt wurde wie folgt erhalten: Würfelförmiges Chromhydroxyd (Kantenlänge 3 bis 6 mm) mit einem Schüttvolumen von 0,81 wurde in ein senkrecht stehendes Nickelrohr von 5 cm lichter Weite gefüült. Durch einen elektrischen Ofen wurde das Nickelrohr unter Durchleiten von Fluorwasserstoff in 40 Minuten auf 400° C geheizt und in IV2 Stunden bei abgeschaltetem Ofen auf 360° C abgekühlt. In dieser Zeit wurden 300 g Fluorwasserstoff durchgeleitet. ?The contact used was obtained as follows: Cubic chromium hydroxide (edge length 3 to 6 mm) with a bulk volume of 0.81 was placed in a vertical nickel tube from 5 cm clear width. The nickel tube was passed through an electric furnace while passing Hydrogen fluoride heated to 400 ° C in 40 minutes and heated up in IV2 hours with the furnace switched off Cooled 360 ° C. During this time, 300 g of hydrogen fluoride were passed through. ?
B e i s ρ i e 1 2B e i s ρ i e 1 2
Über einen Kontakt nach Beispiel 1 werden in 23Ai Stunden 181 g (0,68 Mol) Hexachloraceton und 215 g (10,75 Mol) Fluorwasserstoff bei' 250° C geleitet. Es werden 91g (0,55 Mol) Hexafluoraceton isoliert. Dies bedeutet eine Ausbeute von 81%, bezogen auf das eingesetzte Hexachloraceton. Es werden 4,02 Mol Chlorwasserstoff gefunden.Via a contact according to example 1 hour 181 g (0.68 mol) of hexachloroacetone and 215 g (10.75 mol) of hydrogen fluoride at '250 ° C are conducted into 2 3 Ai. 91 g (0.55 mol) of hexafluoroacetone are isolated. This means a yield of 81%, based on the hexachloroacetone used. 4.02 mol of hydrogen chloride are found.
Über einen Kontakt nach Beispiel 1 werden in 2 Stunden 227 g (1,54 Mol) Chloral und 175 g (8,75 Mol) Fluorwasserstoff bei 220° C geleitet. Die den Fluorierungsofen verlassenden Gase enthalten 1,32 Mol Fluoral und praktisch keine niedriger fluorierten Aldehyde. Die Ausbeute an Fluoral beträgt 85,7 %, bezogen auf das eingesetzte Chloral. Es werden 4,48 Mol Chlorwasserstoff gefunden.Via a contact according to Example 1, 227 g (1.54 mol) of chloral and 175 g are obtained in 2 hours (8.75 mol) hydrogen fluoride passed at 220 ° C. Contain the gases leaving the fluorination furnace 1.32 moles of fluoroal and practically no lower fluorinated aldehydes. The yield of fluoral is 85.7%, based on the chloral used. 4.48 mol of hydrogen chloride are found.
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