способ получения перфторэтилизопропилкетона

Классы МПК:C07C49/167 содержащие только фтор в качестве галогена
C07C45/58 в трехчленных кольцах
Автор(ы):, , , , ,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский научный центр "Прикладная химия" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2011-11-25
публикация патента:

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.

способ получения перфторэтилизопропилкетона, патент № 2472767

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к органической химии, в частности к получению перфорированных кетонов (ПФК), а именно к получению перфторэтилизо-пропилкетона - CF3CF 2COCF(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 R 1 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 C1 3-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:

способ получения перфторэтилизопропилкетона, патент № 2472767

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:

способ получения перфторэтилизопропилкетона, патент № 2472767

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(CF3способ получения перфторэтилизопропилкетона, патент № 2472767 +), 100(C2F4способ получения перфторэтилизопропилкетона, патент № 2472767 +), 119(CF3CF2способ получения перфторэтилизопропилкетона, патент № 2472767 +), 147(CF3CF2C(O) +), 169((CF3)2CF+), 197((CF 3)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 примераКатализатор Время процесса (ч) Выход ПЭИПК (%)
1 KF4 67
2 RbF 3.565
3 CsF3 66

Таблица 2
Номер опытаТемпература процесса (°С) Выход ПЭИПК (%)
450 48
5 70 95
6 100 67

Таблица 3
Номер опытаДавление (МПа)Время процесса (ч)Выход ПЭИПК (%)
7 0.3 5.564,2
8 0.70,25 95
9 1 3.565,8

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2472767

patent-2472767.pdf

Класс C07C49/167 содержащие только фтор в качестве галогена

способ получения перфторэтилизопропилкетона -  патент 2494086 (27.09.2013)
способ получения перфторэтилизопропилкетона в реакторе идеального вытеснения -  патент 2460717 (10.09.2012)
способ получения фторсодержащих тетракетонов -  патент 2421442 (20.06.2011)
способ получения дигидрата 1,1,1,5,5,5-гексафторацетилацетона -  патент 2417212 (27.04.2011)
способ получения фторированного кетона -  патент 2279422 (10.07.2006)
способ получения фторированного поливалентного карбонильного соединения -  патент 2268876 (27.01.2006)
способ получения гексафторацетона -  патент 2176997 (20.12.2001)
способ получения гексафторацетона -  патент 2156756 (27.09.2000)
способ получения гексафторацетона -  патент 2152923 (20.07.2000)
способ получения полифторалкилметилкетонов -  патент 2143420 (27.12.1999)

Класс C07C45/58 в трехчленных кольцах

Наверх