Método para producir compuestos orgánicos fluorados.

Un método para producir compuestos orgánicos fluorados, que comprende la conversión de al menos un compuesto de fórmula (I) (Ver fórmula) a al menos,

un compuesto de Fórmula (II) (Ver fórmula) donde cada X, Y y Z es independientemente H, F, Cl, I, o Br, y cada m es independientemente 1, 2 ó 3, y n es 0 ó 1.

Método para producir compuestos orgánicos fluorados.

Antecedentes de la invención

(1) Campo de la invención:

Esta invención se refiere a nuevos métodos para preparar compuestos orgánicos fluorados y más en particular a métodos para producir olefinas fluoradas.

(2) Descripción de la técnica relacionada:

Se ha descrito que los hidrofluorocarbonos (los HFC), en particular hidrofluoroalquenos tales como tetrafluoropropenos (incluyendo 2,3,3,3-tetrafluoro-1-propeno (HFO-1234yf) y 1,3,3,3-tetrafluoro-1-propeno (HFO- 1234ze)) son eficaces refrigerantes, agentes de extinción de incendios, medios de transferencia de calor, propelentes, agentes espumantes, agentes formadores de burbujas, dieléctricos gaseosos, portadores de agentes de esterilización, medios de polimerización, fluidos de eliminación de materiales en forma de partículas, fluidos portadores, agentes abrasivos de pulido, agentes secantes de desplazamiento y fluidos de trabajo de ciclos de energía. A diferencia de los clorofluorocarbonos (los CFC) e hidroclorofluorocarbonos (los HCFC), ambos de los cuales dañan potencialmente la capa de ozono terrestre, los HFC no contienen cloro y así no representan amenaza para la capa de ozono.

Se conocen diversos métodos para preparar hidrofluoroalquenos. Por ejemplo, la Patente de EE.UU. N° 4.900.874 (Ihara et al.) describe un método para preparar flúor que contiene olefinas poniendo en contacto gas hidrógeno con alcoholes fluorados. Aunque esto parece ser un procedimiento de rendimiento relativamente alto, para producción a escala comercial la manipulación de gas hidrógeno a alta temperatura plantea difíciles cuestiones relacionadas con la seguridad. También, el coste de producir gas hidrógeno, tal como construir una planta de hidrógeno in situ, puede ser en muchas situaciones prohibitivo.

La Patente de EE.UU. N° 2.931.840 (Marquis) describe un método para preparar olefinas que contienen flúor por pirólisis de cloruro de metilo y tetrafluroetlleno o clorodifluorometano. Este procedimiento es un procedimiento de rendimiento relativamente bajo y un porcentaje muy grande del material de partida orgánico se convierte en este procedimiento en subproductos no deseados y/o no importantes.

Se ha descrito la preparación de HFO-1234yf a partir de trifluoroacetilacetona y tetrafluoruro de azufre. Véase Banks, et al., Journal of Fluorine Chemistry, Vol. 82, Exp 2, pág. 171-174 (1.997). También, la Patente de EE.UU. N° 5.162.594 (Krespan) describe un procedimiento en el que se hace reaccionar tetrafluoroetileno con otro etileno fluorado en la fase líquida para producir un producto de polifluoroolefina.

Journal of the American Chemical Society (1.946) 68: 496-497 describe un estudio de distancias atómicas en grupos polifluorados, incluyendo derivados de propano y propeno. El documento describe la síntesis de una serie de propanos y propenos polifluorados para este fin, incluyendo un procedimiento de seis etapas para la síntesis de CH2=CFCF3 (HFO-1234yf) y que parte de CH2CICHCICH2CI y que transcurre vía CH2=CCICH2CI.

El Boletín de la Sociedad Química de Francia, EN (1.986) 6: 920-924 describe la síntesis de cloruro de perfluoroalilo y algunos clorofluoropropenos que son compuestos intermedios en la ruta a este material.

Journal of Physical Chemistry A (2.001) 105: 1.615-1.621 investiga la cinética de reacción de las reacciones que implican aléanos halogenados, con vistas a proporcionar pruebas para una nueva ruta de reordenamiento. La descomposición de CF2CICF2CH3 y CF2CICH2CD3 dio como resultado productos de descomposición incluyendo CF3CF=CH2(HFO-1234yf).

Sumario

Los solicitantes han descubierto un método para producir compuestos orgánicos fluorados, incluyendo hidrofluoropropenos, como se define en la reivindicación 1. Como se usa en la presente memoria y desde el principio hasta el fin, a menos que se indique específicamente de otro modo, el término "convertir" incluye convertir directamente (por ejemplo, en una sola reacción o en esencialmente una serie de condiciones de reacción, un ejemplo de lo cual se describe de ahora en adelante) y convertir indirectamente (por ejemplo, a través de dos o más reacciones o usando más de una sola serie de condiciones de reacción).

Preferiblemente, el material de partida de tetracloropropeno se selecciona del grupo que consiste en: CH2=CCICCI3, CCI2=CCICH2CI, CHCI=CCICCI2H y combinaciones de éstos.

En algunas realizaciones preferidas, la etapa de convertir un compuesto de la Fórmula (I) en HFO-1234yf

comprende convertir directamente un compuesto de la Fórmula (I). En otras realizaciones, la etapa de convertir un compuesto de la Fórmula (I) en HFO-1234yf comprende convertir indirectamente un compuesto de la Fórmula (I).

Un ejemplo de realizaciones de conversión indirecta incluye convertir un tetracloropropeno de la Fórmula (I)

CI(X)2=CCI(X)3 (I)

donde X se selecciona independientemente de H y Cl siempre que el número total de átomos de Cl sea 4, en CF3CCI=CH2 (HFO-1233xf) y hacer reaccionar dicho monoclorotrifluoropropeno en condiciones eficaces para producir CF3CFCICH3 (HFO-244bb), que a su vez se expone preferiblemente a condiciones de reacción eficaces para producir HFO-1234yf. En realizaciones preferidas, dicha etapa de exposición comprende poner en contacto una o más de dichas reacciones en una fase gas en presencia de un catalizador, preferiblemente un catalizador a base de metal. Ejemplos de tales etapas de conversión preferidas se describen más completamente de ahora en adelante.

En algunas realizaciones preferidas, la etapa de conversión comprende exponer el tetracloropropeno de la Fórmula (I) a una o más series de condiciones de reacción eficaces para producir HFO-1234yf. Se considera que en algunas realizaciones la etapa de exposición comprende hacer reaccionar dicho tetrafluoropropeno de la Fórmula (I) en condiciones eficaces para producir un clorofluoropropano:

CF3CCIFC(X)3 Fórmula (IBB),

donde los tres X son H.

La etapa de conversión preferida de la presente invención se lleva a cabo preferiblemente en condiciones, incluyendo el uso de una o más reacciones, eficaces para proporcionar una conversión de la Fórmula (I) de al menos 50%, más preferiblemente al menos 75% e incluso más preferiblemente al menos 90%. En algunas realizaciones preferidas, la conversión es al menos 95% y más preferiblemente al menos 97%. Además en algunas realizaciones preferidas, la etapa de convertir el compuesto de la Fórmula (I) para producir un compuesto de la Fórmula (II) se realiza en condiciones eficaces para proporcionar un rendimiento de la Fórmula (II) de al menos 75%, más preferiblemente al menos 85% y más preferiblemente al menos 90%. En algunas realizaciones preferidas, se consigue un rendimiento de 95% o mayor.

Descripción detallada de realizaciones preferidas.

Un aspecto beneficioso de la presente invención es que permite la producción de fluoroolefinas deseables, preferiblemente fluoroolefinas C3, usando reacciones de relativamente alta conversión y alta selectividad. Además, los métodos presentes en algunas realizaciones preferidas permiten la producción de las fluoroolefinas deseables, directamente o indirectamente, a partir de materiales de partida relativamente atractivos. Por ejemplo, el 2-cloro, 2,3,3,3-tetrafluoropropano es un compuesto que puede, en algunas realizaciones, ser un material de partida ventajoso debido a que tales productos son relativamente fáciles de manipular.

Preferiblemente, el compuesto de la Fórmula (I) se expone a condiciones de reacción eficaces para producir HFO- 1234yf.

Aunque se considera que la etapa de exposición en algunas realizaciones puede llevarse a cabo eficazmente en una fase de reacción única y/o en una serie única de condiciones de reacción, como se mencionó anteriormente, se prefiere en muchas realizaciones que la etapa de conversión comprenda una serie de fases de reacción o condiciones. En un aspecto preferido de la presente invención, la etapa de conversión comprende: (a) hacer reaccionar un compuesto de la Fórmula (I) en una reacción en fase gas y/o líquida en presencia de al menos un primer catalizador para producir HFO-1233xf; (b) hacer reaccionar al menos un compuesto de monocloro-trifluoro- propeno, en una fase gas y/o líquida y preferiblemente en presencia de al menos un catalizador, preferiblemente un segundo catalizador que es diferente del primer catalizador, para producir CF3CFCICH3 (HFC-244bb) y (c) hacer reaccionar dicho compuesto, en una fase gas y/o líquida, para producir HFO-1234yf. Cada una de las etapas de reacción preferidas se describe con detalle a continuación, usándose los títulos por conveniencia... [Seguir leyendo]

1. Un método para producir2,3,3,3-tetrafluoro-1-propeno (HFO-1234yf), que comprende: i) fluorar un tetracloropropeno de la Fórmula (I)

CX2=CCICX3 (I)

donde X se selecciona independientemente de H y Cl siempre que el número total de átomos de Cl sea 4, para formar CF3CCI=CH2 (HFO-1233xf);

¡I) fluorar FIFO-1233xf para formar CF3CFCICH3 (FIFC-244bb) y

III) someter HFC-244bb a una reacción de deshldrohalogenaclón para formar HFO-1234yf.

2. Un método según la reivindicación 1, en el que dicho tetracloropropeno de la Fórmula (I) se selecciona del grupo que consiste en: CH2=CCICCI3, CCI2=CCICH2CI, CHCI=CCICCI2H y combinaciones de éstos.

3. Un método según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que dicha deshidrohalogenación comprende al menos una reacción catalítica de fase gas.

4. Un método según cualquier reivindicación precedente, en el que fluorar el tetracloropropeno de la Fórmula (I) se realiza usando fluoruro de hidrógeno en la fase gas.

5. Un método según la reivindicación 4, en el que fluorar el tetracloropropeno de la Fórmula (I) se realiza en presencia de un catalizador.

6. Un método según cualquier reivindicación precedente, en el que fluorar HFO-1233xf se realiza en la fase gas.

7. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que fluorar HFO-1233xf se realiza en la fase líquida.

8. Un método según la reivindicación 6 o la reivindicación 7, en el que fluorar HFO-1233xf se realiza en presencia de un catalizador.

9. Un método según cualquier reivindicación precedente, en el que la reacción de deshidrohalogenación se realiza a una temperatura en el intervalo de 200 °C a 800 °C.

10. Un método según cualquier reivindicación precedente, en el que el tetracloropropeno de la Fórmula (I) comprende CCI2=CCICH2CI.

11. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el tetracloropropeno de la Fórmula (I) comprende CCI3CCI=CH2.