Un método para preparar compuestos orgánicos fluorados, que comprende hacer reaccionar fluoruro de metilocon al menos una olefina fluorada que tiene una estructura:

en la que R es F, Cl, alquilo fluorado de C1-C2, o alquenilo fluorado de dos carbonos, para producir al menos unproducto que tiene al menos 3 átomos de carbono, en el que dicha reacción se produce en fase gaseosa y enpresencia de un catalizador de ácido de Lewis impregnado sobre carbón activado.

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 vía una reacción en fase gaseosa. En particular, la presente invención se refiere a métodos para producir alcanos fluorados, alquenos fluorados, y polímeros fluorocarbonados vía una reacción en fase gaseosa.

(2) Descripción de la técnica relacionada:

Los hidrofluorocarbonos (HFCs) , en particular hidrofluoroalquenos tales como 2, 3, 3, 3-tetrafluoro-1-propeno (R1234yf) e hidrofluoroalquenos tales como 1, 1, 1, 2, 2-pentafluoropropano (R-245cb) , son conocidos por ser refrigerantes eficaces, extintores de incendios, medios de transferencia de calor, propelentes, agentes espumantes, agentes de soplado, dieléctricos gaseosos, portadores esterilizantes, medios de polimerización, fluidos de eliminación de partículas, fluidos portadores, agentes abrasivos de pulimentación, agentes secantes de desplazamiento y fluidos de trabajo de ciclo de energía. A diferencia de los clorofluorocarbonos (CFCs) e hidroclorofluorocarbonos (HCFCs) , los cuales dañan potencialmente la capa de ozono de la tierra, los HFCs no contienen cloro, y de este modo no plantean ninguna amenaza a la capa de ozono.

Se conocen varios métodos para preparar hidrofluoroalcanos. Por ejemplo, la patente U.S. nº 6.184.426 (Belen’Kill) describe un método para obtener R-245cb vía reacción en fase líquida de tetrafluoroetileno (TFE) y fluoruro de metilo en presencia de catalizador de pentafluoruro de antimonio. Otros procedimientos para producir hidrofluoroalcanos incluyen los descritos en el documento WO 97/02227 (DuPont) , en el que se hace reaccionar tetrafluoruro de carbono o clorotrifluorometano con un compuesto etilénico fluorado en fase líquida para producir un propano fluorado o un propano clorofluorado.

Igualmente se conocen métodos para preparar hidrofluoroalquenos. Por ejemplo, se ha descrito la preparación de R1234yf a partir de trifluoroacetilacetona y tetrafluoruro de azufre. Véase Banks, et al., Journal of Fluorine Chemistr y , Vol. 82, Iss. 2, p. 171-174 (1997) . También, la patente U.S. nº 5.162.594 (Krespan) describe un procedimiento en el que se hace reaccionar tetrafluoroetileno con otro etileno fluorado en fase líquida para producir un producto de polifluoroolefina.

Sin embargo, los procedimientos mencionados anteriormente tienen una desventaja seria por cuanto son reacciones con solvatación; esto es, es necesario un disolvente para facilitar la reacción. Las reacciones con solvatación tienen un número de desventajas. Por ejemplo, ciertos disolventes presentan riesgos de salud y el riesgo de contaminación medioambiental. También, su uso puede incrementar drásticamente los costes asociados con la síntesis de hidrofluorocarbonos debido al coste del propio disolvente así como al gasto añadido de recuperar el disolvente. Una desventaja adicional es el hecho de que el producto se produce en fase líquida en lugar de en fase gaseosa. Los procedimientos de separación en fase líquida son sustancialmente más difíciles y costosos en comparación con las separaciones en fase gaseosa.

El documento WO-A-9842645 describe un procedimiento para formar compuestos que tienen la fórmula RR1R2CCR1R2F o (FR1R2CCRR2CH2) 2, en la que R es CH3, CH2F, C2H4F o F (CF2) nCH2CH2 (en el que n es un número entero 1 a 10) , cada R1 es H, Cl, F o CF3, y cada R2 es H, F o CF3, que implica hacer reaccionar un compuesto saturado de la fórmula RF con una olefina de la fórmula R1R2C=CR1R2 en fase líquida y en presencia de catalizador de pentafluoruro de antimonio, con la condición de que cuando se forma (FR1R2CCR1R2CH2) 2, el compuesto saturado sea CH3CHF2 o CH2FCH2F y esté presente HF anhidro.

Por lo tanto, existe la necesidad de métodos para preparar eficientemente ciertos hidrofluorocarbonos, tales como R1234yf y R-245cb, vía una reacción en fase gaseosa. Estas y otras necesidades se satisfacen mediante la presente invención.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Se ha descubierto un método económico para producir compuestos orgánicos fluorados, incluyendo hidrofluoropropanos e hidrofluoropropenos, que implica la reacción de una olefina fluorada con fluoruro de metilo en fase gaseosa. Convencionalmente, para producir hidrofluoropropanos se usan agentes de solvatación. Se creyó generalmente que estos agentes de solvatación, que podrían poner en contacto físico a los agentes reaccionantes, fueron necesarios a fin de facilitar una reacción de síntesis. El uso de agentes de solvatación requirió que estas reacciones se llevasen a cabo en fase líquida. Sin embargo, se ha descubierto que una reacción de síntesis también se puede producir en ausencia de agentes de solvatación, y por lo tanto se puede llevar a cabo en fase gaseosa. Además, también se ha descubierto que tal procedimiento en fase gaseosa no produce sólo un producto de hidrofluoropropano, sino también un coproducto de hidrofluoropropeno.

De este modo, según la presente invención, se proporcionan procedimientos para preparar compuestos orgánicos fluorados haciendo reaccionar, en fase gaseosa y en presencia de un catalizador de ácido de Lewis impregnado en carbón activado, fluoruro de metilo con al menos una olefina fluorada que tiene la estructura:

en la que R es F, Cl, alquilo fluorado de C1-C2, o un alquenilo fluorado de dos carbonos, para producir al menos un producto que tiene al menos 3 carbonos. Preferiblemente, esta reacción se lleva a cabo esencialmente libre de agentes de solvatación.

Sin estar atados a ninguna teoría particular, se cree que el fluoruro de metilo interacciona con el catalizador para formar un ion carbonio. A su vez, este ion carbonio reacciona con la olefina fluorada para formar un alcano halogenado. Adicionalmente, una porción del alcano halogenado puede continuar reaccionando con el catalizador para formar un alqueno halogenado. De este modo, los métodos de síntesis según la presente invención tienen la ventaja distintiva de no requerir un agente de solvatación y, debido a que el producto se sintetiza en fase gaseosa, la separación y purificación del producto son económicas.

En realizaciones particularmente preferidas, el fluoruro de metilo se hace reaccionar con tetrafluoroetileno, clorotrifluoroetileno, o alguna mezcla de los mismos, en presencia de un catalizador de carbón activado impregnado con pentafluoruro de antimonio para producir R-1234yf, R-245cb, o alguna combinación de los mismos.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS REALIZACIONES PREFERIDAS

La presente invención proporciona una reacción de adición catalítica en fase gaseosa, en la que se combina al menos una olefina fluorada con fluoruro de metilo para producir un producto que tiene al menos 3 átomos de carbono. Según ciertas realizaciones preferidas, la reacción se puede representar como:

en la que R es F, Cl, alquilo fluorado de C1-C2, o alquenilo fluorado de dos carbonos,

x es un número entero de 3 a 5,

y es un número entero de 2 a 3, y

z es un número entero de 4 a 9.

Como se usa aquí, el término “fluorado” se refiere a un compuesto orgánico que tiene al menos un átomo de flúor. De este modo, los compuestos fluorados incluyen hidrofluorocarbonos, fluorocarbonos, clorofluorocarbonos, y similares.

Los agentes reaccionantes olefínicos fluorados preferidos incluyen CClF=CF2, CF2=CF2, CF3CF=CF2, CF3CF2CF=CF2, y CF2=CF-CF=CF2, siendo particularmente preferidos tetrafluroetileno (TFE) y clorotrifluoroetileno (CTFE) . Cada uno de estos compuestos está fácilmente disponible a partir de una variedad de fuentes comerciales. En ciertas realizaciones preferidas, el agente reaccionante olefínico fluorado comprenderá una combinación de al menos dos de las olefinas fluoradas mencionadas anteriormente.

Un catalizador de ácido de Lewis según la presente invención es un haluro metálico o metaloide que es capaz de aceptar un par de electrones a partir de un enlace covalente coordinado. Tales catalizadores incluyen, pero no se limitan a, compuestos que contienen al menos un átomo seleccionado del grupo que consiste en Sb y Al, y al menos un átomo seleccionado del grupo que consiste en F, Cl, Br e I. Los ejemplos de catalizadores de cloruro... [Seguir leyendo]

1. Un método para preparar compuestos orgánicos fluorados, que comprende hacer reaccionar fluoruro de metilo con al menos una olefina fluorada que tiene una estructura:

en la que R es F, Cl, alquilo fluorado de C1-C2, o alquenilo fluorado de dos carbonos, para producir al menos un producto que tiene al menos 3 átomos de carbono, en el que dicha reacción se produce en fase gaseosa y en presencia de un catalizador de ácido de Lewis impregnado sobre carbón activado.

2. El método de la reivindicación 1, en el que dicha olefina fluorada se selecciona del grupo que consiste en CClF=CF2, CF2=CF2, CF3CF=CF2, CF3CF2CF=CF2, y CF2=CF-CF=CF2.

3. El método de la reivindicación 1, en el que dicha olefina fluorada se selecciona del grupo que consiste en tetrafluroetileno, clorotrifluoroetileno y sus combinaciones.

4. El método de la reivindicación 1, en el que dicho producto comprende un hidrofluorocarbono seleccionado de un alcano de C3-C5 fluorado, un alqueno de C3-C5 fluorado, o alguna mezcla de los mismos.

5. El método de la reivindicación 4, en el que dicho hidrofluorocarbono se selecciona del grupo que consiste en 15 CH3CF2CF3, CH3CF2CF3, CH3CF2CF2CF3, CH3CF2CF2CF2CF3, CH2=CFCF3, CH2=CFCF2CF3 y CH2=CFCF2CF2CF3.

6. El método de la reivindicación 4, en el que dicho hidrofluorocarbono es 2, 3, 3, 3-tetrafluoro-1-propeno.

7. El método de la reivindicación 4, en el que dicho hidrofluorocarbono es 1, 1, 1, 2, 2-pentafluoropropano.

8. El método de la reivindicación 1, en el que dicho catalizador de ácido de Lewis se selecciona del grupo que consiste en AlCl3, SbCl5 y compuestos parcialmente fluorados de tales cloruros.

9. El método de la reivindicación 1, en el que dicho catalizador de ácido de Lewis se selecciona del grupo que consiste en SbF5, SbF3, y compuestos parcialmente clorados de tales fluoruros.

10. El método de la reivindicación 1, en el que dicha reacción se lleva a cabo esencialmente libre de un agente de solvatación.

11. El método de la reivindicación 4, en el que dicho producto comprende una mezcla de un alcano de C3-C5 25 fluorado y un alqueno de C3-C5 fluorado.

12. El método de la reivindicación 11, en el que dicho catalizador de ácido de Lewis comprende pentafluoruro de antimonio, y dicho producto comprende 2, 3, 3, 3-tetrafluoro-1-propeno y 1, 1, 1, 2, 2-pentafluoropropano.