Método para producir compuestos orgánicos fluorados.

Un método para preparar 2-cloro-3,3,3-trifluoropropeno (HFO-1233xf) que comprende poner en contacto fluoruro de hidrógeno con 2-fluoro-2,

3,3,3-tetracloropropano (HCFC-241bb), llevándose a cabo dicha etapa de contacto en la fase gaseosa y en presencia de un catalizador seleccionado de FeCI3, oxifluoruro de cromo, Ni, malla de Ni, NiCI2, CrF3, catalizadores a base de carbono, catalizadores a base de antimonio, catalizadores a base de aluminio, catalizadores a base de paladio, catalizadores a base de platino, catalizadores a base de rodio, catalizadores a base de rutenio y combinaciones de los mismos.

Método para producir compuestos orgánicos fluorados.

Antecedentes

(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, por sus siglas en inglés) , en particular hidrofluoroalquenos tales como tetrafluoropropenos (incluyendo 2, 3, 3, 3-tetrafluoro-1-propeno (HFO-1234yf) ) son refrigerantes, extinguidores de fuego, medios de transferencia de calor, propelentes, agentes espumantes, agentes sopladores, dieléctricos gaseosos, portadores 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 en ciclo eléctrico, eficaces. A diferencia de los clorofluorocarbonos (los CFC, por sus siglas en inglés) y los hidroclorofluorocarbonos (los HCFC, por sus siglas en inglés) , que dañan ambos potencialmente la capa de ozono de la Tierra, los HFC no contienen cloro y así no representan una amenaza para la capa de ozono.

Se conocen diversos métodos para preparar hidrofluoroalcanos. Por ejemplo, la Patente de EE.UU. Nº 4.900.874 (Ihara et al) describe un método para preparar olefinas que contienen flúor poniendo en contacto gas hidrógeno con alcoholes fluorados. La Patente de EE.UU. Nº 2.931.840 (Marquis) describe un método para preparar olefinas que contienen flúor por pirólisis de cloruro de metilo y tetrafluoroetileno o clorodifluorometano. Se ha descrito la preparación de HFO-1234yf a partir de trifluoroacetilacetona y tetrafluoro de azufre. Véase Banks, et al., Journal of Fluorine Chemistr y , Vol. 82, Iss. 2, pág. 171-174 (1.997) . También, la Patente de EE.UU. 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 polifluoroolefínico.

La Patente de EE.UU. Nº A-2996555 describe la preparación en fase vapor de fluorohidrocarbonos y en particular 2, 3, 3, 3-tetrafluoropropeno (HFO-1234yf) . La preparación de HFO-1234yf se describe como que implica reacción en fase vapor de fluoruro de hidrógeno y un compuesto orgánico con la fórmula CX3CF2CH3, en la que X se selecciona de cloro, bromo y flúor, en una zona de reacción mantenida a una temperatura por encima de 150º C y que contiene un catalizador de oxifluoruro de cromo.

Henne et al J. Am. Chem. Soc. (1.941) 63: 2.692-2.694 describen la preparación de derivados clorados de 2fluoropropano, por ejemplo por reacción de fluoruro de hidrógeno con CH2=CClCH2Cl.

La patente japonesa JP-A-10 007605 describe la preparación de 1, 3, 3, 3-tetrafluoropropeno por reacción de 1, 1, 1, 3, 3-pentacloropropano con fluoruro de hidrógeno en presencia de un catalizador.

La patente británica GB-A-844597 describe la preparación de 3, 3, 3-trifluoropropeno poniendo en contacto fluoruro de hidrógeno y un hidrocarburo halogenado de tres carbonos que contiene tres o cuatro átomos de hidrógeno y tres o cuatro átomos de halógeno distintos de yodo, no más de dos de los cuales son flúor, y con un átomo de carbono terminal que no contiene hidrógeno en el mismo, en una relación molar de fluoruro de hidrógeno a hidrocarburo halogenado de 3: 1, durante un tiempo de contacto de al menos 0, 5 segundos y a una temperatura por encima de 150º C y en presencia de un catalizador de oxifluoruro de cromo.

A pesar de las explicaciones anteriores, los solicitantes han llegado a apreciar una necesidad continuada de métodos para preparar con eficacia ciertos hidrofluorocarbonos, en particular tetrafluoropropenos tales como HFO1234yf.

Sumario de la invención Los solicitantes han desarrollado un método para producir 2-cloro-3, 3, 3-trifluoropropeno (HFO-1233xf) como se define en la reivindicación 1.

En realizaciones preferidas, la conversión del material de partida 2-fluoro-2, 3, 3, 3-tetracloropropano (HCFC-241bb) en la reacción es de aproximadamente 70% a aproximadamente 100%. En algunas realizaciones, incluyendo aquéllas que producen niveles de conversión como se indica en la presente memoria, la selectividad de la reacción a tetrafluoropropeno y a HFO-1234yf en particular, es de aproximadamente 5 a aproximadamente 40%. En algunas realizaciones preferidas, el producto de reacción contiene 2-cloro-3, 3, 3-trifluoro-1-propeno (HFO-1233xf) con una selectividad de desde aproximadamente 50% a aproximadamente 90%.

Descripción detallada de realizaciones preferidas.

Un aspecto beneficioso de la presente invención es que permite la producción de HFO-1233xf a partir de materiales

de partida de relativamente bajo coste y fácilmente obtenibles. Más específicamente, algunas realizaciones preferidas de la presente invención implican producir el HFO-1233xf deseado a partir de olefina de tres átomos de carbono, tales como propileno. El propileno es, en muchas realizaciones, un material de partida ventajoso debido a que es relativamente económico, es relativamente fácil de manipular y está fácilmente disponible en general en cantidades comerciales.

Así, en ciertas realizaciones los presentes métodos incluyen la etapa de hacer reaccionar olefina de 3 átomos de carbono, tal como propileno, con un agente halogenante (tal como ClF o HF) en condiciones eficaces para producir CH3CHFCH2Cl o CH3CHFCH3 o para producir un compuesto de la fórmula (III) :

CH3-nXnCXYCH3 (III)

donde n es 0, 1 ó 2, cada X es Cl y cada Y es independientemente H o F. Esta reacción se refiere a veces en la presente memoria por conveniencia, pero no necesariamente como limitación, como una reacción de adición de halógeno.

Preferiblemente, se hace reaccionar después CH3CHFCH2Cl, CH3CHFCH3 o el compuesto de fórmula (III) , preferiblemente en una reacción de fotocloración, para producir un producto de reacción que contiene al menos un compuesto, incluyendo HCFC-241bb. Se expone después HCFC-241bb a condiciones de reacción, que se refieren a veces en la presente memoria por conveniencia, pero no necesariamente como limitación, como fluoración para producir un producto de reacción conteniendo HFO-1233xf. Se describen a continuación aspectos preferidos de cada una de estas etapas preferidas, usándose los títulos usados como encabezados para estas etapas por conveniencia pero no necesariamente como limitación.

A. Reacción de olefina de tres átomos de carbono con agente halogenante.

En realizaciones preferidas, se pone en contacto un compuesto de fórmula (IV)

CHnX3-nCH=CH2 (IV)

en condiciones de reacción con un compuesto de fórmula XmY2-m en la que X, Y son como se definió anteriormente, siempre que el compuesto no sea H2 y m sea 0, 1 ó 2, para producir CH3CHFCH2Cl, CH3CHFCH3 o un compuesto de fórmula (III) , es decir, CHnX3-nCXYCH3, donde n es 0, 1 ó 2. En realizaciones preferidas, el compuesto de fórmula (IV) es propileno y el compuesto de fórmula XmY2-m es uno o más de ClF, Cl2, F2 y HF, preferiblemente uno o más de ClF, Cl2 y HF. El compuesto XmY2-m y los compuestos que realizan una función similar en las presentes reacciones, se refieren en la presente memoria como agentes de halogenación.

En ciertas realizaciones preferidas, la etapa de puesta en contacto comprende poner en contacto (preferiblemente por introducción en un reactor) los compuestos en una relación molar agente de halogenación: fórmula (IV) de desde aproximadamente 1:1 a aproximadamente 4:1 e incluso más preferiblemente de desde aproximadamente 2:1 a aproximadamente 4:1. En realizaciones preferidas en que el compuesto de XmY2-m comprende HF y el compuesto de fórmula (IV) comprende propileno, la relación molar HF:propileno de las alimentaciones al reactor son de aproximadamente 1:1 a aproximadamente 10:1 e incluso más preferiblemente de aproximadamente 2:1 a aproximadamente 4:1. En realizaciones preferidas en que el compuesto de XmY2-m comprende ClF (X es CI, Y es F y m es 1) y el compuesto de fórmula (IV) comprende propileno, la relación molar de ClF: propileno de las alimentaciones al reactor son de aproximadamente 10 a aproximadamente 0, 1 e incluso más preferiblemente de aproximadamente 1 a aproximadamente 0, 2. En realizaciones preferidas en que el compuesto de XmY2-m comprende CI2 (m es 2 y X es CI) y el compuesto de fórmula (IV) comprende propileno, la relación molar de Cl2:propileno de las alimentaciones al reactor son de aproximadamente 5 a aproximadamente 0, 1 e incluso más preferiblemente de aproximadamente 1 a aproximadamente 0, 2.

Esta etapa de reacción se puede llevar a cabo... [Seguir leyendo]

1. Un método para preparar 2-cloro-3, 3, 3-trifluoropropeno (HFO-1233xf) que comprende poner en contacto fluoruro de hidrógeno con 2-fluoro-2, 3, 3, 3-tetracloropropano (HCFC-241bb) , llevándose a cabo dicha etapa de contacto en la fase gaseosa y en presencia de un catalizador seleccionado de FeCI3, oxifluoruro de cromo, Ni, malla de Ni, NiCI2, CrF3, catalizadores a base de carbono, catalizadores a base de antimonio, catalizadores a base de aluminio, catalizadores a base de paladio, catalizadores a base de platino, catalizadores a base de rodio, catalizadores a base de rutenio y combinaciones de los mismos.

2. Un método según la reivindicación 1, en el que el catalizador comprende un catalizador a base de aluminio seleccionado de AlF3 y Al2O3.

3. Un método según la reivindicación 1, en el que el catalizador comprende SbCl5.

4. El método según la reivindicación 1, en el que dicho HCFC-241bb se forma mediante una etapa de cloración que comprende poner en contacto 2-fluoropropano con un agente de cloración.

5. El método según la reivindicación 4, en el que dicho agente de cloración comprende gas cloro.

6. El método según la reivindicación 4 o la reivindicación 5, en el que dicha etapa de cloración se realiza en presencia 15 de luz con una longitud de onda de desde 200 a 400 angstroms.

7. El método según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, en el que dicha etapa de cloración se lleva a cabo a una temperatura de desde 25º C a 120º C durante un tiempo de desde 5 segundos a 5 horas.

8. El método según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 7, en el que dicho 2-fluoropropano se forma poniendo en contacto propileno con HF.