Brevet FR2635101A1 — publié le 19900209

1i 2635101 Procédé de préparation du trifluoroéthanol par hydrolyse, en phase gazeuse, du chlorotrifluoroéthane. La présente invention concerne un procédé de préparation du trifluoroéthanol par hydrolyse, en phase gazeuse, du o5 chlorotrifluoroéthane. Le trifluoro-2,2,2 éthanol (TFE) est un alcool trifluoré possédant une très bonne stabilité thermique, ce qui le rend apte à un certain nombre d'applications, notamment dans la synthèse d'anesthésiques fluorés, en pharmacologie en général et comme solvant. On a décrit la préparation de cet alcool soit par hydrogénation de l'acide trifluoroacétique ou de ses esters, soit par hydrolyse de l'acétate de trifluoro-2,2,2 éthyle, en phase liquide dans un solvant comportant des groupes hydroxylés. Ces divers procédés de préparation du TFE ne sont pas entièrement satisfaisants sur le plan industriel, de sorte qu'il a été engagé des recherches pour savoir s'il ne serait pas possible de réaliser l'hydrolyse directe, en phase gazeuse, du chloro-1 trifluoro-2,2,2 éthane. C'est là le but de la présente invention. On notera immédiatement que le succès de cette hydrolyse est surprenant, car on savait que le pouvoir électro-attracteur du groupement CF3 de la molécule de chloro-1 trifluoro-2,2,2 éthane diminue, ou rend très difficile, la possibilité d'attaque de l'atome de carbone, lié au chlore, de cette molécule par un composé nucléophile. Le procédé selon l'invention est que l'on admet sur un catalyseur solide constitué de, ou contenant au moins, un phosphate, un hydrogénophosphate ou un oxyde d'un métal di- ou tri- valent, porté à une température supérieure à 350 C et de préférence comprise entre 400 et 500C, un mélange gazeux de chloro-1 trifluoro-2,2,2 éthane et d'eau. Les phosphates sont les sels (d'un métal di- ou trivalent, y compris les métaux des terres rares) de l'acide phosphorique. Les hydrogénophosphates sont les sels (d'un métal di- ou trivalent, y compris les métaux des terres rares) de l'acide phosphorique, dans lequel au moins un atome d'hydrogène a été remplacé par un atome de métal. Les oxydes sont des produits connus. Parmi ces catalyseurs, le plus intéressant est le phosphate de lanthane LaPO4; ce phosphate de lanthane est un produit que l'on trouve dans le commerce et qui est d'une bonne pureté. La température doit être d'au moins 350 C; au-dessous de cette température, on ne décèle aucune réaction; les essais ayant été effectués dans un réacteur en verre Pyrex, il n'a pas été jugé possible d'opérer à des températures supérieures à environ 500 C; de toute façon, il semble qu'aux températures les plus hautes utilisées, on décèle l'existence de réactions parasites. La réaction peut être réalisée en discontinu ou en continu, mais elle est beaucoup plus intéressante en continu. Pour cela, on fera passer le mélange gazeux sur le catalyseur porté à la température choisie et on recueillera ensuite les produits sortant par un simple piégeage à froid. Le temps de contact entre le mélange gazeux et le catalyseur peut être très court, il est généralement compris entre 1 et 10 s. Enfin, les proportions relatives d'eau et de chloro-l trifluoro-2,2,2 éthane sont comprises, en moles, entre 1 et 15. On pourra, si cela apparaît souhaitable, ajouter au mélange gazeux un gaz inerte, assurant une certaine dilution, tel que l'azote. Les exemples non limitatifs ci-après illustrent l'invention. Ces exemples ont été réalisés en suivant le protocole expérimental suivant: - le solide catalytique (dont la granulométrie moyenne est de 1 mm) est introduit dans un réacteur tubulaire en verre Pyrex (ledit réacteur ayant un diamètre interne de 1,8 cm et une longueur totale de 16 cm). - on dépose à la surface du lit du solide catalytique un lit de billes de verre, - l'ensemble est chauffé pendant une demi-heure àla température de réaction choisie, - puis on fait circuler dans le tube (en entrant du côté o se trouve le lit de billes de verre) le mélange des réactifs gazeux (eau et chloro-l trifluoro-2,2,2 éthane). Lorsque l'équilibre réactionnel s'est établi, on piège les gaz sortant du réacteur et on procède par chromatographie en phase gazeuse à l'analyse des produits obtenus (produits dont la structure est confirmée par spectrométr.ie de masse). Les résultats obtenus sont consignés dans le Tableau 1. Ces résultats montrent que, à 490 C, on provoque, en une -durée de l'ordre de 2 s, la transformation de 19 % du chloro-1 trifluoro-2,2,2 éthane pour obtenir 11 % (par rapport au chloro-l trifluoro-2,2,2 éthane engagé dans le réacteur) de TFE, avec une sélectivité (RT), définie comme étant le nombre de moles de TFE obtenu par rapport au nombre de moles de chloro-l trifluoro-2,2,2 éthane transformé, de 60 à 70 %. TABLEAU 1 Exemple Catalyseur Tempéra- Rapport molaire Temps de Taux de conversion Rendement en Sélectivité ture ( C) H20/fluogène contact (s) du chloro-1 tri- TFE (%) en TFE (%) fluoro-2,2,2 éthane (%) 1 LaPO4 350 2 2 - 1 - 2 LaPO4 400 2 2 - 2 - 3 LaPO4 450 2 2 - 4,9 - 4 LaPO4 450 2 3 - 3,4 - LaPO4 450 5 2 13 7,6 59 6 LaPO4 450 10 i 11 6,1 56 7 LaPO4 490 5 2 19 11, 7 62 8 LaPO4 490 5 2 19 11,3 60 9 LaPO4 490 10 1 19 8,7 46 (PO4)2(Ca)3 450 5 2 1 - Cu CD 2635101 R E V E N D I C A T I ON S 1 - Procédé de préparation du trifluoroéthanol par hydro- lyse du trifluorochloroéthane, caractérisé en ce que l'on admet sur un catalyseur solide constitué de - ou contenant - au moins un phosphate, un hydrogénophosphate ou un oxyde d'un métal di- ou trivalent, porté à une température.supérieure à 3500C et de préférence comprise entre 400 et 500"C, un mélange gazeux de chloro-1 trifluoro-2,2,2 éthane et d'eau. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le temps de contact entre ledit mélange gazeux et ledit catalyseur solide est compris entre i et 10 s. 3 - Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le rapport molaire entre l'eau et le trifluoro-2 chloroéthane est compris entre 1 et 15. 4 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le catalyseur est le phosphate de lanthane.