Brevet FR2865731A1 — publié le 20050805

Procédé de fabrication d'un hydrofluoroalcane La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un hydrofluoroalcane et un hydrofluoroalcane stabilisé. Les hydrofluoroalcanes sont utiles, par exemple, comme agent gonflant pour des mousses de polyuréthanne ou comme constituant de compositions de solvant. La demande de brevet EP-A-0564036 envisage généralement la stabilisation d'hydrofluoroalcanes avec, de préférence, l'amylène et décrit la stabilisation au cours d'une distillation de 1,1,-Dichloro-1-fluoroéthane (HCFC-141b) à l'encontre de sa déshydrochioration avec ce composé. Lors de la fabrication d'hydrofluoroalcanes, notamment par (hydro) fluoration d'un précurseur chloré, on observe souvent la formation d'impuretés oléfiniques liée au moins partiellement à une déshydrofluoration de l'hydrofluoroalcane, par exemple au cours d'opérations d'épuration telles qu'une distillation. Il était souhaitable de disposer d'un moyen permettant de réduire la déshydrofluoration d' hydrofluoroalcanes au cours de leur fabrication. L'invention concerne dès lors un procédé de fabrication d'un hydrofluoroalcane comprenant l'utilisation d'une base de Lewis comme stabilisant de l'hydrofluoroalcane. Généralement, on ajoute au cours du procédé de fabrication de l'hydrofluoroalcane de la base de Lewis à l'hydrofluoroalcane, de manière à former un hydrofluoroalcane stabilisé. Au sens de l'invention, procédé de fabrication vise en particulier des étapes d'épuration d'un hydrofluoroalcane issu, par exemple, d'une étape de synthèse par hydrofluoration d'un précurseur approprié par exemple des précurseurs chlorés ou chlorofluorés, saturés ou insaturés. La base de Lewis comprend souvent au moins un hétéroatome et est choisie de préférence parmi les alcools, les amines, les amides, les nitriles et les composés phosphorés. Un alcool aliphatique, en particulier non-substitué, choisi parmi le méthanol, l'éthanol, le n-propanol, l'isopropanol, le n-butanol, l'isobutanol, le tert.-butanol et les pentanols est plus particulièrement préféré. L'isopropanol est tout particulièrement préféré. 2865731 2 Dans un mode de réalisation particulier, l'alcool est un polyol, de préférence un diol. L'éthylène glycol est préféré à titre de diol. Comme amines utilisables comme base de Lewis, on peut citer les amines aliphatiques ou les amines aromatiques. Parmi les amines aliphatiques, on trouve les amines primaires, les amines secondaires et les amines tertiaires. D'une façon générale, on utilise comme amine les alcanolamines, les alkylamines, comme par exemple 1'éthanolamine, la nbutylamine, la tertbutylamine, la n-propylamine, l'isopropylamine, la benzylamine, l'hexaméthylène diamine, la diéthylamine, la triéthylamine ou des amines aromatiques comme la pyridine ou l'aniline. Parmi les nitriles utilisables comme base de Lewis, on trouve notamment des nitriles aliphatiques, notamment l'acétonitrile, le propionitrile, ou l'adiponitrile et des nitriles aromatiques, notamment le benzonitrile ou le tolunitrile. Parmi les nitriles, le propionitrile et l'adiponitrile sont préférés. Parmi les amides utilisables comme base de Lewis, on trouve des amides linéaires comme le N,N-diméthylacétamide et le N,N-diméthylformamide et des amides cycliques comme la N-méthylpyrrolidone. On peut aussi mentionner 1' hexaméthylpho sphorami de. Parmi les composés phosphorés utilisables comme base de Lewis, on trouve notamment des oxydes de trialkylphosphine et des phosphates de trialkyle. Parmi les oxydes de trialkylphosphine utilisables, on peut citer notamment les composés de formule (R1R2R3)PO, dans laquelle R1, R2 et R3 représentent des groupements alkyles en C3-C10, identiques ou différents, de préférence linéaires. On retient en particulier l'oxyde de tri-(nbutyl)phosphine, l'oxyde de tri-(n-hexyl)phosphine, l'oxyde de tri-(noctyl)phosphine, l'oxyde de n-octyl-di-(n-hexyl)-phosphine et l'oxyde de n-hexyl-di-(n-octyl)-phosphine et leurs mélanges. Parmi les phosphates de trialkyle, on peut citer notamment les composés de formule (RO)3PO, dans laquelle R représente un groupement alkyle en C3C10, de préférence linéaire. On retient en particulier le phosphate de tributyle. De préférence, la base de Lewis ne forme pas d'azéotrope avec l'hydrofluoroalcane. Ceci permet d'améliorer l'économie globale du procédé car la base de Lewis peut être séparée de manière aisée et réutilisée sans formation de fractions azéotropiques d'hydrofluoroalcane indésirables contenant des quantités substantielles de base de Lewis. 2865731 3 Dans le procédé selon l'invention, on met généralement en oeuvre de 1 à 10000 mg, de préférence de 50 à 1000 mg de base de Lewis par kg d' hydrofluoroalcane. Dans le procédé selon l'invention, l'hydrofluoroalcane comprend généralement au moins un acide de Lewis, en particulier des composés de fer, plus particulièrement le chlorure ferrique. Dans ce cas la teneur en acide de Lewis dans l'hydrofluoroalcane est généralement de 0,1 à 500 et plus souvent de 1 à 100 mg/kg d'hydrofluoroalcane. Dans le procédé selon l'invention, l'hydrofluoroalcane stabilisé est généralement soumis à une température de 50 à 200 C, par exemple lors d'un traitement d'épuration. Dans le procédé selon l'invention, la base de Lewis est de préférence mise en oeuvre lors de l'épuration de l'hydrofluoroalcane, en particulier lors d'une étape de distillation. Dès lors un mode de réalisation particulier du procédé selon l'invention comprend au moins une étape de distillation de l'hydrofluoroalcane stabilisé. De préférence le procédé selon l'invention comprend au moins deux étapes de distillation de l'hydrofluoroalcane stabilisé, l'une destinée à éliminer des impuretés légères et l'autre destinée à éliminer des impuretés lourdes . Dans ce mode de réalisation particulier, la base de Lewis est de préférence ajoutée à l'hydrofluoroalcane avant de le soumettre à la distillation. EIle peut également être ajoutée dans une colonne de distillation. Par hydrofluoroalcane on entend désigner un alcane constitué d'atomes de carbone, d'hydrogène et de fluor. L'hydrofluoroalcane est choisi souvent parmi le 1,1-difluoroéthane, le 1,1,1-trifluoroéthane, le 1,1,1,2tétrafluoroéthane, le pentafluoroéthane, le 1,1,1,3,3-pentafluoropropane, le 1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, le 1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropane, le 1,1,1,3,3-pentafluorobutane et le 1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-décafluoropentane. De préférence, il est choisi parmi le 1,1,1,3,3-pentafluoropropane et le 1,1,1,3,3- pentafluorobutane. Le 1,1,1,3,3-pentafluorobutane est plus particulièrement préféré. L'invention concerne aussi un hydrofluoroalcane stabilisé comprenant de 1 à 500 mg/kg d'une base de Lewis. Il a été trouvé que la teneur indiquée en base de Lewis dans l'hydrofluoroalcane permet de minimiser sa déshydrofluoration potentielle, par exemple lors de son utilisation ou son stockage. 2865731 4 Les exemples ci-après entendent illustrer l'invention sans toutefois la limiter. Exemple 1 Stabilisation du 1,1,1,3,3-pentafluorobutane par l'isopropanol: 25 mg de FeC13 et 125 mg d'isopropanol ont été introduits avec 25 g de 1, 1,1,3,3-pentafluorobutane dans un flacon pénicilline scellé. Le 1,1,1,3,3- pentafluorobutane contenait initialement 153 mg oléfines/kg. Le milieu a été placé dans une étuve régulée à 50 C pendant 7 h. Un échantillon de la phase liquide a ensuite été prélevé pour analyse par chromatographie phase gaz. Une teneur en oléfines de 152 mg/kg a été mesurée, ce qui correspond à la quantité présente dans l'échantillon initial. Le même milieu réactionnel a été chauffé à 70 C pendant 7 jours supplémentaires. La teneur en oléfines mesurée dans la phase liquide était de 141 mg/kg. Exemple 2 Stabilisation du 1,1,1,3,3-pentafluorobutane par l'éthylène glycol: mg de FeC13 et 125 mg d'éthylène glycol ont été introduits avec 25 g de 1,1,1,3,3-pentafluorobutane dans un flacon pénicilline scellé. Le 1,1,1,3,3-pentafluorobutane contenait initialement 153 mg oléfines/kg. Le milieu a été placé dans une étuve régulée à 70 C pendant 7 h. Un échantillon de la phase liquide a ensuite été prélevé pour analyse par chromatographie phase gaz. Une teneur en oléfines de 152 mg/kg a été mesurée, ce qui correspond à la quantité présente dans l'échantillon initial. Exemple 3 (comparatif) - Essai de stabilité en présence de FeC13 uniquement 25 mg de FeCl3 ont été introduits avec 25 g de 1,1,1,3,3pentafluorobutane dans un flacon pénicilline scellé. Le 1,1,1,3,3pentafluorobutane contenait initialement 153 mg oléfines/kg. Le milieu a été placé dans une étuve régulée à 50 C pendant 7 h. Un échantillon de la phase liquide a ensuite été prélevé pour analyse par chromatographie phase gaz. Une teneur en oléfines de 250 mg/kg a été mesurée, soit une augmentation de la concentration en oléfines de 98 mg/kg par rapport à la quantité présente dans l'échantillon initial. Le même milieu réactionnel a été chauffé à 70 C pendant 7 jours supplémentaires. La teneur en oléfines mesurée dans la phase liquide était de 368 mg/kg. Exemple 4 - Distillation du 1,1,1,3,3-pentafluorobutane avec et sans isopropanol 2865731 5 On a effectué une purification du 1,1,1,3,3pentafluorobutane moyennant deux étapes de distillation: Le 1,1,1,3,3pentafluorobutane (sans isopropanol) alimentant la première distillation contenait entre 10 et 20 mg/kg d'oléfines. En présence de chlorures ferriques (à des concentrations comprises entre 20 et 300 mg/kg) en pied de la seconde distillation, une dégradation du 1,1,1,3,3pentafluorobutane a été observée. Celle-ci s'est caractérisée par la reformation d'oléfines dont les concentrations en sortie de la seconde distillation étaient de 40 à 60 mg/kg. Au 1,1,1,3,3-pentafluorobutane alimentant la première colonne de distillation, ont été ajoutés 300 à 500 mg/kg d'isopropanol. Plus aucune dégradation du 1,1,1,3,3-pentafluorobutane n'a été observée dans la seconde distillation et les teneurs en oléfine en sortie de cette étape ont été comprises entre 10 et 20 mg/kg. 6 REVENDICATIONS 1 Procédé de fabrication d'un hydrofluoroalcane comprenant l'utilisation d'une base de Lewis comme stabilisant de l'hydrofluoroalcane. 2 Procédé selon la revendication 1, dans lequel la base de Lewis comprend au moins un hétéroatome et est choisie de préférence parmi les alcools, les amines et les composés phosphorés. 3 Procédé selon la revendication 2, dans lequel la base de Lewis est un alcool aliphatique choisi parmi le méthanol, 1' éthanol, le n-propanol, l'isopropanol, le n-butanol, l'isobutanol, le tert.-butanol, les pentanols ou 1' éthylèneglycol. 4 Procédé selon la revendication 3, dans lequel la base de Lewis est l'isopropanol. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la base de Lewis ne forme pas d'azéotrope avec l'hydrofluoroalcane. 6 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel on met en oeuvre de 1 à 10000 mg de base de Lewis par kg d'hydrofluoroalcane. 7 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l'hydrofluoroalcane comprend au moins un acide de Lewis, en particulier des composés de fer. 8 Procédé selon la revendication 7, dans lequel la teneur en acide de Lewis dans l'hydrofluoroalcane est de 0,1 à 500 mg/kg d'hydrofluoroalcane. 9 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel l'hydrofluoroalcane stabilisé est soumis à une température de 50 à 200 C. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel la base de Lewis est mise en oeuvre lors de l'épuration de l'hydrofluoroalcane. 11 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, comprenant une étape de distillation d'un hydrofluoroalcane stabilisé. 2865731 7 12 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel l'hydrofluoroalcane est choisi parmi le 1,1-difluoroéthane, le 1,1, 1- trifluoroéthane, le 1,1,1,2-tétrafluoroéthane, le pentafluoroéthane, le 1, 1,1,3,3-pentafluoropropane, le 1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, le 1,1,1,2, 3,3,3 - heptafluoropropane, le 1,1,1,3,3-pentafluorobutane et le 1,1,1,2,3,4,4,5, 5,5-décafluoropentane. 13 - Procédé selon la revendication 12, dans lequel l'hydrofluoroalcane est choisi parmi le 1,1,1,3,3-pentafluoropropane et le 1,1,1,3,3pentafluorobutane. 14 - Hydrofluoroalcane stabilisé comprenant de I à 500 mg/kg d'une base de Lewis. Hydrofluoroalcane selon la revendication 14, comprenant de l'isopropanol ou del' éthylèneglycol à titre de base de Lewis. 16 - Hydrofluoroalcane selon la revendication 14 ou 15, choisi parmi le 1, 1,1,3,3-pentafluoropropane et le 1,1,1,3,3-pentafluorobutane.