(57)【要約】アルデヒドを主要反応体として用いることによる、ハイドロフルオロカーボンの製造法、およびハイドロフルオロカーボン製造の副生成物として形成される他の商業的に魅力的な化合物の製造法。【特許請求の範囲】
【請求項１】
次の工程：
（ａ）アルデヒドを塩素化して塩素化アルデヒドを生成すること；
（ｂ）該塩素化アルデヒドをフッ素化してフッ素化アルデヒドを生成すること；
（ｃ）該フッ素化アルデヒドをジフルオロカルベンと反応させてカルベン反応生成物を生成すること；および
（ｄ）該カルベン反応生成物を還元してハイドロフルオロカーボンを生成すること
を含むハイドロフルオロカーボンの製造方法。
【請求項２】
塩素化工程（ａ）が、十分に塩素化されたアルデヒドと部分的に塩素化されたアルデヒドとの混合物を含む反応体流を生成する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
該部分的に塩素化されたアルデヒドの少なくとも一部を該反応体流から分離する工程、および該部分的に塩素化されたアルデヒドの該分離された部分を該塩素化工程（ａ）へ再循環させる工程をさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
フッ素化工程（ｂ）が、十分にフッ素化されたアルデヒドと部分的にフッ素化されたアルデヒドとの混合物を含む反応体流を生成する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
該部分的にフッ素化されたアルデヒドの少なくとも一部を該反応体流から分離する工程、および該部分的にフッ素化されたアルデヒドの該分離された部分をさらなる反応体として該フッ素化工程（ｂ）で用いる工程をさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
カルベン反応工程（ｃ）が、フッ素化アルデヒドとカルベン反応生成物との混合物を含む反応体流を生成する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
該カルベン反応生成物が、高度にフッ素化されたケトン、高度にフッ素化されたアルケン、および高度にフッ素化されたケトンと高度にフッ素化されたアルケンとの混合物よりなる群から選択される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
該フッ素化アルデヒドの少なくとも一部を該反応体流から分離する工程、および該該フッ素化アルデヒドの分離された部分をさらなる反応体として該カルベン反応工程（ｃ）で用いる工程をさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
還元工程（ｄ）が、ハイドロフルオロカーボンとカルベン反応生成物との混合物を含む反応体流を生成する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
該カルベン反応生成物の少なくとも一部を該反応体流から分離する工程、および該カルベン反応生成物の該分離された部分をさらなる反応体として該還元工程（ｄ）で用いる工程をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
塩素化工程（ａ）が、次式（Ｉ）：
ＨａＸｂＣ−Ｃ（Ｏ）−Ｈ　　　（Ｉ）
（式中、ａ＋ｂ＝３であり、各Ｘは、ハロゲン、または塩素に入れ代わりうる他の化学的部分よりなる群から独立して選択される）
で表される化合物を塩素化することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
塩素化工程（ａ）が、ｂが０または１のいずれかである化合物を塩素化することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
該化合物がアセトアルデヒドである、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
フッ素化工程（ｂ）が、十分に塩素化されたアルデヒドをフッ素化して十分にフッ素化されたアルデヒドを生成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
塩素化工程（ａ）が、次式（Ｉ）：
ＨａＸｂＣ−Ｃ（Ｏ）−Ｈ　　　（Ｉ）
（式中、ａ＋ｂ＝３であり、各Ｘは、ハロゲン、または塩素に入れ代わりうる他の化学的部分よりなる群から独立して選択される）
で表される化合物を塩素化して、十分に塩素化されたアルデヒドを生成することを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
塩素化工程（ａ）が、ｂが０または１のいずれかである化合物を塩素化することを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
該化合物がアセトアルデヒドである、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
カルベン反応工程（ｃ）が、該十分にフッ素化されたアルデヒドをジフルオロカルベンと反応させてＣ３カルベン反応生成物を形成することを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
還元工程（ｄ）が、該Ｃ３カルベン反応生成物を還元してＣ３ハイドロフルオロカーボンを形成することを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
該ハイドロフルオロカーボンに１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパンが含まれる、請求項１に記載の方法であって、該塩素化工程（ａ）がアセトアルデヒドを塩素化してトリクロロアセトアルデヒドを生成することを含み、該フッ素化工程（ｂ）が該トリクロロアセトアルデヒドをフッ素化してトリフルオロアセトアルデヒドを生成することを含み、該カルベン反応工程（ｃ）が該トリフルオロアセトアルデヒドを反応させてペンタフルオロアセトンとペンタフルオロプロペンとの混合物を生成することを含み、そして該還元工程（ｄ）がペンタフルオロアセトンとペンタフルオロプロペンとの該混合物を還元して１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパンを生成することを含む方法。
【請求項２１】
該塩素化工程（ａ）が、該アセトアルデヒドを塩素化剤と反応させてトリクロロアセトアルデヒドを生成することをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
該塩素化剤が、元素塩素、不活性ガスで希釈された元素塩素、金属塩化物、塩酸、塩酸と酸素との混合物、塩酸と空気との混合物、次亜塩素酸塩、およびこれらの混合物よりなる群から選択される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
該塩素化剤が元素塩素である、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
該フッ素化工程（ｂ）が、該トリクロロアセトアルデヒドをフッ素化剤と反応させてトリフルオロアセトアルデヒドを生成することをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
該フッ素化剤が、実質的に無水のフッ化水素、水性フッ化水素、金属フッ化物、ハロゲンフッ化物、元素フッ素、フッ化硫黄、およびこれらの混合物よりなる群から選択される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
該フッ素化剤が実質的に無水のフッ化物である、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
該カルベン反応工程（ｃ）が、該トリフルオロアセトアルデヒドをジフルオロカルベン剤と反応させてペンタフルオロアセトンとペンタフルオロプロペンとの混合物を生成することをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２８】
該ジフルオロカルベン剤が、クロロジフルオロメタン、トリフルオロメタン、およびこれらの混合物よりなる群から選択される、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
該ジフルオロカルベン剤がクロロジフルオロメタンである、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
次の工程：
（ａ）アルデヒドを塩素化して塩素化アルデヒドを生成すること；
（ｂ）該塩素化アルデヒドをフッ素化してフッ素化アルデヒドを生成すること；および
（ｃ）該フッ素化アルデヒドをハイドロフルオロカーボンに変えること
を含むハイドロフルオロカーボンの製造方法。
【請求項３１】
塩素化工程（ａ）が、十分に塩素化されたアルデヒドと部分的に塩素化されたアルデヒドとの混合物を含む反応体流を生成する、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
該部分的に塩素化されたアルデヒドの少なくとも一部を該反応体流から分離する工程、および該部分的に塩素化されたアルデヒドの該分離された部分を該塩素化工程（ａ）へ再循環させる工程をさらに含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
塩素化工程（ａ）が、次式（Ｉ）：
ＨａＸｂＣ−Ｃ（Ｏ）−Ｈ　　　（Ｉ）
（式中、ａ＋ｂ＝３であり、各Ｘは、ハロゲン、または塩素に入れ代わりうる他の化学的部分よりなる群から独立して選択される）
で表される化合物を塩素化して、十分に塩素化されたアルデヒドを生成することを含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３４】
次の工程：
（ａ）アルデヒドを塩素化して塩素化アルデヒドを生成すること；
（ｂ）該塩素化アルデヒドをカルベン反応生成物に変えること；および
（ｄ）該カルベン反応生成物を還元してハイドロフルオロカーボンを生成すること
を含むハイドロフルオロカーボンの製造方法。
【請求項３５】
塩素化工程（ａ）が、十分に塩素化されたアルデヒドと部分的に塩素化されたアルデヒドとの混合物を含む反応体流を生成する、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
該部分的に塩素化されたアルデヒドの少なくとも一部を該反応体流から分離する工程をさらに含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
塩素化工程（ａ）が、次式（Ｉ）：
ＨａＸｂＣ−Ｃ（Ｏ）−Ｈ　　　（Ｉ）
（式中、ａ＋ｂ＝３であり、各Ｘは、ハロゲン、または塩素に入れ代わりうる他の化学部分よりなる群から独立して選択される）
で表される化合物を塩素化して、十分に塩素化されたアルデヒドを生成することを含む、請求項３４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明はハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）の製造法に関する。
【０００２】
【産業上の利用分野】
ＨＦＣは極めて有用なクロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）（ｃｈｌｏｒｏｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ）とハイドロクロロフルオロカーボン（ＨＣＦＣ）（ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｏｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ）のための潜在的な代替品として特に関心がある。ＣＦＣとＨＣＦＣに似ずに、ＨＦＣは塩素を含んでなく、従ってオゾン層の破壊を引き起こすと考えられている塩素を含有する化学種を生じる分解をしない。ＨＦＣが従ってそのような塩素含有化合物の主な不利益を回避しているにもかかわらず、これらＨＦＣはこれらの化合物の多くの有益な特性を所有している。例えば、ＨＦＣは熱伝達剤、膨張剤、抛物剤としてＨＣＦＣとＣＦＣの代わりに有用に使用されてきた。従って、ＨＦＣは化学合成の好ましい目標である。
【０００３】
ＨＦＣを製造するための公知の方法は一般的には出発物質として、例えば、ビニリデンクロライド、四塩化炭素、過塩素化エチレンのようなハロゲン化アルカン、アルケンを使用している。例えば、ｖａｎ Ｄｅｒ ＰｕｙらによるＵＳ特許、５，５７４，１９２は１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン（ＨＦＣ−２４５ｆａ）を製造する方法を開示しており、その中ではビニルクロライドは四塩化炭素と反応し、その後にフッ素化して、目的とするＨＦＣを製造する。Ｖａｎ Ｄｅｒ ＰｕｙらによるＵＳ特許５，７２８，９０４は四塩化炭素とビニリデンクロライドとの反応、フッ素化、その後の還元の３段階方法を開示しており、その結果希望するＨＦＣを製造する。
【０００４】
本発明者はこのような先行方法は種々の理由によって不利であることを認識することに到達した。その一つの不利な点は四塩化炭素のような多くのハロゲン化化合物の利用可能性には限度があり、出発物質としてのその使用は極めて高価になる傾向である。他の不利な点はこれらの先行方法は柔軟性がなく、単一の製品としてＨＦＣ−２４５ｆａを製造することである。どんな中間体も副生成物も一緒に製造することはなかった。したがって、従来技術で製造したＨＦＣ−２４５ｆａは比較的高い製造コスト並びに比較的高い資本コストとを持っている。
【０００５】
従来技術のこれらおよびその他の欠点を考慮して、本発明者はＨＦＣの廣範囲の製造のための新規な、効率的な、より好ましい方法のための必要性を感じた。これらおよび他の目的を以下に記載した様な本発明によって達成した。
【０００６】
【発明と好ましい実施態様の記載】
本発明はハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）を製造する方法と本発明の副生成物として製造されるその他の市販品として魅力ある化合物を製造する方法を志向している。本発明の重要な面は主たる反応物としてアルデヒドを使用することによってＨＦＣを有利に製造することができることを発見したことである。一般的にアルデヒドは本発明の長所を提供していると考えられているが、特に好ましいアルデヒドを以下の式Ｉの中で示す。
【０００７】
ＨａＸｂＣ−Ｃ（Ｏ）−Ｈ　　　（Ｉ）
この式中ではａ＋ｂ＝３であり、各Ｘはハロゲンまたは、例えば、水酸基、アルコキシ、アセテート、アミノ、チオまたはリン酸基のような塩素と置換可能なその他の化学成分である。
【０００８】
式Ｉに従う多数のアルデヒドは、例えば、アセトアルデヒド、ジアセテートアルデヒドなどを含んだ市販品として入手可能である。加えて、本発明中での使用のために容易にアルデヒドを形成するために使用できる多数のアルデヒド誘導体は市販品として入手可能であり、例えば、ジメチルアセタール、ヘミアセタールなどを含む。更に、式Ｉの多くの化合物は文献公知であり、当業界公認の方法で入手可能である。
【０００９】
化合物のクラスとしてのアルデヒドをアルデヒド、更に好ましくは式Ｉに従うアルデヒドをハイドロフルオロカーボンに変換することを含む方法の中で大きな有利さを伴って使用できることを出願人は発見した。そのような変換操作を利用する方法が少なくとも２面で極めて有利であることを出願人は発見した。第一に、このアルデヒド変換方法に従うＨＦＣ製造コストは在来のＨＦＣ製造技術に比べて大いに減額している。第二に、このアルデヒド変換方法の好ましい形態はこの方法の全体としての好適性を増強する価値ある副生成物を製造することにも適している。
【００１０】
本発明の好ましい実施態様に従えば、アルデヒドをＨＦＣに変換する工程は（ａ）アルデヒド、好ましくはアセトアルデヒドを塩素化して、塩素化アルデヒドを製造ずること、（ｂ）この塩素化アルデヒドをＨＦＣに変換する工程を含んでいる。好ましくは、その塩素化工程は高塩素化アルデヒド、更により好ましくは完全塩素化アルデヒドさえも製造し、すなわち、これはアルデヒド官能機能（ＣＨＯ）はそのままであるが、そこから伸びる炭素鎖が過塩素化されているアルデヒド分子である。ここで使用している「高塩素化アルデヒド」とは一般的にはアルデヒド官能機能から伸びている炭素鎖が少なくとも６５％は塩素化されているアルデヒドを意味しており、ただしその百分率は伸びている炭素鎖の過塩素化１００％に比較した塩素化の相対度を意味する。
【００１１】
出願人は操作のいかなる理論に拘束されることまたは従わされることを欲しないが、本発明の好ましい面に従う方法は以下に示す反応段階を含むと考えられる。
【００１２】
【化１】
2004504284.tif 000002
【００１３】
そのアルデヒド塩素化工程は、アルデヒドと塩素化剤とを、その反応体流（ｒｅａｃｔａｎｔ ｓｔｅａｍ）中でアルデヒドの少なくとも一部分、好ましくはその反応体流中のアルデヒドの主要な部分の塩素化を達成するのに有効な条件下で反応させることを好ましくは含んでいる。本明細書に含まれる教示の観点から、当業者は、あらゆる特定のアルデヒドまたはアルデヒドの混合物、並びに所望の結果を得るために有効な条件での使用に適した塩素化剤を容易に選択することが出来ると期待される。一般的には、適当な塩素化剤は反応中に塩素を供給できるいかなる材料でもよく、単体状塩素、窒素またはヘリウムのような不活性ガスで希釈された単体状塩素、金属の塩化物、塩酸（ＨＣｌ）、ＨＣｌと酸素の混合物、ＨＣｌと空気の混合物、次亜塩素酸塩を含む。好ましい塩素化剤は単体状塩素を含む。
【００１４】
当業者は本方法にしたがって使用する塩素化剤の量は、塩素化する特定のアルデヒド、希望する塩素化度、塩素化反応からの希望する収量を含む多くの変数によって変動することを認識している。好ましくは、使用する塩素化剤の量はアルデヒド出発物質の９０％より多くを十分に塩素化したアルデヒドに変換を達成することに有効な量である。例えば、アルデヒドがアセトアルデヒド、十分に塩素化したアルデヒドがトリクロロアセトアルデヒドである好ましい方法では、アルデヒド出発材料と単体状の塩素とのモル比は好ましくは約１：３から約１：１２、より好ましくは約１：４から約１：１０、更により好ましくは約１：５から１：８である。
【００１５】
本発明の好ましい態様によれば、アルデヒドは塩素化剤と反応し、塩素化したアルデヒドを含む流れを生ずる。その様な態様では、アルデヒドと、塩素化剤を含む１以上の反応体流とが反応して、塩素化したアルデヒドを含む流れを生ずる。それら反応体は、個別にまたは混合物として塩素化反応器に供給してもよいし、窒素またはアルゴンのような不活性素材または過塩素化した材料で希釈してもよい。反応が途中である場合には、反応物を連続して、反応を継続するために必要な追加の反応量を供給するために加圧して添加してもよい。
【００１６】
期待した通りに、塩素化剤とアルデヒドを含む１以上の反応物を反応器に供給する前に少なくとも１個の蒸発器内で事前加熱してもよい。事前加熱という用語は反応物を蒸発、または過熱することも意味する。事前過熱のための適当な温度は約３０℃から約３００℃、好ましくは約５０℃から約２００℃の範囲である。この方法で使用する蒸発器並びにその他の容器は何らかの適当な耐腐蝕性素材から出来ている。
【００１７】
当業者は圧力、温度、反応時間を含む塩素化反応が起こる条件は使用する特定の出発物質と希望する塩素化アルデヒドを含む多くの要因で変動することを認めている。本件の教える観点では、当業者は特定の希望した結果を達成するための適当な反応条件を選択することが出来る。アルデヒド反応物がアセトアルデヒドであり、希望した塩素化アルデヒドがトリクロロアセトアルデヒドであるような好ましい態様では、塩素化反応を好ましくは約５０℃から約４００℃、より好ましくは約８０℃から約３２５℃、更に好ましくは約１００℃から約２５０℃の温度で実行する。反応圧は決定的ではないが、反応は好ましくは過圧でおこる。
【００１８】
多くの態様では、塩素化反応の中で製造された塩素化アルデヒド流は塩素化アルデヒドのみならず、副生成物と不純物も含んでいる。選択工程として、希望した程度に既に塩素化したアルデヒドを蒸留のような在来の方法でこの流れから分離してもよい。随意に、しかし好ましくは希望した程度に塩素化されなかったおよび／またはそのような分離工程から回収された未反応出発物質を更なる反応の為に反応器にリサイクルする。そのような低塩素化アルデヒドおよび未反応出発物質をリサイクルすることは一般的にはより高い全収量と希望した塩素化反応の選択性になって現われる。
【００１９】
上記の通り、本発明も好ましくは塩素化アルデヒドをＨＦＣに変換する工程を含んでいる。塩素化アルデヒド変換工程は好ましくは以下の工程を含んでいる、（ｉ）塩素化アルデヒドをフッ素化して、フッ素化アルデヒドを生成する、（ｉｉ）そのフッ素化アルデヒドをＨＦＣに変換する。好ましくは、フッ素化工程は高フッ素化アルデヒドを、更に好ましくは、高フッ素化アルデヒド、更に好ましくは完全フッ素化アルデヒド、すなわち、実質的に過フッ素化アルデヒドを生産する。「高フッ素化アルデヒド」とはアルデヒド官能基から伸びている炭素鎖が少なくとも６５％フッ素化されていることを意味する。ただしその百分率は１００％の過フッ素化と比較したフッ素化程度であることを意味する。フッ素化工程は好ましくはフッ素化触媒の存在中でフッ素化剤と塩素化アルデヒドを反応させることを含んでいる。好ましい態様では、フッ素化反応を反応器内で行い、フッ素化アルデヒド流を生ずる。
【００２０】
一般的には、適当なフッ素化剤はフッ素を反応に提供することが出来るいかなる素材も含んでいる。適当なフッ素化剤の例は実質的に無水の弗化水素、水性弗化水素液、金属弗化物、ハロゲン弗化物、単体のフッ素、弗化硫黄である。好ましい弗化剤は実質的に無水の弗化水素（ＨＦ）である。無水の弗化水素は反応中の水分の存在が弗化触媒を不活性化する傾向にあるから好ましい。ここで使用している「実質的に無水の」という用語はＨＦは約０．０５重量％より少ない水分を含んでおり、好ましくは０．０２重量％より少ない水分を含んでいることを意味する。しかしながら、触媒中の水分の存在が使用した触媒量を増加することによって相殺することも出来ることも理解しなくてはならない。
【００２１】
好ましくは、使用するフッ素化剤の量は塩素化アルデヒドをフッ素化アルデヒドに９０％より大きな変換を実行できる有効な量である。例えば、塩素化アルデヒドがトリクロロアセトアルデヒドを含み、フッ素化するアルデヒドがトリフルオロアテトアルデヒドを含む特に好ましい態様では、塩素化アルデヒド対ＨＦのモル比は好ましくは約１：２０、特に好ましくは約１：１２、さらに好ましくは約１：７からである。
【００２２】
期待したように、フッ素化剤と塩素化アルデヒドを含む１以上の反応物を反応器に供給する前に少なくとも１蒸発器内で事前加熱してもよい。事前加熱のための適当な温度は約１２５℃から約４００℃、好ましくは約１５０℃から約３５０℃、更に好ましくは約１７５℃から約２７５℃の範囲である。反応器に反応物を供給する前にフッ素化反応器にはフッ素化触媒を充填する。フッ素化触媒は好ましくは塩素化した有機分子中の塩素に代わってフッ素置換を含む反応を促進する無機の金属触媒を含んでいる。多くのフッ素化触媒は当業者には公知である。例としての触媒は、限定なく、クロム、銅、アルミニウム、コバルト、マグネシウム、マンガン、亜鉛、ニッケル、鉄の酸化物、水酸化物、ハロゲン化物、酸素ハロゲン化物、これらの無機塩、Ｃｒ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３／ＡｌＦ３、Ｃｒ２Ｏ３／炭素、ＣｏＣｌ２ＣｒＯ３／Ａｌ２Ｏ３、ＮｉＣｌ２／Ｃｒ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３、ＣｏＣｌ２ＡｌＦ３、ＮｉＣｌ２／ＡｌＦ３である。追加として、ニッケル、コバルト、亜鉛、鉄のような担持された金属触媒とクロム、マグネシウムまたはアルミナ上に担持された銅を使用しても良い。その様な酸化クロム／酸化アルミニウム触媒は公知であり、例えば、本件に文献として引用されているＵＳ特許Ｎｏ．５，１５５，０８２の中に記述されている。好ましくは、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）、市販の触媒を使用する。
【００２３】
フッ素化反応器に反応物を添加する前に、フッ素化を促進する活性サイトを生ずるために、触媒を化学的および／または物理的に事前加熱することが好ましい。例えば、窒素のような不活性ガスの流動中で、フッ素化反応の温度に比肩できるまたはそれより高い温度で触媒をか焼することによって事前加熱することも出来る。その後、か焼した触媒をフッ素化剤に、単独でまたは約５から約９９重量％までの不活性ガスとの組み合わせで、約２５℃から約４５０℃の温度で少なくとも約１時間曝す。
【００２４】
使用触媒量は広範囲に変えることができ、本技術分野における当業者であれば実験を行うことなく決定することができる。その量は、使用触媒、反応体および他の工程変数を含めた多くの要素によって決まる。バッチ法では、塩素化アルデヒド対使用触媒のモル比は、好ましくは約１：１以上、より好ましくは約２：１以上、さらにより好ましくは約１０：１以上である。
【００２５】
反応体は別個にまたは混合物として反応器へ供給しても、あるいは窒素もしくはアルゴンのような不活性物質、またはペルハロゲン化物質で希釈してもよい。いったん反応が進行すると、反応体を加圧下で連続的に加えて、工程を続けるのに必要な追加量の反応体を供給する。
【００２６】
フッ素化反応を行う温度および反応時間は、出発物質、使用量、および使用触媒によって決まる。本発明の教示を考慮して、本技術分野における当業者であれば、反応パラメーターを、個々の望ましい結果が得られるように、多数の出発物質および望ましいＨＦＣに合うようにすることはできるであろう。トリクロロアセトアルデヒドを塩素化アルデヒドとして用いる方法の場合、フッ素化反応器内の温度は、好ましくは約１２５〜約４２５℃、より好ましくは約２００〜約３７５℃、さらにより好ましくは約２７５〜約３５０℃である。圧力は限定されない。大気圧、大気圧より下、または大気圧より上でもよい。
【００２７】
連続法では、反応体流の接触時間は、約１〜約３００秒、好ましくは約５〜約２００秒、より好ましくは約１０〜約１２０秒である。
多くの態様では、フッ素化反応で生成されるフッ素化アルデヒド流は、フッ素化アルデヒドばかりでなく、副生成物および不純物も含む。任意工程として、少なくとも一部の十分にフッ素化されたアルデヒドをフッ素化アルデヒド流から、一般的な精製手段、例えば蒸留によって分離してもよい。別の任意工程として、フッ素化アルデヒド流から回収されるアルデヒドを、さらにフッ素化するために反応器へ戻してもよい。
【００２８】
本発明の好ましい方法は、十分にフッ素化されたアルデヒドをＨＦＣに変えることも含む。出願人は、ここに含まれる教示によって、本技術分野における当業者が各種フッ素化アルデヒド変換技術を本発明での使用に合うように変えることができると考えるが、フッ素化アルデヒドのＨＦＣへの変換は、次の工程：（ａ）フッ素化アルデヒドをジフルオロカルベンと反応させてカルベン反応生成物を生成する工程；および（ｂ）少なくとも一部のカルベン反応生成物をＨＦＣに変える工程を含むのが好ましい。
【００２９】
出願人は、特定の操作理論に結びつけられたりまたは結びつけることを望まないが、フッ素化アルデヒドをジフルオロカルベンと反応させることによって形成されたカルベン反応生成物は、高度にフッ素化されたケトン、高度にフッ素化されたアルケンまたはこれらの混合物を含むと考える。「高度にフッ素化されたケトン」とは、ケトン官能基の周りの炭素鎖が少なくとも８０％フッ素化されているケトンを一般に指し、ここで、百分率はフッ素化の程度を指し、１００％はペルフッ素化である。「高度にフッ素化されたアルケン」とは、炭素鎖が少なくとも８０％フッ素化されているアルケンを一般に指し、ここで、百分率はフッ素化の程度を指し、１００％はペルフッ素化アルケンである。
【００３０】
高度にフッ素化されたケトンおよび高度にフッ素化されたアルケンは本発明に従ってＨＦＣに変換することができるので、いずれもカルベン反応の望ましい生成物である。本発明の特定の態様では、高度にフッ素化されたケトンまたは高度にフッ素化されたアルケンのみを生成または単離するのが望ましいが、好ましい態様では、ケトンとアルケンとの混合物を用いることもできる。従って、ここで用いるように、「カルベン反応生成物」は、高度にフッ素化されたケトンまたは高度にフッ素化されたアルケンのみ、あるいは高度にフッ素化されたケトンとアルケンとの混合物のいずれかを含む生成物を一般に指す。
【００３１】
カルベン反応工程は、好ましくは、フッ素化アルデヒドをジフルオロカルベンと反応させることを含む。好ましい態様では、カルベン反応工程は反応容器中で行ってカルベン反応生成物を生成する。
【００３２】
一般に、適したジフルオロカルベン剤には、ジフルオロカルベン成分がフッ素化アルデヒドと反応してカルベン反応生成物を生成する反応を提供することができる物質が含まれる。好ましいジフルオロカルベン剤には、クロロジフルオロメタン、トリフルオロメタンなどが含まれる。特に好ましいジフルオロカルベン剤には、クロロジフルオロメタンが含まれる。
【００３３】
本技術分野における当業者であれば、本発明に従って用いられるジフルオロカルベン剤の量が、出発物質として用いられる個々のアルデヒドおよびカルベン反応からの望ましい収量を含めた多くの変数によって決まることは理解されるであろう。好ましくは、ジフルオロカルベン剤の使用量は、フッ素化アルデヒドのカルベン反応生成物への変換率が９０％を越えるのに有効な量である。フッ素化アルデヒドがトリフルオロアセトアルデヒドを含む好ましい工程の場合、フッ素化アルデヒド対クロロジフルオロメタンのモル比は約５：１、好ましくは約３：１、より好ましくは約１：１である。
【００３４】
望ましいならば、ジフルオロカルベン剤およびフッ素化アルデヒドを含む１種以上の反応体は、反応器へ供給する前に、少なくとも１つの蒸発器中で予備加熱してもよい。予備加熱に適した温度は約２５〜約８００℃、好ましくは約１００〜約５００℃、より好ましくは約２００〜約４００℃である。
【００３５】
反応体は別個にまたは混合物として反応器へ供給することができる。いったん反応が進行すると、反応体を加圧下で連続的に加えて、工程を続けるのに必要な追加量の反応体を供給する。
【００３６】
カルベン反応を行う温度および反応時間は、出発物質および使用量によってある程度決まる。本発明の教示を考慮して、本技術分野における当業者であれば、反応パラメーターを、個々の望ましい結果が得られるように、多数の出発物質および望ましいＨＦＣに合うようにすることはできるであろう。フルオロアセトアルデヒドをフッ素化アルデヒドとして用いる方法の場合、カルベン反応器内の温度は、好ましくは約１２５〜約４７５℃、より好ましくは約２００〜約４２５℃、さらにより好ましくは約２７５〜約３７５℃である。反応圧力は重要であるとは考えないが、反応は大気圧より上で行うのが好ましい。
【００３７】
多くの態様では、カルベン反応で生成されるカルベン反応反応体流は、カルベン反応生成物ばかりでなく、副生成物および不純物も含む。任意工程として、望ましいカルベン反応生成物の少なくとも一部をフッ素化ケトン流から、一般的な精製手段、例えば蒸留によって分離してもよい。別の任意工程として、フッ素化ケトン流から回収されるアルデヒドを、さらにカルベン反応を行うために反応器へ再循環させてもよい。
【００３８】
上述のように、本発明の好ましい方法は、カルベン反応生成物をＨＦＣに変えることを含む。出願人は、ここに含まれる教示によって、本技術分野における当業者が各種フッ素化アルデヒド変換技術を本発明での使用に合うように変えることができると考えるが、カルベン反応生成物変換工程は、カルベン反応生成物をＨＦＣに還元することを含むのが好ましい。
【００３９】
好ましい態様では、本発明の還元工程は、カルベン反応生成物をＨＦＣに還元する触媒の存在下で、カルベン反応生成物を水素と反応させることを含む。好ましい態様では、還元反応は反応容器中で行ってＨＦＣ含有流を生成する。一般に、還元反応に適した水素源には、反応に水素を提供することができるあらゆる物質が含まれる。好ましい水素源は元素水素である。
【００４０】
好ましくは、水素量の使用量は、再循環カルベン反応生成物を含めたカルベン反応生成物の相当するＨＦＣへの変換率が９０％を越えるのに有効な量である。カルベン反応生成物がペンタフルオロアセトンとペンタフルオロプロペンとの混合物を含む態様の場合、カルベン反応生成物対水素のモル比は、好ましくは約１：１０、より好ましくは約１：５、さらにより好ましくは約１：３である。
【００４１】
還元反応器には、反応体を反応器へ供給する前に、還元触媒を入れるのが好ましい。ここで用いるように、「還元触媒」とは、カルボニル部分を有する分子および／または不飽和二重結合を有する分子の飽和有機分子への変換にかかわる反応を促進する無機金属触媒を指す。そのような還元触媒は、例えば、金属、例えばこれらに限定されないが、白金、パラジウム、ニッケル、およびルテニウムの、酸化物、水酸化物、ハロゲン化物、オキシハロゲン化物および無機塩である。さらに、担持金属触媒、例えばパラジウム担持炭素（Ｐｄ／Ｃ）またはパラジウム担持アルミナ（Ｐｄ／Ａｌ２Ｏ３）を用いることができる。好ましくは、Ｐｄ／Ｃ触媒が用いられる。
【００４２】
望ましいならば、カルベン反応生成物は、還元反応器へ供給する前に、少なくとも１つの蒸発器中で予備加熱してもよい。予備加熱に適した温度は約２５〜約４００℃、好ましくは約１００〜約２００℃である。
【００４３】
反応を行う温度および圧力並びに反応時間は、出発物質および使用量によって決まる。本発明の教示を考慮して、本技術分野における当業者であれば、反応パラメーターを、個々の望ましい結果が得られるように、多数の出発物質および望ましいＨＦＣに合うようにすることはできるであろう。ペンタフルオロアセトンとペンタフルオロプロペンとの混合物をカルベン反応生成物として用いる方法の場合、還元反応器内の温度は、好ましくは約２５〜約４００℃、より好ましくは約５０〜約３００℃、さらにより好ましくは約１００〜約２００℃である。そのような態様の場合、反応器圧は、好ましくは約１〜約４００気圧（ａｔｍ）、より好ましくは約５〜約３００ａｔｍ、さらにより好ましくは約１０〜約２００ａｔｍである。
【００４４】
本発明により製造される生成物は、広い範囲の用途におけるフルオロカーボン、クロロフルオロカーボンおよびハイドロクロロフルオロカーボンの代替物として特に有用である。例えば、反発明の生成物はエーロゾル、冷媒、発泡剤、および消火剤配合物として用いることができる。
【００４５】
実施例１
限定するものではなく、説明のために、本発明を次の実施例に関連して説明する。実施例では、アセトアルデヒドからの１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパンの製造について記載する。
【００４６】
１／２″×３′の寸法を有する、ニッケルメッシュが詰まったインコネル合金蒸気相プラグ流反応器に、１ｇ／分のアセトアルデヒドおよび１０ｇ／分の元素塩素を供給して、約２５０℃、大気圧で反応させる。インラインガスクロマトグラフを備えて、オンライン試料を定期的に採取する。
【００４７】
オンライン試料の分析は、シングル−パス選択率が約６０％のトリクロロアセトアルデヒド並びにそれより少なく塩素化されたアセトアルデヒド生成物の形成を示す。より少なく塩素化されたアセトアルデヒドは蒸留によりトリクロロアセトアルデヒドから分離し、さらにトリクロロアセトアルデヒドをつくるために蒸気相プラグ流反応器へ再循環させる。全体選択率は約９０％である。
【００４８】
その後、１００ｍｌの酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）触媒を、上記プラグ流反応器と似た寸法の蒸気相反応器に詰める。次に、この触媒を１Ｌ／分窒素で１６分間、３７５℃にて加熱処理し、次いで、３５０℃で４時間フッ化水素（「ＨＦ」）処理する。ＨＦ流量は、２５０ｍｌ／分窒素中で、１ｍｌ／分である。
【００４９】
触媒予備処理の完了後、４３ｇ／時間のトリクロロアセトアルデヒドおよび４５ｇ／時間の無水ＨＦを反応器へ供給する。反応は大気圧および約３２５℃で行う。インラインガスクロマトグラフを備えて、オンライン試料を定期的に採取する。
【００５０】
オンライン試料の分析は、シングル−パス選択率が約６０％を越えるトリフルオロアセトアルデヒド並びにそれより少なくフッ素化されたアセトアルデヒド生成物の形成を示す。より少なくフッ素化されたアセトアルデヒドは蒸留によりトリフルオロアセトアルデヒドから分離し、さらにトリフルオロアセトアルデヒドをつくるために蒸気相プラグ流反応器へ再循環させる。全体選択率は約９０％である。
【００５１】
次に、５０ｇ／時間のトリフルオロアセトアルデヒドおよび５０ｇ／時間のクロロジフルオロメタンを、ニッケルメッシュを詰めた上記プラグ流反応器と似た寸法の蒸気相反応器へ同時に供給する。反応は、大気圧および３５０℃で行う。反応器からの流出流はインラインガスクロマトグラフを用いて分析する。
【００５２】
オンライン試料の分析は、一緒にしたペンタフルオロアセトンおよびペンタフルオロプロペンの選択率が約６０％であることを示す。未反応トリフルオロアセトアルデヒドは蒸留によりペンタフルオロアセトンおよびペンタフルオロプロペン混合物から分離し、さらにペンタフルオロアセトンおよびペンタフルオロプロペンをつくるために蒸気相プラグ流反応器へ再循環させる。全体選択率は約８５％である。
【００５３】
次に、約１００ｃｃのＰｄ／Ｃ触媒を１／２″直径パイプ反応器に詰める。約１ｍｇ／分のペンタフルオロアセトンおよびペンタフルオロプロペン混合物並びに５００ｃｃ／分水素ガスを、１０ａｔｍおよび１８０℃で反応器へ供給する。１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパンは９０％を越える収率で生成される。
【００５４】
本発明のいくつかの具体的な態様を説明してきたが、さまざまな変更、変形および改良を行うことは本技術分野における当業者にとって容易であろう。本発明の開示によって明らかになされたそのような変更、変形および改良は、ここに明白に述べられていないが、本明細書の一部であり、本発明の精神および範囲に入るものと考えられる。従って、上述の記載は説明のためのものにすぎず、これらによって限定されない。本発明は請求項およびそれに相当するものにおける限定どおりに制限されるだけである。
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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