Область техники
[0001]
Настоящее изобретение относится к способу получения циклобутана.
Уровень техники
[0002]
Циклобутаны, которые содержат атомы галогена, являются пригодными соединениями, например, в различных хладагентах, пенообразователях и теплоносителях, а также в сухом травильном газе для полупроводников.
[0003]
NPL 1 описывает способ получения 1H-гептафторциклобутан из 3,3,4,4-тетрафторциклобутена проведением реакции фторирования, применяя фторирующий агент, такой как CoF3, MnF3 , AgF2 , CeF4 или KCoF4.
[0004]
NPL 2 описывает способ получения 1Br,2H-гексафторциклобутана (cC4F6BrH) из гексафторциклобутена (cC4F6) проведением реакции присоединения, применяя бромоводород (HBr).
Список цитирований
Непатентная литература
[0005]
NPL 1: Journal of Fluorine Chemistry, 2006, Vol. 127, 79-84, Fluorination of fluoro-cyclobutene with high-valency metal fluoride
NPL 2: Journal of American Chemistry, 1949, Vol. 71, 2339-2340, The Addition of Hydrogen Bromide to Fluorinated Olefins
Сущность настоящего изобретения
Техническая проблема
[0006]
Цель настоящего изобретения заключается в получении циклобутан, содержащий атом галогена, с высокой селективностью.
Решение проблемы
[0007]
Настоящее изобретение включает следующие объекты изобретения.
[0008]
Пункт 1.
Способ получения циклобутана, представленного формулой (1):
[0009]
[0010]
где X1, X2, X3, X4, X5 и X6 являются одинаковыми или отличными и представляют собой атом водорода, атом галогена или перфторалкильную группу,
причем способ включает реакцию циклобутена, представленного формулой (2):
[0011]
[0012]
где X1, X2, X3, X4, X5 и X6 представляют собой, как определено выше
с фтороводородом в присутствии катализатора в газовой фазе.
[0013]
Пункт 2.
Способ по пункту 1, где 0,1 моль-100 моль фтороводорода подают на моль циклобутена, представленного формулой (2), проводя реакцию.
[0014]
Пункт 3.
Способ по пункту 1 или 2, где катализатор представляет собой, по меньшей мере, один член, выбранный из группы, состоящей из активированного угля и соединений хрома.
[0015]
Пункт 4.
Композиция, содержащая циклобутан, представленный формулой (1):
[0016]
[0017]
где X1, X2, X3, X4, X5 и X6 являются одинаковыми или отличными и представляют собой атом водорода, атом галогена или перфторалкильную группу, где циклобутан, представленный формулой (1), присутствует в количестве 99 моль % или более относительно суммарного веса композиции, принимаемого как 100 моль %.
[0018]
Пункт 5.
Композиция по пункту 4, которая предназначена для применения в очищающем газе, газе травления, газе отложений или в качестве строительного блока для органического синтеза.
Полезные эффекты настоящего изобретения
[0019]
Настоящее изобретение обеспечивает получение циклобутана, содержащего атом галогена, с высокой селективностью.
Описание вариантов осуществления
[0020]
Изобретатели настоящего изобретения провели обширное исследование и обнаружили, что циклобутан, содержащий атом фтора, представленный формулой (1) можно получить с высокой селективностью проведением реакции присоединения с фтороводородом на исходном соединении в присутствии катализатора в газовой фазе.
[0021]
Изобретатели провели дополнительное исследование на основе полученных результатов и завершили настоящее изобретение.
[0022]
Настоящее изобретение включает следующий вариант осуществления.
[0023]
Способ согласно настоящему изобретению для получения циклобутана, представленного формулой (1):
[0024]
[0025]
где X1, X2, X3, X4, X5 и X6 являются одинаковыми или отличными и представляют собой атом водорода, атом галогена или перфторалкильную группу, включает реакцию циклобутене, представленного формулой (2):
[0026]
[0027]
где X1, X2, X3, X4, X5 и X6 представляют собой, как определено выше with фтороводород.
[0028]
В настоящем изобретении, реакция представляет собой реакции присоединения фтороводорода, и стадию реакции проводят в присутствии катализатора в газовой фазе.
[0029]
В настоящем изобретении, циклобутан, содержащий атом фтора, можно получить с высокой селективностью удовлетворением требований выше.
[0030]
В настоящем изобретении, “селективность” относится к проценту (моль%) от общего молярного количества целевого соединения (циклобутана, содержащего атом фтора), присутствующего в газе, выходящем из выходного отверстия реактора, относительно общего молярного количества соединений, отличных от исходных соединений (например, циклобутана, содержащего атом фтора) в газе, выходящем из выходного отверстия реактора.
[0031]
В настоящем изобретении, “степень конверсии” относится к проценту (моль%) от общего молярного количества соединений, отличных от исходного соединения (например, циклобутана, содержащего атом фтора), присутствующих в газе, выходящем из выходного отверстия реактора, относительно молярного количества исходного соединения (циклобутена), подаваемого в реактор.
[0032]
Способ получения циклобутана согласно настоящему изобретению является пригодным для получения в промышленном масштабе. В способе получения циклобутана согласно настоящему изобретению применяют циклобутен и фтороводород в качестве исходных веществ, которые доступны в промышленных масштабах. Способ получения циклобутана согласно настоящему изобретению может достигать высокой селективности, когда целевое соединение представляет собой 1H-гептафторциклобутан.
[0033]
(1) Исходное соединение
Циклобутен, представленный формулой (2)
В настоящем изобретении, исходные соединения представляют собой фтороводород и циклобутен, представленный формулой (2):
[0034]
[0035]
где X1, X2, X3, X4, X5 и X6 являются одинаковыми или отличными и представляют собой атом водорода, атом галогена или перфторалкильную группу.
[0036]
X1, X2, X3, X4, X5 и X6 являются одинаковыми или отличными и представляют собой атом водорода, атом галогена или перфторалкильную группу.
[0037]
Атом галогена, представленный X1, X2, X3, X4, X5 и X6, включает атом фтора, атом хлора, атом брома и атом йода.
[0038]
Перфторалкильная группа, представленная X1, X2, X3, X4, X5 и X6, представляет собой алкильную группу, в которой все атомы водорода замещены атомом фтора. Перфторалкильная группа содержит, например, 1-20 атомов углерода, предпочтительно 1-12 атомов углерода, более предпочтительно 1-6 атомов углерода, еще более предпочтительно 1-4 атома углерода и особенно предпочтительно 1-3 атома углерода. Перфторалкильная группа предпочтительно представляет собой линейную или разветвленную перфторалкильную группу. Перфторалкильная группа предпочтительно представляет собой трифторметильную группу (CF3-) или пентафтопентильную группу (C2F5-).
[0039]
С точки зрения получения циклобутана, содержащего атом фтора, с высокой селективностью, циклобутен, представленный формулой (2), который представляет собой исходное соединение, более предпочтительно представляет собой циклобутен, где X1, X2, X3, X4, X5 и X6 являются одинаковыми или отличными и представляют собой атом фтора или перфторалкильную группу.
[0040]
Примеры циклобутена, представленного формулой (2), который представляет собой исходное соединение, включают следующие соединения.
[0041]
[0042]
Данные циклобутены, представленные формулой (2), можно применять отдельно или в комбинации двух или более. Данные циклобутены для применения могут представлять известные или имеющиеся в продаже продукты.
[0044]
С точки зрения получения циклобутана, содержащего атом фтора, с высокой селективностью, циклобутен, представленный формулой (2), более предпочтительно представляет собой циклобутен, где X1, X2, X3, X4, X5 и X6 представляют собой атом фтора.
[0045]
Молярное соотношение циклобутена и фтороводорода
Фтороводород (HF) предпочтительно подают в реактор вместе с циклобутеном, представленным формулой (2) (исходное соединение) в газовой фазе. Что касается количества подаваемого фтороводородова, фтороводород в количестве от примерно 0,1 моль до 100 моль предпочтительно реагирует с одним молем циклобутена, представленного формулой (2) (исходное соединение). Количество подаваемого фтороводорода более предпочтительно составляет от 0,5 моль до 50 моль, еще более предпочтительно приблизительно от 1 моль до 30 моль, и особенно предпочтительно приблизительно от 1 моль до 20 моль, на моль циклобутена, представленного формулой (2) (исходное соединение). Количество фтороводорода в данных числовых диапазонах позволяет реакции присоединения с фтороводородом протекать хорошо, подавляет образование примесей и позволяет извлекать циклобутан, содержащий атом фтора, (продукт реакции) с высокой селективностью и высоким выходом.
(2) Реакции присоединения
Стадия реакции циклобутена с фтороводородом согласно настоящему изобретению представляет собой реакцию присоединения фтороводорода, и ее проводят в присутствии катализатора в газовой фазе. На стадии реакции циклобутена с фтороводородом согласно настоящему изобретению (реакции присоединения), реакцию проводят в газовой фазе, особенно предпочтительно в газофазном режиме непрерывного потока, применяя реактор с неподвижным слоем. Реакция, приводимая в газофазном режиме непрерывного потока, является выгодной тем, что может упростить оборудование, эксплуатацию и т. д., а также является экономичной.
[0047]
На стадии реакции циклобутен с фтороводородом согласно настоящему изобретению, например, исходное соединение более предпочтительно представляет собой циклобутен, представленный формулой (2), где X1, X2, X3, X4 и X6 представляют собой атом фтора.
[0048]
Согласно следующей реакционной схеме, реакция предпочтительно представляет собой реакцию присоединения фтороводорода.
[0049]
[0050]
Катализатор
Стадию реакции циклобутена с фтороводородом согласно настоящему изобретению предпочтительно проводят как реакцию присоединения с фтороводородом в присутствии катализатора в газовой фазе.
[0051]
Катализатор для применения на данной стадии предпочтительно представляет собой активированный уголь.
[0052]
Катализатор для применения на данной стадии предпочтительно представляет собой металлический катализатор. Металлический катализатор предпочтительно представляет собой следующие металлические катализаторы: хромовые катализаторы, такие как оксид хрома, фторированный оксид хрома и фторид хрома; алюминиевые катализаторы, такие как оксид алюминия, фторированный оксид алюминия и фторид алюминия; железные катализаторы, такие как оксид железа, фторированный оксид железа и фторид железа; никелевые катализаторы, такие как оксид никеля, фторированный оксид никеля и фторид никеля; и магниевые катализаторы, такие как оксид магния, фторированный оксид магния и фторид магния. Катализатор предпочтительно представляет собой, по меньшей мере, один член, выбранный из группы, состоящей из металлических катализаторов, описанных выше.
[0053]
Катализатор для применения на данной стадии предпочтительно представляет собой, по меньшей мере, один член, выбранный из группы, состоящей из активированного угля и металлических катализаторов, описанных выше.
Из данных катализаторов, активированный уголь и хромовые катализаторы, такие как оксид хрома, фторированный оксид хрома и фторид хрома, являются более предпочтительными с точки зрения получения целевого соединения с более высокой селективностью. Данные катализаторы также могут повысить степень конверсии исходного соединения.
[0054]
На данной стадии, когда приводят исходное соединение в контакт с катализатором в газовой фазе, предпочтительно приводить исходное соединение в контакт с катализатором в твердом виде (твердой фазе).
[0055]
На данной стадии, катализатор может быть в виде порошка. Однако, форма пеллетов является предпочтительной для реакции в газофазном режиме непрерывного потока.
[0056]
Удельная площадь поверхности (“BET удельная площадь поверхности” ниже) катализатора согласно теории BET обычно составляет 10-3000 м2/г, предпочтительно 10-2500 м2/г, более предпочтительно 20-2000 м2/г и еще более предпочтительно 30-1500 м2/г. Катализатор, имеющий BET удельную площадь поверхности в пределах данных числовых диапазонов, не имеет слишком низкой плотности частиц, что позволяет получить целевое соединение с высокой селективностью. Данный катализатор также может повысить степень конверсии исходного соединения. Например, катализатор для применения предпочтительно представляет собой активированный уголь с удельной площадью поверхности 800 м2/г-2000 м2/г.
[0057]
Активированный уголь для применения в качестве катализатора предпочтительно представляет собой порошкообразный активированный уголь измельченного древесного угля, брикетов, гранулированного древесного угля, сферического древесного угля и подобных. Порошковый активированный уголь для применения имеет размер частиц от 4 меш (4,76 мм) до 100 меш (0,149 мм) в тесте JIS. Когда активированный уголь применяют в качестве катализатора, активированный уголь можно обрабатывать теплом при температуре, например, от 300 до 500°C, циркулируя азот в течение заданного периода времени перед применением (активированный уголь, подвергнутый термообработке).
[0058]
Металлический катализатор для применения предпочтительно нанесен на носитель. Примеры носителей включают углерод, оксид алюминия (Al2O3), диоксид циркония (ZrO2), оксид кремния (SiO2) и оксид титана (TiO2). Углерод для применения включает активированный уголь, аморфный углерод, графит и алмаз.
[0059]
Далее объясняют оксид хрома и фторированный оксид хрома как вариант осуществления катализатора настоящего изобретения. Например, когда оксид хрома представлен Cr2O3⋅nH2O, n предпочтительно равно 3 или меньше, и больше предпочтительно от 1 до 1,5. Когда оксид хрома представлен формулой: CrOm, m предпочтительно находится в диапазоне 1,5 <m <3.
Фторированный оксид хрома в качестве катализатора можно получить фторированием оксида хрома. Фторирование включает фторирование, применяя фтороводород (HF), и фторирование, применяя фторуглерод, и подобные.
[0060]
Фторированный оксид хрома в качестве катализатора можно получить, например, согласно способу, описанному в японском патенте No. 3412165. Фторированный оксид хрома можно получить применением оксида хрома во фторировании фтороводородом (HF обработка). Температура фторирования составляет, например, предпочтительно 100-460°C. Давление фторирование предпочтительно представляет собой давление в реакции катализатора. В настоящем изобретении, катализатор на основе высокофторированного оксида хрома с большим содержанием фтора является особенно предпочтительным для применения. Катализатор на основе высокофторированного оксида хрома можно получить фторированием оксида хрома при температуре, большей чем обычно в течение длительного периода времени.
[0061]
Катализатор на основе высокофторированного оксида хрома предпочтительно содержит фтор в количестве 30 масс % или более, и более предпочтительно 30-45 масс %. Количество фтора можно определить по изменению массы катализатора или измерить согласно стандартному количественному анализу оксида хрома.
[0062]
Температура реакции в газовой фазе
На стадии реакции циклобутена с фтороводородом настоящего изобретения, нижний предел температуры реакции обычно составляет 50°C, предпочтительно 200°C, более предпочтительно 250°C и еще более предпочтительно 300°C с точки зрения более эффективного проведения реакции присоединения с фтороводородом, получая целевое соединение с более высокой селективностью и подавляя снижение степени конверсии.
[0063]
Когда активированный уголь применяют в качестве катализатора, температура реакции предпочтительно составляет 50°C-400°C, более предпочтительно 100°C-350°C и еще более предпочтительно 150°C-300°C.
[0064]
Когда хромовый катализатор применяют в качестве катализатора, температура реакции предпочтительно составляет 50°C или более, более предпочтительно 250°C или более и еще более предпочтительно 300°C или более.
[0065]
Верхний предел температуры реакции в реакции циклобутена с фтороводородом обычно составляет 500°C, предпочтительно 450°C и более предпочтительно 400°C с точки зрения более эффективного проведения реакции присоединения фтороводорода, получая целевое соединение с более высокой селективностью и подавляя снижение селективности из-за разложения или полимеризации продукта реакции.
[0066]
Продолжительность реакции в газовой фазе
Что касается продолжительности реакции циклобутена с фтороводородом, по мере увеличения продолжительности контакта (W/F0)[W: вес металлического катализатора (г), F0: скорость потока исходного соединения (см3/сек)] между исходным соединением и катализатором, увеличивается степень конверсии исходного соединения. Однако, из-за необходимости большего количества катализатора, более длительное время реакции требует большего оборудования и, таким образом, является неэффективным.
[0067]
Таким образом, что касается продолжительности реакции циклобутена с фтороводородом, продолжительность контакта (W/F0) между исходным соединением и катализатором предпочтительно составляет 1 г сек/см3-30 г сек/см3, более предпочтительно 1,5 г сек/см3-10 г сек/см3 и еще более предпочтительно 2,0 г сек/см3-5,0 г сек/см3 с точки зрения повышения степени конверсии исходного соединения и снижения стоимости оборудования.
[0068]
Продолжительность контакта между исходным соединением и катализатором относится к периоду времени, в течение которого исходное соединение и катализатор находятся в контакте друг с другом.
[0069]
Молярное соотношение циклобутена и фтороводорода
Когда активированный уголь или/и хромовый катализатор применяют в качестве катализатора, фтороводород в количестве предпочтительно приблизительно 0,1 моль-100 моль, более предпочтительно приблизительно 0,5 моль-75 моль, и еще более предпочтительно приблизительно 1 моль-50 моль реагирует с одним молем циклобутена, представленного формулой (2) (исходное соединение), с точки зрения затрат на реакцию и производительности.
[0070]
Давление в реакции в газовой фазе
Давление реакции в реакции циклобутена с фтороводородом предпочтительно составляет -0,05 МПа-2 МПа, более предпочтительно -0,01 МПа-1 МПа, и еще более предпочтительно от обычного давления до 0,5 МПа с точки зрения более эффективного проведения реакции присоединения фтороводорода. В настоящем изобретении, давление представляет собой избыточное давление, если не указано иначе.
[0071]
В реакции циклобутена с фтороводородом, реактор, в котором исходное соединение и катализатор (например, активированный уголь или хромовый катализатор) приводятся в контакт друг с другом и реагируют, не ограничивается с точки зрения формы и структуры, если реактор устойчив к температуре и давлению. Примера реакторов включают вертикальные реакторы, горизонтальные реакторы и многотрубные реакторы. Примеры материалов для реактора включают стекло, нержавеющую сталь, железо, никель и сплав железа и никеля.
[0072]
Примеры реакции в газовой фазе
Реакцию циклобутена с фтороводородом (реакцию присоединения фтороводорода) можно проводить в поточном режиме, в котором исходное соединение непрерывно добавляют в реактор, и целевое соединение непрерывно извлекают из реактора, или реакция можно проводить в периодическом режиме. Поскольку целевое соединение, остающееся в реакторе, напротив, позволяет реакции элиминирования продолжаться дальше, реакцию предпочтительно проводят в поточном режиме. На стадии реакции циклобутена с фтороводородом согласно настоящему изобретению, реакцию проводят в газовой фазе, особенно предпочтительно в газофазном режиме непрерывного потока, применяя реактор с неподвижным слоем. Реакция, приводимая в газофазном режиме непрерывного потока, может упростить оборудование, операции и т.д., и является также экономическо предпочтительной.
[0073]
Атмосфера, в которой проводят реакцию циклобутана с фтороводородом, предпочтительно представляет собой атмосферу, в которой присутствует инертный газ и/или фтороводород, с точки зрения подавления разрушения катализатора (например, активированного угля и хромового катализатора). Инертный газ представляет собой предпочтительно, по меньшей мере, один член, выбранный из группы, состоящий из азота, гелия, аргона и диоксида углерода. Из данных инертных газов азот является более предпочтительным от точки зрения снижения затрат. Концентрация инертного газа предпочтительно составляет от 0 до 50 моль% газообразного компонента, введенного в реактор.
[0074]
После завершения реакции циклобутена с фтороводородом (реакции присоединения фтороводорода), очищающую обработку можно необязательно проводить в соответствии со стандартным способом, получая циклобутан, содержащий атом фтора, представленный формулой (1).
[0075]
(3) Целевое соединение
Целевое соединение согласно настоящему изобретению представляет собой циклобутан, содержащий атом фтора, представленный формулой (1):
[0076]
[0077]
где X1, X2, X3, X4, X5 и X6 являются одинаковыми или отличными и представляют собой атом водорода, атом галогена или перфторалкильную группу.
[0078]
Примеры циклобутана, содержащего атом фтора, представленного формулой (1), которые будут получать, включают следующие.
[0079]
[0081]
Циклобутан, содержащий атом фтора, представленный формулой (1), представляет собой циклобутан, где X1 , X2, X3, X4, X5 и X6 являются одинаковыми или отличными и представляют собой атом водорода, атом галогена или перфторалкильную группу.
[0082]
В способе получения циклобутана согласно настоящему изобретению, реакцию присоединения фтороводорода проводят на исходном соединении на стадии реакции циклобутена, представленного формулой (2), с фтороводородом; например, циклобутен, представленный формулой (2), в качестве исходного соединения, более предпочтительно представляет собой циклобутен, где X1, X2, X3, X4 и X6 представляют собой атом фтора.
[0083]
Согласно следующей реакционной схеме, реакция предпочтительно представляет собой реакцию присоединения фтороводорода.
[0084]
[0085]
Целевое соединение более предпочтительно представляет собой циклобутан, содержащий атом фтора, представленный формулой (1), где X1, X2, X3, X4, X5 и X6 представляют собой атом фтора.
[0086]
Способ получения согласно настоящему изобретению обеспечивает получение циклобутана, содержащего атом фтора, представленного формулой (1), в качестве целевого соединения в промышленном масштабе с высокой селективностью превосходным способом.
[0087]
(4) Композиция, содержащая циклобутан, содержащий атом фтора
Способом, аналогичном выше, можно получить циклобутан, содержащий атом фтора, представленный формулой (1). Однако, как описано выше, циклобутан, содержащий атом фтора, представленный формулой (1), можно также получить в виде композиции, содержащей циклобутан, содержащий атом фтора, представленный формулой (1), и циклобутен, представленный формулой (2).
[0088]
Циклобутан, содержащий атом фтора, представленный формулой (1), содержащийся в данной композиции, предпочтительно представляет собой циклобутан, где X1, X2, X3, X4, X5 и X6 представляют собой атом фтора.
[0089]
В композиции, содержащей циклобутан, содержащий атом фтора, представленный формулой (1), согласно настоящему изобретению, циклобутан, содержащий атом фтора, представленный формулой (1), предпочтительно присутствует в количестве 99 моль % или более относительно суммарного веса композиции, принимаемого как 100 моль %.
[0090]
В композиции, содержащей циклобутан, содержащий атом фтора, представленный формулой (1), согласно настоящему изобретению, циклобутан, содержащий атом фтора, представленный формулой (1), предпочтительно присутствует в количестве 1 моль %-99,9 моль %, более предпочтительно 5 моль %-99,9 моль % и еще более предпочтительно 10 моль %-99,9 моль % относительно суммарного веса композиции, принимаемого как 100 моль %.
[0091]
Способ получения согласно настоящему изобретению дает циклобутан, содержащий атом фтора, представленный формулой (1), особенно с высокой селективностью, даже когда циклобутан, содержащий атом фтора, представленный формулой (1), получают в виде композиции, содержащей циклобутан. Таким образом, можно снизить количества компонентов, отличных от циклобутана, содержащего атом фтора, представленного формулой (1), в композиции. Способ получения согласно настоящему изобретению может снижать трудозатраты на проведение очистки для получения циклобутана, содержащего атом фтора, представленного формулой (1).
[0092]
Композиция, содержащая циклобутан, содержащий атом фтора, представленный формулой (1), согласно настоящему изобретению можно эффективно применять в ряде областей, таких как для травления газа для формирования современных микроструктур, таких как полупроводники и жидкие кристаллы, а также газ для нанесения, строительные блоки для органического синтеза, и очищающий газ, таким же способом, как с циклобутаном, содержащим фтор, представленным формулой (1), отдельно.
[0093]
Газ для нанесения относится к газу для нанесения устойчивого к травлению полимерного слоя.
[0094]
Строительные блоки для органического синтеза относятся к веществу, которое может служить предшественником соединения, который обладает высокоактивным скелетом. Например, реакция циклобутана, содержащего атом фтора, представленного формулы (1), согласно настоящему изобретение или композиции, содержащей циклобутан, содержащий атом фтора, с фторсодержащим органическим соединением кремния, таким как CF3Si(CH3)3, вводит фторалкильную группу, такую как группа CF3, и это превращает циклобутан или композицию в вещество, которое можно применять в качестве очистителя или фторсодержащего фармацевтического промежуточного соединения.
[0095]
Выше описаны варианты осуществления настоящего изобретения. Однако различные модификации вариантов осуществления и деталей можно делать, не ухода за пределы сущности и основной концепции формулы изобретения.
Примеры
[0096]
Ниже настоящее изобретение описано более подробно со ссылкой на примеры. Однако настоящее изобретение не ограничивается данными примерами.
[0097]
Пример
В примерах, в способе получения циклобутана, содержащего атом фтора, применяют циклобутен, представленный формулой (2), где X1, X2, X3 и X4 представляют собой атом фтора, в качестве исходного соединения.
[0098]
Согласно следующей реакционной схеме, реакцию присоединения фтороводорода проводят на циклобутене.
[0099]
[0100]
Целевое соединение представляет собой циклобутан, содержащий атом фтора, представленный формулой (1), где X1, X2, X3, X4, X5 и X6 представляют собой атом фтора.
[0101]
Пример 1 (1-1-1-5): Активированный уголь (катализатор) 10 г активированного угля (катализатор) помещали в трубку SUS (внешний диаметр: 1/2 дюйма) (реакционная пробирка). Катализатор применяли в реакции присоединения фтороводорода. Активированный уголь имел BET удельную площадь поверхности 850 м2/г. 10 г активированного угля (катализатор) добавляли в трубку SUS (внешний диаметр: 1/2 дюйма) (реакционная пробирка).
[0102]
Активированный уголь сушили при 200°C в течение 2 часов в атмосфере азота, и затем исходное соединение (cC4F6) циркулировали в реактор так, чтобы давленное было обычным давлением, и чтобы время контакта (W/F0) между циклобутеном cC4F6 (исходное соединение) и активированным углем (катализатор) составляло 2,0 г⋅сек/см3.
[0103]
Количество подаваемого фтороводорода составляло 1 моль или 15 моль на моль циклобутена cC4F6 (исходное соединение).
[0104]
Реакцию проводили в газофазном режиме непрерывного потока.
[0105]
Реактор нагревали до 150°C, 200°C, 250°C или 300°C, начиная реакцию присоединения фтороводорода. Через один час после начала реакции присоединения фтороводорода, собирали дистиллят, который прошел через колонку для снижения загрязнения.
[0106]
После этого, масс-спектрометрию проводили газовой хроматографией (торговое название: GC-2014, полученный Shimadzu Corporation) согласно газовой хроматографии-масс-спектрометрии (GC-MS), и структурный анализ на сонове ЯМР спектра, проводили, применяя ЯМР спектрометр (торговое название: 400YH, полученный JEOL).
[0107]
Результаты масс-спектрометрии и структурного анализа показали, что cC4F7H образуется в качестве целевого соединения. В примере 1-1, степень конверсии из cC4F6 (исходное соединение) составляла 0,364 моль %, и селективность (выход) для cC4F7H (целевое соединение) составляла 18,6 моль %.
[0108]
В примере 1-2, степень конверсии составляла 11,6 моль %, и селективность составляла 96,2 моль %.
[0109]
В примере 1-3, степень конверсии составляла 4,57 моль %, и селективность составляла 84,9 моль %.
[0110]
В примере 1-4, степень конверсии составляла 2,30 моль %, и селективность составляла 38,8 моль %.
[0111]
В примере 1-5, степень конверсии составляла 0,6 моль %, и селективность составляла 94,2 моль %.
[0112]
Пример 2 (2-1-2-8): хромовый катализатор (катализатор)
10 г оксида хрома, который содержит Cr2O3 в качестве основного компонента (катализатор) помещали в трубку SUS (внешний диаметр: 1/2 дюйма) (реакционная пробирка). Катализатор подвергали фторированию в качестве предварительной обработки перед применением в реакции присоединения, циркулируя безводный фтороводород в реакторе и устанавливая температуру реактора на 200°C-300°C. Фторированный оксид хрома извлекали и применяли в реакции присоединения. Фторированный оксид хрома имел BET удельную площадь поверхности 75 м2/г. 10 г фторированного оксида хрома (катализатор) помещали в трубку SUS (внешний диаметр: 1/2 дюйма; реактор).
[0113]
В атмосфере азота, фторированный оксид хрома сушили при 200°C в течение 2 часов, и исходное соединение (cC4F6H2) циркулировали в реакторе так, чтобы давление было обычным давлением, и так, чтобы продолжительность контакта (W/F0) между циклобутеном cC4F6 (исходное соединение) и фторированным оксидом хрома (катализатор) составляло 3,0 г сек/см3, 4,0 г сек/см3 или 5,0 г сек/см3.
[0114]
Количество подаваемого фтороводорода составляло 1 моль, 5 моль или 20 моль на моль циклобутена cC4F6 (исходное соединение).
[0115]
Реакцию проводили в газофазном режиме непрерывного потока.
[0116]
Реактор нагревали до 50°C, 200°C, 250°C, 300°C или 350°C, начиная реакцию присоединения фтороводорода. Через один час после начала реакции присоединения фтороводорода, собирали дистиллят, который прошел через колонку для снижения загрязнения.
[0117]
После этого, масс-спектрометрию проводили газовой хроматографией (торговое название: GC-2014, полученный Shimadzu Corporation) согласно газовой хроматографии-масс-спектрометрии (GC-MS), и структурный анализ на сонове ЯМР спектра, проводили, применяя ЯМР спектрометр (торговое название: 400YH, полученный JEOL).
[0118]
Результаты масс-спектрометрии и структурного анализа показали, что cC4F7H образуется в качестве целевого соединения. В примере 2-1, степень конверсии из cC4F6 (исходное соединение) составляла 0,942 моль %, и селективность (выход) для cC4F7H (целевое соединение) составляла 0,7 моль %.
[0119]
В примере 2-2, степень конверсии составляла 0,183 моль %, и селективность составляла 1,6 моль %.
[0120]
В примере 2-3, степень конверсии составляла 0,506 моль %, и селективность составляла 2,4 моль %.
[0121]
В примере 2-4, степень конверсии составляла 0,396 моль %, и селективность составляла 0,7 моль %.
[0122]
В примерах 2-5, степень конверсии составляла 0,924 моль %, и селективность составляла 4,2 моль %.
[0123]
В примере 2-6, степень конверсии составляла 1,37 моль %, и селективность составляла 3,0 моль %.
[0124]
В примере 2-7, степень конверсии составляла 1,62 моль %, и селективность составляла 2,0 моль %.
[0125]
В примере 2-8, степень конверсии составляла 2,87 моль %, и селективность составляла 0,2 моль %. [0126]
Сравнительные примеры 1 и 2
Согласно эксперименту в примерах, фтороводород подавали к циклобутену cC4F6 (исходное соединение), проводя реакцию без применения катализатора.
[0127]
Количество подаваемого фтороводорода составляло 20 моль на моль циклобутена cC4F6 (исходное соединение).
[0128]
Реакцию проводили в газофазном режиме непрерывного потока.
[0129]
Реактор нагревали до 200°C или 350°C, начиная реакцию присоединения фтороводорода. Через один час после начала реакции присоединения фтороводорода, собирали дистиллят, который прошел через колонку для снижения загрязнения.
[0130]
После этого, масс-спектрометрию проводили газовой хроматографией (торговое название: GC-2014, полученный Shimadzu Corporation) согласно газовой хроматографии-масс-спектрометрии (GC-MS), и структурный анализ на сонове ЯМР спектра, проводили, применяя ЯМР спектрометр (торговое название: 400YH, полученный JEOL).
[0131]
Результаты масс-спектрометрии и структурного анализа показали, что тогда как степень конверсии из cC4F6 (исходное соединение) составляла 0,801 моль % (сравнительный пример 1) или 0,695 моль % (сравнительный пример 2), образование cC4F7H (целевое соединение) не подтверждали.
[0132]
Таблица 1 ниже иллюстрирует результаты примеров. В таблице 1 продолжительность контакта (W/F0) относится к скорости, с которой циркулирует газообразное исходное соединение, то есть продолжительность времени, в течение которой катализатор и исходное соединение находятся в контакте друг с другом. Молярное соотношение HF/cC4F6 относится к количеству HF для применения (моль) на моль cC4F6.
[0133]
Таблица 1
* молярное соотношение HF/cC4F6: количество HF для применения на моль cC4F6
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦИКЛОБУТЕНА | 2019 |
|
RU2784315C1 |
| СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ГАЛОГЕНИРОВАННОГО АЛКЕНОВОГО СОЕДИНЕНИЯ И ФТОРИРОВАННОГО АЛКИНОВОГО СОЕДИНЕНИЯ | 2020 |
|
RU2793785C2 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛКАНОВОГО СОЕДИНЕНИЯ | 2020 |
|
RU2801356C1 |
| ФТОРИРОВАННЫЕ ПРОИЗВОДНЫЕ БИСВИНИЛОКСИМЕТАНА (ВАРИАНТЫ), ПОЛИМЕРЫ И СОПОЛИМЕРЫ НА ИХ ОСНОВЕ | 1995 |
|
RU2144044C1 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АМИДНОГО ПРОИЗВОДНОГО | 2009 |
|
RU2469025C2 |
| НОВЫЕ ПРОИЗВОДНЫЕ ПОРФИРИНОВ, В ЧАСТНОСТИ ХЛОРИНЫ И/ИЛИ БАКТЕРИОХЛОРИНЫ, И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ФОТОДИНАМИЧЕСКОЙ ТЕРАПИИ | 2005 |
|
RU2399622C2 |
| КОМПОЗИЦИЯ КАТАЛИЗАТОРА И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИЭТИЛЕНА | 2020 |
|
RU2785563C1 |
| СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПЕРФТОРАЛКИНОВОГО СОЕДИНЕНИЯ | 2019 |
|
RU2780974C1 |
| МЕТАЛЛООРГАНИЧЕСКИЕ КАТАЛИТИЧЕСКИЕ КОМПОЗИЦИИ | 2000 |
|
RU2237066C2 |
| КАТАЛИТИЧЕСКИЕ СОСТАВЫ, СОДЕРЖАЩИЕ ПОЛУМЕТАЛЛОЦЕНЫ, И ПРОДУКТЫ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ, ПОЛУЧЕННЫЕ С ИХ ПРИМЕНЕНИЕМ | 2009 |
|
RU2504556C2 |
Изобретение относится к способу получения циклобутана, представленного формулой (1): где X1, X2, X3, X4, X5 и X6 являются одинаковыми или отличными и представляют собой атом фтора или перфторалкильную группу, причем способ включает реакцию циклобутена, представленного формулой (2): где X1, X2, X3, X4, X5 и X6 определены выше с фтороводородом в присутствии катализатора в газовой фазе, где реакция циклобутена с фтороводородом представляет собой реакцию присоединения фтороводорода. Также изобретение относится к применению композиции, содержащей циклобутен. Использование предлагаемого изобретения позволяет получать циклобутан с высокой селективностью. 6 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 табл.
1. Способ получения циклобутана, представленного формулой (1):
где X1, X2, X3, X4, X5 и X6 являются одинаковыми или отличными и представляют собой атом фтора или перфторалкильную группу,
причем способ включает реакцию циклобутена, представленного формулой (2):
где X1, X2, X3, X4, X5 и X6 определены выше,
с фтороводородом в присутствии катализатора в газовой фазе,
где реакция циклобутена с фтороводородом представляет собой реакцию присоединения фтороводорода.
2. Способ по п. 1, где от 0,1 до 100 моль фтороводорода подают на моль циклобутена, представленного формулой (2), при проведении реакции.
3. Способ по п. 1 или 2, где катализатор представляет собой
катализатор, нанесенный на носитель,
где носитель выбран из группы, включающей углерод, оксид алюминия (Al2O3), диоксид циркония (ZrO2), оксид кремния (SiO2) и оксид титана (TiO2),
где углерод выбран из группы, включающей активированный уголь, аморфный углерод, графит и алмаз.
4. Способ по п. 1 или 2, где катализатор представляет собой
по меньшей мере один, выбранный из группы, состоящей из:
активированного угля,
хромовых катализаторов, выбранных из группы, состоящей из оксида хрома, фторированного оксида хрома и фторида хрома;
алюминиевых катализаторов, выбранных из группы, состоящей из оксида алюминия, фторированного оксида алюминия и фторида алюминия;
железных катализаторов, выбранных из группы, состоящей из оксида железа, фторированного оксида железа и фторида железа;
никелевых катализаторов, выбранных из группы, состоящей из оксида никеля, фторированного оксида никеля и фторида никеля; и
магниевых катализаторов, выбранных из группы, состоящей из оксида магния, фторированного оксида магния и фторида магния.
5. Способ по п. 1 или 2, где катализатор представляет собой
по меньшей мере один, выбранный из группы, состоящей из:
активированного угля,
хромовых катализаторов, выбранных из группы, состоящей из оксида хрома, фторированного оксида хрома и фторида хрома.
6. Применение композиции, содержащей циклобутан, полученный согласно способу по любому из пп. 1-5, в очищающем газе,
где циклобутан присутствует в количестве 99 моль % или более относительно суммарного веса композиции, принимаемого как 100 моль %,
и где циклобутан представлен формулой (1):
где X1, X2, X3, X4, X5 и X6 являются одинаковыми или отличными и представляют собой атом фтора или перфторалкильную группу.
7. Применение композиции, содержащей циклобутан, полученный согласно способу по любому из пп. 1-5, в газе травления,
где циклобутан присутствует в количестве 99 моль % или более относительно суммарного веса композиции, принимаемого как 100 моль %,
и где циклобутан представлен формулой (1):
где X1, X2, X3, X4, X5 и X6 являются одинаковыми или отличными и представляют собой атом фтора или перфторалкильную группу.
8. Применение композиции, содержащей циклобутан, полученный согласно способу по любому из пп. 1-5, в газе отложений,
где циклобутан присутствует в количестве 99 моль % или более относительно суммарного веса композиции, принимаемого как 100 моль %,
и где циклобутан представлен формулой (1):
где X1, X2, X3, X4, X5 и X6 являются одинаковыми или отличными и представляют собой атом фтора или перфторалкильную группу.
9. Применение композиции, содержащей циклобутан, полученный согласно способу по любому из пп. 1-5, в качестве строительного блока для органического синтеза,
где циклобутан присутствует в количестве 99 моль % или более относительно суммарного веса композиции, принимаемого как 100 моль %,
и где циклобутан представлен формулой (1):
где X1, X2, X3, X4, X5 и X6 являются одинаковыми или отличными и представляют собой атом фтора или перфторалкильную группу.
10. Применение по любому из пп. 6-9,
где циклобутан, представленный формулой (1), представляет собой фторсодержащий циклобутан, выбранный из группы, состоящей из следующих соединений:
| CN 107721810 A, 23.02.2018 | |||
| JP 2015533029 A, 16.11.2015 | |||
| JP 2018533607 A, 15.11.2018 | |||
| JP 2008239552 A, 09.10.2008 | |||
| Струг | 1985 |
|
SU1342429A3 |
| JP 2012188359 A, 04.10.2012 | |||
| RU 2008122213 A, 27.04.2010. | |||
