Способ получения бензотрифторида Советский патент 1977 года по МПК C07C25/14 C07C17/20 

1

Изобретение относится к полученшо бензотрифторида, который широко применяется в промышленности основного органического синтеза.

Известен способ получения бензотрифтори- 5 да взаимодействиембенаотрихпорида с фтористым водородом. Целевой продукт получают с низким выходом; детальное описание тех- нологических параметров процесса отсутствует 1 .JO

Известен также способ получения бензотрифторида взаимодействием бензотрихлорида с фтористым водородом при температуре 2О-60 С и- давлении 3-20 ат, при перемешивании мешалкой с числом оборотов 80- jj 1ОО об/мин. Процесс ведут при 3-4-кратном избытке фтористого водорода от теоретически необходимого количества. Выход целевого продукта 92-96% 2 .

Необходимость использования большого 20 избытка фтористого:водорода от теоретически необходимого количества приводит к тому, что в реакционном объеме присутствует большое количество реакционной массы, что тсебует громоздкое оборудование. Кроме 25

того, вОхЗникает необходимость регенерации непрореагировавшего фтористого водорода. Все это в I целом усложняет технологию процесса.С целью уменьшения расхода фтористого водорода до 1,0-1,1-кратного количества в расчете на стехиометрическое, предлагают вести процесс при 85-100 С и давлении 20-45 ат, в присутствии катализатора - смеси хлористого алюминия и активированного угля при, соотношении 1:2,5-3, взятого в количестве 1-1ОО ррм в расчете на бензотрихлорвд, при перемешивании, охарактеризованном ЧИСЛОМ Рейнольдса 65000-100ООО,

Предпочтительно использовать смесь хлористого алюминия и активизированного угля при соотношении 1:2,7-2,9.

Желательно катализатор брать в количестве 40-70 ррм в расчете на бензотрихлорид.

Предпочтительно вести -процесс под давлением 35-4О ат.

. Желательно вести процесс при перемешивации. охарактеризованном числом Рейнольдса 80бОО-9ОООО.

Катализатор, согласно иэобретеншо, получают из хлористого алюминия и активированного угля путем взмучивания в водной соляной кислоте с последующим высушиванием и активированием при температуре окол о 300 С. Процесс можно осуществить в автоклаве, снабженном мешалкой. К бензотрихлориду после:его введения в реактор целесообразно прибавлять фосфортрихлорнд в количестве около 1 вес.% в пересчете на количество исходного продукта. с1юсфортрихлорид прибавляют для уп.ап чия возможного незначительного содержания веды, вследствие чего получают лучший выход | продукта.

После прибавления катализатора и фтористого водорода в 1,0-1,1-кратном количестве от стехиометрического компоненты реакции доводят до .85-100 С. Целесообразно выдерживать температуру от 90 до 95 С. При температуре выше 10О С катализатор быстро теряет активность, а при температуре ниже 85 С - еще не обладает полной активностью. Давление в реакторе доводят до 20-45 ат, целесообразно выдерживать давление от 35 до 40 ат,.

Для успешного осуществления реакции компоненты реакции надо сильно перемещивать. Степень перемешивания характеризуется числом Рейнольдса

., tt-d

Kt

е- -О «

где п - число оборотов мешалки; d - диаметр мешалки; - кинематическая вязкость.

Для нюкеслед щйх примеров (f 4,5 см;

2,94 1О м2/сек в Примерах 1-3 па 60О об/мин; в примерах 4 и 5 tl 750 об/мин. Получаемые при этом численные значения для Не согласно изобретению составляет 65000-100000, предпочтительно 8ОООО-900ОО.:

Согласно изобретению достаточно применять фтористый )|водород в стехиометрическом количестве., Получают Выход бензотрифторида около 93% при конверсии фтористого водорода 96-97%. Если применяют незначительный избыток фтористого водорода, мак симально 10% в пересчете на необходимое стехиометрическое количество, то выход бензотрифторида составляет около 99% при конверсий фтористого водорода около 93%.

Незначительные количества непрореагировавшэго фтористого водорода удаляют из реакционной массы вместе с образующимся хлористым водородом. Фтористый всшород на повторную переработку не возбращают, так как минимальные количества непрореаги- ровавшего фтористого воаорода удаляют полностью из реакционного сосуда вместе с образующимся хлористым водородом. .

Спрсоб согласно изобретению можно осуществлять и непрерывно,- при этом процесс ведут в первом реакционном сосуде при описанных условиях до определенной степени взаимодействия компонентов реакции, а затем реакционную смесь помешают во вторюй реакционный сосуд й работают при тех же самых условиях до полного завершения процесса. Вместо второго реакционного сосуда можно применять трубопровод.

Предлагаемый способ сокращает время реакции. Оптимальное взаимодействие и оп- тимапьный;выход получают в течение 5575 мин., время реакции составляет около 70; минут.

П р и м е р 1, В автоклав из стали емкостью 1 л, снабженный охлаждаемым рассолом обратным холодильником, помещают 391 г дистиллированного бензотрихлорша и нагревают до 95 С. Затем прибавляют при перемешивании 12О г фтористого водорода и 50 ррм катализатора, весовое соотношение хлористого алюминия и активированного угля 1:2,7, Давление доводят до 40 ат

Образующийся в процессе взаимодействия хлористый водород после его нр01хождения через холодильник непрерывно вдувают через регулирующий клапан постоянного давления в скруббер. Через 70 мин после начала реак|ции продукт выдувают через донный клапан, промывают его водой и высушивают. Анализ при помсхци газовой хроматографии показывает, что органический продукт содержит 92,8% бензотрифторида и 7,2%oL,ei. -дифторtt-хлортолуола. Число Рейнопьдса 65000.

Пример 2. Процесс ведут согласяо примеру 1, прибавляют 50 ррм катализатора, растворенного в 3 г фосфортрихлорида. Анализ при помсиди газовой хроматографии показывает, что органический продукт содержит 94,3% бензотрифторида и 5,7% ot ,et -дифтор- сС -хлортолуола. Число Рейнольдса 65000.

; П р И М е р 3. Применяют незначительный избыток фтористого водорода, который составляет 7,5% в пересчете па необходимое стезСнометрическое количество, 1Со;1..1чесгпо используемого катализатора составляет 50 ррм, весовое соотношение хлористс о а/1юминия и активированного тля 1:2 -1. Анализ при помощи газовой хроматографии пока,зывает, что органический продук содержит 98,8% бензотрифторида и 1,2%сС,е(.-дифторЫ. -хлортолуола. Число Рейнольдса 65000.

П р и м е р 4. Процесс ведут согласно примеру 1, однако прибавляют 15 ррм катализатора, {эастворейного в 3 г фосфортрнхлорида. Давление в реакторе 25 ат. Продукт содержит 91,9% бензотрифторида и 8,1% ot, с, -дифтор- ol. -хлортолуола. Чис.0 Рейнольдса составляет 86000. П р и м е р 5. Поступают согласно примеру 1, однако прибавляют 100 ррм каталя затора согласно изобретению, растворенного в b г фосфортрихпорида. Продукт содержит 94,6% бензотрихлорида и 5,4% оС.Л-дифтороС -хлортолуола. Число Рейнольдса составляет 86000. Формула изобретения 1. Способ получения бензотрнфторида взаимодействием бензотркхлорида с фтористым водородом при повышенной температуре и давлении, при перемешивании, отличающийся тем, что, с целью уменьшения расхода фтористого водорода до 1,0-1,1 -кратного количества в расчете на стехяометрическое, процесс ведут при 85100°С и давлении 20-45 ат, в присутствии катализатора-смеси хлористого алюми ния и активированного угля при соотношении 1:2,5-3, взятого в количестве 101ОО , ррм в расчете на бензотрихлорид, пр перекрещивании, охарактеризованном числом Рейнольдса 65000-100000. 2.Способ по п. 1, о т л и ч а ю ш и йс я тем, что используют смесь хлористого алюминия и активированного угля при соотношении 1:2,7-2,9, 3.Способ пб пп. 1-2, отличающ и и с я тем, что катализатор берут в количестве 4О-70 ррм в расчете на бензотрихлорид. 4.Способ по пп.1-3, отличающийся тем, что процесс ведут под давлением 354. 40 ат. 5.Способ по пп.1-4, отличающ и и с я тем, что процесс ведут при перемешивании, .охарактеризованном числом Рейнольдса 800ОО-9ОООО. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Губен-Вейль, Методы органической химии, т.5/3, Штудгарт. 1962, с. 1212. Патент ФРГ 2161995, кл. 12о,2/01 2О.06.1973.