[发明专利]用于制备氢卤代丙烷和氢氟代丁烷的催化方法

说明书

发明背景

技术领域

本发明通常涉及将铝催化剂用于将卤烃沿着氟代烯烃的碳-碳双键进行加成的方法。

相关技术描述

卤代化合物，特别是氟代的化合物，例如碳氟化合物和氢氟烃，已经被广泛的用于工业中作为制冷剂、溶剂、清洁剂、发泡膨胀剂、气溶胶推进剂、传热介质、电介质、灭火剂、杀菌剂和动力循环工作流体。这里需要新的生产卤代化合物的制备方法。

使用氯氟化铝作为催化剂将二卤二氟甲烷加成到氟代烯烃上的方法已经被美国专利No.5488189所描述。

使用改性氯化铝催化剂将CHCl₂F加成到CF₂＝CF₂的方法已经被美国专利No.5157171所描述。虽然相当有效，但是这些方法的产物是氯氟烃的各种各样的混合物，包括氢氯氟烃的构型异构体。因此，需要一个分离步骤来获得商业上可行的氢氟烃产物。对于氢氟代丙烷或者氢氟代丁烷的生产而言，还需要一个卤素交换反应来将该氢氯氟烃转化为氢氟烃。典型的卤素交换反应在液相反应中需要SbF₅催化剂，或者在气相反应中需要高温。总之，目前使用的分离步骤和卤素交换步骤二者提高了成本，并降低了整个氢氟代烷烃生产方法的产率。因此，本领域需要用于生产氢氟烃，特别是氢氟代丙烷和氢氟代丁烷的新的制备方法。

发明概述

已经提供了一种方法来生产氢卤代丙烷或者氢氟代丁烷。该方法包括在铝催化剂存在下将氢氟代甲烷与氟代烯烃进行反应来生产氢卤代丙烷或者氢氟代丁烷。该氢氟代甲烷是CH₂F₂或者CH₃F。该氟代烯烃是CF₂＝CF₂、ClFC＝CF₂或者CF₃CF＝CF₂。

前述的一般性的说明以及下面的详细描述是示例性的，并且仅仅是为了解释，而并非对于在附加的权利要求书中所定义的本发明的限制。

发明详述

在对下述的实施方案进行详细说明之前，定义或者澄清某些术语。

术语“氢氟代甲烷”目的是表示一种部分氟代的甲烷，其选自CH₂F₂和CH₃F。

术语“氟代烯烃”目的是表示一种氟代烯烃，其选自CF₂＝CF₂、ClFC＝CF₂和CF₃CF＝CF₂。

术语“氢卤代丙烷”目的是表示一种丙烷，其中部分的氢被卤素所取代。在本发明的一种实施方案中，氢卤代丙烷是氢氟代甲烷和全卤代乙烯之间的反应产物，并且其选自CF₃CF₂CH₂F、CF₃CF₂CH₃、CF₃CFClCH₂F、CF₃CFClCH₃、CF₂ClCF₂CH₂F和CF₂ClCF₂CH₃。

术语“氢氟代丁烷”目的是表示一种丁烷，其中部分的氢被氟所取代。在本发明的一种实施方案中，氢氟代丁烷是氢氟代甲烷和CF₃CF＝CF₂之间的反应产物，并且其选自CH₂FCF(CF₃)₂和CH₃CF(CF₃)₂。

术语“铝催化剂”目的是表示通式AlCl_3-mF_m或者AlBr_3-nF_n的催化剂，其中m是大约1.0-3，n是大约2.7-3。

在本发明的一种实施方案中，铝催化剂是AlF₃。AlF₃是一种已知的化合物，并且它的制备方法已经被例如S.Rudiger等人在J.Sol-GelSci.Techn.第41卷(2007)299-311中所公开，其在此全文引入作为参考。

在本发明的另外一种实施方案中，铝催化剂是改性氯化铝。

在本发明的另外一种实施方案中，铝催化剂是改性溴化铝。