[发明专利]用于氟碘代烷制备工艺的催化剂的预处理和再生的方法

说明书

技术领域

本发明涉及制备氟碘代烷烃的方法。本发明另外涉及用于氟碘代烷烃制备工艺的催化剂的预处理和再生的方法。

背景技术

三氟碘代甲烷(CF₃I)和五氟碘代乙烷(C₂F₅I)已被用作制备氟化物时的合成中间体。三氟碘代甲烷还被认为是三氟溴代甲烷灭火剂的替代品，并且其与氢氟烃的共混物可作为具有低全球变暖潜力的制冷剂。

三氟碘代甲烷和五氟碘代乙烷可通过碘与三氟甲烷(CF₃H)、五氟代乙烷(CF₃CF₂H)或三氟醋酸(CF₃COOH)在固体催化剂作用下以及有或者没有氧存在下进行反应而制备得到。在所述反应中一起加入氧降低由催化剂表面形成碳而导致的催化剂失活的水平和/或速率。然而，氧的一起加入对防止催化剂失活并非完全有效。催化剂遇到的另一个问题是要达到平稳反应状态需要冗长的诱导期(induction period)。

人们希望找到制备碘氟代烷烃的方法，其表现出降低的催化剂失活水平和/或速率。另外还希望找到对催化剂进行预处理的方法，使得诱导期被缩短。此外，由于催化剂容易在反应中失活，极希望有将用过的催化剂进行再生的方法，使其恢复最初的活性。

发明内容

根据本公开，存在一种制备由结构式CF₃(CF₂)_n-I表示的氟碘代烷烃的方法，其中n为0或1。该方法包括将碘源与由结构式CF₃(CF₂)_n-Y表示的化合物进行反应的步骤，其中Y选自H、Cl、Br和COOH，且其中n是0或1。该反应在约100℃到约750℃的温度，约0.001到约100atm的压力，在固体催化剂存在下，且接触时间为0.001秒到约300小时的条件下进行。将催化剂进行下列之一或者两者的处理：

a)通过与选自氟化氢、三氟甲烷、氢、碘化氢、碘、氟和氧的气体接触，在反应前对催化剂进行处理(预处理)，其中所述接触在足以缩短催化剂的诱导期的温度和接触时间下进行；

b)在反应后，通过与选自氟化氢、氢、氟、氧或者空气的气体接触，在足以再生该催化剂的温度和接触时间下对催化剂进行处理(再生)。

具体实施方式

本公开公开了用在氟碘代烷烃，诸如三氟碘代甲烷(CF₃I)和五氟碘代乙烷(C₂F₅I)的制备方法中的催化剂的预处理和再生方法。该方法可以提高反应转化率，提高对特定的所需产品化合物的选择性，以及缩短或者消除催化剂的诱导期。该预处理和再生方法可在氟碘代烷烃的制备工艺中被单独使用，或者彼此结合使用。

本公开的工艺方法在下面结构式所表示的氟碘代烷烃化合物的制备中是有用的：

CF₃(CF₂)_n-I

其中n是0或1。优选的氟碘代烷烃化合物包括三氟碘代甲烷和五氟碘代乙烷。

氟碘代烷烃化合物由碘源与由结构式CF₃(CF₂)_n-Y代表的前体化合物进行反应而制备，其中Y选自H、Cl、Br和COOH，其中n是0或1。结构式CF₃(CF₂)_n-Y代表的前体化合物可以是，例如CF₃H(三氟甲烷)、CF₃CF₂H(1，1，1，2，2-五氟乙烷)、CF₃COOH(三氟乙酸)、CF₃Cl(一氯三氟甲烷)、CF₃Br(一溴三氟甲烷)及其组合。有用的碘源包括I₂(碘)、HI(碘化氢)、ICl(氯化碘)、IF₅(五氟化碘)、CI₄(四碘代甲烷)及其组合。该方法可任选地将稀释剂，诸如惰性气体、CO、CO₂、水、有机溶剂或其混合物与反应物一起使用。稀释剂指的是用于稀释和运载反应物的惰性气体或液体。