[发明专利]生产氯化烷烃的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生产氯化烷烃的方法。所述方法能够在单反应器系统中添加多个氯原子，因此，特别适合用于生产例如四和五氯化烷烃。

背景技术

氢氟烃(HFC)产品广泛地用于许多应用，包括致冷、空气调节、泡沫膨胀、和作为用于气溶胶产品包括医用气溶胶装置的推进剂。虽然已经证明HFC比它们所替代的氯氟烃和氢氯氟烃产品更为气候友好，但现在已经发现它们表现出明显的全球变暖潜力(GWP)。

对当前氟烃产品的更可接受的替代品的研究已经引起氢氟烯烃(HFO)产品的出现。相对于它们的前任，预期HFO以与HFC相比对臭氧层更小或没有有害影响以及它们较低的GWP的形式，对大气施加较小的影响。有利地，HFO还表现出低可燃性和低毒性。

因为HFO的环境和进而经济重要性已经显现，因此对在它们的生产中使用的前体存在需求。许多合乎期望的HFO化合物，例如2,3,3,3-四氟丙-1-烯或1,3,3,3-四氟丙-1-烯，通常可以利用氯烃原料并且特别是高度氯化烷烃例如四和五氯烷烃来生产。

不幸的是，这些高级氯化物已经证明难以使用可接受的工艺条件并以商业上可接受的区域选择性和收率来制造。例如，生产五氯丙烷的常规方法提供了对期望的五氯丙烷异构体、即1,1,2,2,3-五氯丙烷的不可接受的选择性，利用次优的氯化剂，需要使用高强度工艺条件和/或催化剂体系，所述工艺条件和/或催化剂体系难以用于大规模生产工艺和/或限于每程反应添加单个氯原子，因此必须重复直到已经添加了期望的氯原子数为止，每个额外的步骤需要额外的资本、能量和其他成本投入。

因此，提供在致冷剂及其他商业产品的合成中可用作原料的氯烃前体的改进的生产方法，将是合乎期望的。更具体地，这样的方法如果它们相对于常规方法提供更高的区域选择性、利用最佳的氯化剂、要求低强度的工艺条件、利用更适应用于大规模方法的催化剂体系和/或引发剂、或与常规方法相比能够每程反应添加多个氯原子，则将提供超越现有技术状态的改进。

发明内容

本发明提供生产高度氯化烷烃的有效方法。更具体而言，所述方法利用一种或多种非金属碘化物、或至少一种超价(hypervalent)碘物质的其他非金属前体、和/或低水平单质碘作为向烷烃添加多个氯原子的催化剂，理想地，作为还包含至少一种路易斯酸(Lewis acid)的混合催化剂体系的一部分。与常规方法相比，利用非金属碘化物是有利的，因为非金属碘化物不像单质碘在常规水平下使用时那样具有腐蚀性或易挥发，因此更容易和方便地整合入大规模制造工艺中。因为采用了低强度工艺条件，例如低温、环境压力和最短的反应器停留时间，从而提供了进一步成本节约。

在一个方面，本发明提供了生产氯化烷烃的方法。所述方法包括用包含一种或多种非金属碘化物、和/或小于10,000ppm单质碘和至少一种路易斯酸的混合催化剂体系，催化添加至少两个氯原子至烷烃和/或烯烃。虽然非金属碘化物用作催化剂体系的一部分，而在一些有利的实施方式中，没有向所述起始氯化烷烃和/或烯烃添加碘。在一些实施方式中，所述一种或多种非金属碘化物可以包含芳基碘、亚碘酰化合物、碘代卤(iodohalogens)或这些的组合。在一些实施方式中，使用的单质碘(如果使用的话)的浓度可以从1ppm至5000ppm，或从5ppm至1000ppm，或从10ppm至100ppm。氯原子的来源可以包括氯气、磺酰氯或这些的组合，并且在一些实施方式中包括磺酰氯，其还可以充当稀释剂或溶剂以及氯源。所述烷烃和/或烯烃可以起初是未氯化的，或者，可以已经包含氯原子，并且可以包含任何数量的碳原子。

具体实施方式

本说明书提供了某些定义和方法，以更好地限定本发明和指导本领域的普通技术人员实施本发明。对于具体的术语或短语提供或没有提供定义不意味着暗示任何特别的重要性、或没有重要性。确切地说，并且除非另有说明，术语将按照相关领域普通技术人员常规的用法理解。

术语“第一”、“第二”等等在本文中使用时不表示任何次序、量或重要性，而是用来区分一个要素与另一个。同样，不带数量指示的指称物不表示量的限制，而是表示存在至少一个所指称项，并且术语“前面”、“背面”、“底部”和/或“顶部”，除非另外注明，仅仅用于描述方便起见，并不限于任何一个位置或空间定向。