[发明专利]制造2,3,3,3-四氟丙烯的方法

说明书

对相关申请的交叉引用

本申请要求2011年9月30日提交的临时申请序号61/541,744的优先权，其内容经此引用并入本文。

发明领域

本发明涉及制备氟化有机化合物的方法，更特别涉及制备氟化烯烃的方法，再更特别涉及制造2,3,3,3-四氟丙烯（HFO-1234yf）的方法。

发明背景

氢氟烯烃（HFO），如四氟丙烯（包括2,3,3,3-四氟丙烯（HFO-1234yf））现在已知是有效的制冷剂、灭火剂、传热介质、推进剂、发泡剂、起泡剂、气体电介质、消毒剂载体、聚合介质、微粒去除液、载液、抛光研磨剂、置换干燥剂和动力循环工作液。不同于氯氟烃（CFC）和氢氯氟烃（HCFC）——两者都可能破坏地球臭氧层，HFO不含氯并因此对臭氧层不构成威胁。HFO-1234yf还已表明是具有低毒性的低全球变暖化合物，因此可满足对汽车空调中的制冷剂的越来越严格的要求。因此，含有HFO-1234yf的组合物属于被开发用于许多上述用途的材料。

制备HFO的几种方法是已知的。例如，美国专利No. 4,900,874（Ihara等人）描述了通过使氢气与氟化醇接触制造含氟烯烃的方法。尽管这看起来是相对高产率的方法，但氢气在高温下的商业规模操作是危险的。商业生产氢气，如建造现场氢气站的成本也在经济上昂贵。

美国专利No. 2,931,840（Marquis）描述了通过氯甲烷和四氟乙烯或氯二氟甲烷的热解制造含氟烯烃的方法。这种方法是相对低产率的方法并且极大百分比的有机原材料被转化成不想要和/或不重要的副产物，包括大量的炭黑，其倾向于使该方法中所用的催化剂失活。

已经描述了由三氟乙酰丙酮和四氟化硫制备HFO-1234yf（参见Banks等人，Journal of Fluorine Chemistry, Vol. 82, Iss. 2, 第171-174页（1997））。美国专利No. 5,162,594（Krespan）也公开了其中使四氟乙烯与另一氟化乙烯在液相中反应产生多氟烯烃产物的方法。

显示氟化烯烃形成的其它现有技术包括美国专利Nos. 8,071,825、8,058,486和8,084, 653，它们的内容都经此引用并入本文。

但是，仍然需要生产氢氟烯烃，如HFO-1234yf的经济的方式。本发明尤其满足这一需要。

发明概述

本发明部分涉及令人惊讶的发现，即用于制造HFO，如2,3,3,3-四氟丙烯（HFO-1234yf）的汽化的起始或中间进料流的氟化过程中的高温会导致(a) 该方法中所用的催化剂的不稳定性和失活，(b) 降低的化合物选择性，和/或(c) 不合意的副产物或杂质的增加。因此，一方面，本发明提供一个或多个用于控制反应温度以延长催化剂寿命和改进反应效率的工艺步骤。

本发明的另一方面部分涉及进一步的发现，即用于制造HFO，如2,3,3,3-四氟丙烯（HFO-1234yf）的汽化的起始或中间进料流的氟化过程中的高温和高压也会导致(a) 该方法中所用的催化剂的不稳定性和失活，(b) 降低的化合物选择性，和/或(c) 不合意的副产物或杂质的增加。

一方面，本发明涉及如下制备2-氯-3,3,3-三氟丙烯的方法：提供包括至少一种式I的化合物的起始组合物

CX₂=CCl–CH₂X (I)

其中X独立地选自F、Cl、Br和I，条件是至少一个X不是氟，并使所述起始组合物与氟化剂接触以产生包含2-氯-3,3,3-三氟丙烯的最终组合物。在某些实施方案中，至少一种式I的化合物具有至少一个氯作为X。在进一步实施方案中，至少一种式I的化合物在各X位置具有氯。在再进一步实施方案中，至少一种式I的化合物包括1,1,2,3-四氯丙烯。