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JP6449791B2 - クロロアルカンの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、クロロアルカンの製造方法に関し、特に、トリ−、テトラ−及びペンタクロロアルカンの製造方法に関する。
ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）製品は、冷蔵、空気調節、発泡、および医療用エアロゾル装置などのエアロゾル製品用噴射剤として、多くの用途で広く使用されている。ＨＦＣは、それが代替したクロロフルオロカーボン及びハイドロクロロフルオロカーボン製品よりも気候にやさしいことがわかっているが、現在では、これらはかなりの地球温暖化係数（ＧＷＰ）を示すことが判明している。
現在のフルオロカーボン製品より許容可能な代替物質の探索により、ハイドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）製品の出現がもたらされた。ＨＦＯは、それ以前の製品と比べ、オゾン層に対する有害な影響が小さい又は全くない形態をとって環境に及ぼす影響が小さいこと、また、ＨＦＣに比してＧＷＰが低いことが期待されている。有利には、ＨＦＯは可燃性が低く、低毒性である。
ＨＦＯの環境面、ひいては経済面での重要性が高まるにつれ、その製造に使用される前駆体の需要も出てきている。多くの望ましいＨＦＯ化合物、例えば、２,３,３,３−テトラフルオロプロパ−１−エン又は１,３,３,３−テトラフルオロプロパ−１−エンなどは、一般に、クロロカーボンを使用して製造してよく、特に、高級クロロアルカン、例えば、トリ−、テトラ−及びペンタクロロアルカンを使用して製造してよい。
残念なことに、これらの高級塩化物は、許容される工程条件を使用し、かつ、商業的に許容できる位置選択性及び収率で製造することは困難であった。例えば、トリクロロプロパン（例えば、米国特許第２,１１９,４８４号及び米国特許第４,０５１,１８２号に開示されているものなど）の従来の製造方法では、所望のトリクロロプロパン異性体に対する選択性は受け入れ難く、また、最適下限の塩素化剤を使用しており、その上／又は高価な触媒系及び／又は開始剤を使用しなくてはならない。トリクロロプロパンに対する選択性が最適下限であるため、所望の高級クロロアルカン、例えば、テトラ−及びペンタクロロアルカンに対する選択性がよりいっそう低下してしまうことが多い。
したがって、冷媒などの市販製品の合成における供給原料として有用なクロロカーボン前駆体を製造する改善された方法を提供することが望ましいであろう。より具体的には、かかる方法により、従来方法に比して高い位置選択性の提供、最適な塩素化剤の使用、並びに／又は安価な触媒系及び／又は開始剤の使用が実現されれば、現在の技術に改善がもたらされるであろう。
本発明は、クロロアルカンの効率的な製造方法を提供する。より詳しくは、かかる方法では、テトラ−及びペンタクロロアルカンを高い選択性をもって製造するためにトリクロロアルカンを使用する。いくつかの実施形態では、その方法に１,１,２−トリクロロプロパンを有利に使用するが、これは、実施形態によっては１,２−ジクロロプロパンのイオン性塩素化を介してその場で製造できる。所望の出発原料を最初に脱塩化水素化するので、結果として、その方法の例えば、１,１,１,２,２−ペンタクロロプロパンに対する選択性が、塩素化ステップのみを使用する従来の方法より向上する。
ある態様では、本発明は、１種以上のトリクロロアルカンからテトラ−及び／又はペンタクロロアルカンの製造方法を提供する。トリクロロアルカンは、炭素原子３〜６個、又は炭素原子３〜５個、又は炭素原子３〜４個、又は炭素原子３個を含み、望ましくは、ビシナル塩素原子を含む。いくつかの実施形態では、トリクロロアルカンは１,１,２−トリクロロプロパンを含む。
本方法は、１種以上のトリクロロアルカンを、第１塩素化ステップに供するのではなく、トリクロロアルカンの脱塩化水素化を最初に行うことを含む。この最初の脱塩化水素化は、触媒的にではなく、望ましくは、苛性物の存在下で実施する。トリクロロアルカンは、ジクロロアルカン、例えば、１,２−ジクロロプロパンをイオン性塩素化することによりその場で有利に製造してよい。トリクロロアルカンを脱塩化水素化した生成物流を順次塩素化に供し、さらに／又はさらなる脱塩化水素化ステップに供する。いくつかの実施形態では、最初の脱塩化水素化後の全ステップは塩素化ステップでよく、又は本方法は、塩素化ステップと脱塩化水素化ステップとの組み合わせ、例えば交互の組み合わせを含んでよい。
本方法内の塩素化ステップのいずれか又は全てをイオン性塩素化触媒の存在下で実施してよい。好適なイオン性塩素化触媒としては、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）、ヨウ素（Ｉ２）、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ３）、硫黄、五塩化アンチモン、三塩化ホウ素、１種以上のランタンハロゲン化物、１種以上の金属トリフラート、又はこれらの組み合わせなどのルイス酸が含まれる。いくつかの実施形態では、任意のイオン性塩素化を、望ましくは、塩化アルミニウムの存在下で行ってよい。塩素、塩化スルフリル（ＳＯ２Ｃｌ２）又はこれらの組み合わせを、任意、一部、又は全ての塩素化ステップで塩素化剤として使用してよい。いくつかの実施形態では、１以上の塩素化を、例えば、塩化メチレン、四塩化炭素、及び／又は１,１,２,３−テトラクロロプロパンなどの溶媒の存在下で実施してよい。
本方法で使用する第１及び／又はさらなる任意の脱塩化水素化を、望ましくは液相で実施するが、１種以上の化学塩基、苛性物、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、又はこれらの組み合わせの存在下で実施してよい。相間移動触媒を使用してもよく、それらの好適例としては、四級アンモニウム塩及び四級ホスホニウム塩が挙げられる。
トリクロロアルカンの液相での脱塩化水素化は高度に選択的であるため、結果として、従来のクロロアルカン製造方法でこの中間体を塩素化する場合と比較して、製造方法において使用する分離又は精製ステップ数を削減することができる。いくつかの実施形態では、脱塩化水素化ステップと塩素化ステップとの間の精製ステップが不要になり得る。
本方法により、いかなるクロロアルカンも製造できるが、クロロアルカンは冷媒を製造する他方法における供給原料として重要であるため、１,１,１,２,２−ペンタクロロプロパンの製造についていくつかの実施形態で熟考する。
図１は、一実施形態の方法を図式で示す。 図２は、別の実施形態の方法を図式で示す。 図３は、別の実施形態の方法を図式で示す。
本願明細書は、本発明をよりよく定義し、本発明の実施において当業者を導くための、いくつかの定義及び方法を提供する。特定の用語又は語句についての定義の有無は、いかなる特定の重要性を示すことを意図するものではない。むしろ、特に断りのない限り、用語は、関連分野の当業者による慣例的用法にしたがって理解されるべきである。
本明細書で使用する「第１」、「第２」などの用語は、順序、数量、又は重要性を示すものではなく、むしろ、ある要素を別の要素と区別するために使用される。また、「ａ」及び「ａｎ」という語は、数量の限定を示すものではなく、むしろ、少なくとも１つの参照される項目の存在を示し、用語「正面」、「背面」、「底部」、及び／又は「頂部」は、特に断りのない限り、あくまで説明の便宜上使用されているもので、いずれか１つの位置又は空間的配向に限定するものではない。
範囲が開示されている場合、同一の成分又は特性を対象とする全ての範囲の端点が包含され、独立して組み合わせ可能である（例えば、「最大２５ｗｔ％、又は、より具体的には、５ｗｔ％〜２０ｗｔ％」の範囲というとき、範囲「５ｗｔ％〜２５ｗｔ％」の両端点及び全ての中間値が包含される）。
本明細書で使用する場合、転化率（％）は、流入する流れに対する、反応器内における反応物質のモル又は質量流の変化の比を指すことを意味し、一方、選択率（％）は、反応物質のモル流量の変化に対する反応器内の生成物のモル流量の変化の比を意味する。
明細書全体を通して「一実施形態（ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」又は「ある実施形態（ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」とは、一実施形態と関連して記載されている、特定の特徴、構造、又は特性が少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、明細書全体を通してさまざまな箇所に出現する「一実施形態では（ｉｎ ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」又は「ある実施形態では（ｉｎ ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」という語句の出現は、必ずしも同一の実施形態を指しているわけではない。さらに、かかる特定の特徴、構造、又は特性を、１つ以上の実施形態において任意の好適な方法で組み合わせてよい。
本発明は、クロロアルカンの効率的な製造方法を提供する。本願方法は、高い位置選択性で、１種以上のトリクロロアルカンを反応させ、テトラ−及び／又はペンタクロロアルカンを得ることを含む。より詳しくは、本願方法は、従来方法の場合のようにトリクロロアルカンの塩素化を最初に行うのではなく、脱塩化水素化を最初に行う。対応する１,１−ジクロロアルケンに対する選択性が向上し、さらなる反応ステップにより、例えば、１,１,１,２,２−ペンタクロロプロパンも高い選択性で得られる。
炭素原子３〜６個、又は炭素原子３〜５個、又は炭素原子３〜４個、又は原子３個を有する任意のトリクロロアルカンを出発原料として本方法で使用することができる。トリクロロアルカンは、望ましくは、ビシナル塩素原子、すなわち、隣接する炭素原子上にある塩素原子を含む。ビシナルトリクロロアルカンの２個の塩素原子が第１炭素に付いているものを使用することが、本方法で得られる位置選択性に寄与すると考えられ、いくつかの実施形態ではこのようなトリクロロアルカンが好ましい。例えば、ビシナルトリクロロプロパンである１,１,２−トリクロロプロパンを出発原料に含む実施形態では、１,１,１,２−テトラクロロプロパン及び／又は１,１,１,２,２−ペンタクロロプロパンに対する位置選択性を確認できる。
いくつかの実施形態では、１,１,２−トリクロロプロパンを、例えば、１,２−ジクロロプロパンのイオン性塩素化によりその場で製造され得る。本方法で使用する１,１,２−トリクロロプロパン製造用の供給原料として１,２−ジクロロプロパンを使用することは都合がよく、その理由は、１,２−ジクロロプロパンは多くのクロロヒドリン法で副生成物として生成されるため低コストで利用可能であるからである。
本方法で製造されるテトラ−、及び／又はペンタクロロアルカンは、出発原料として使用するトリクロロアルカンに依存することになる。したがって、本方法を使用して炭素原子３〜６個、又は炭素原子３〜５個、又は炭素原子３〜４個を含むアルカンを製造することができる。いくつかの実施形態では、四塩素化−及び五塩素化したプロパン及びブタンは商業上重要であるため、１種以上の二−及び／又は三塩素化したプロパン及びブタンを出発原料として使用することが好ましい。いくつかの実施形態では、１,１,２−トリクロロプロパンを出発原料として使用して、１,１,１,２−テトラクロロプロパン及び／又は１,１,１,２,２−ペンタクロロプロパンを高い選択性で製造する。
本願方法の１以上の脱塩化水素化ステップを液体苛性物の存在下で実施してよい。気相での脱塩化水素化の使用も可能ではあるが、液相での脱塩化水素化反応の方が所望の中間体に対する選択性が高い。液相での脱塩化水素化は、反応物質の気化が不要なのでコスト節減にもなる。液相反応では反応温度を低くできるため、高温の気相反応と関連して見られる汚染の進行も遅く、そのため、液相の脱塩化水素化を少なくとも１つ用いた場合、反応器の寿命も最適化され得る。
液相脱塩化水素化に有用であると知られる化学塩基は数多くあり、それらのいずれも使用することができる。例えば、好適な塩基としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウムなどのアルカリ金属水酸化物；炭酸ナトリウムなどのアルカリ金属炭酸塩；リチウム、ルビジウム、及びセシウム又はこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。四級アンモニウム塩及び四級ホスホニウム塩（例えば、ベンジルトリメチルアンモニウムクロリド又はヘキサデシルトリブチルホスホニウム・ブロミド）などの相間移動触媒を添加してこれらの化学塩基との脱ハロゲン化水素反応速度を改善することもできる。
トリクロロアルカンの脱塩化水素化で得た生成物を、その後、一連の塩素化及び／又は脱塩化水素化ステップに供する。本方法の残りのステップ全て、又は一部、又は１ステップのみを塩素化ステップとしてよい。望ましくは、本方法で使用する塩素化ステップをイオン性塩素化触媒の存在下で実施し、これによりその方法の特異性がさらに向上する。
イオン性塩素化触媒としてルイス酸を使用することにより、その方法の特異性はさらに向上する。イオン性塩素化触媒は脱塩化水素化を促進し、同じ反応器内で塩素化反応を触媒することから、本願方法におけるイオン性塩素化触媒の使用は特に有利である。即ち、イオン性塩素化触媒により隣接する炭素原子から塩素及び水素が除去され、かかる隣接炭素原子は二重結合を形成し、ＨＣｌが放出される。次いで、塩素分子が再び付加され、二重結合が置換され、より高級の塩素化アルカンが得られる。
イオン性塩素化触媒は当業者には周知であり、それらのいずれも本願方法で使用することができる。例示的なイオン性塩素化触媒としては、塩化アルミニウム、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ３）などの鉄含有化合物、ヨウ素、硫黄、五塩化アンチモン（ＳｂＣｌ５）、三塩化ホウ素（ＢＣｌ３）、ランタンハロゲン化物、金属トリフラート、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。これらのうち、塩化アルミニウム及び塩化第二鉄はルイス酸であるため、実施形態によっては本方法でこれらの触媒の使用が好ましいことがある。
本方法で使用する触媒のいずれか又は全てを、バルクで与えてもよいし、又は、活性炭、黒鉛、シリカ、アルミナ、ゼオライト、フッ化黒鉛及びフッ化アルミナなどの基材とともに与えてもよい。所望の触媒（ある場合）、又はその形式を問わず、当業者は、それらを導入する適切な形式及び方法の決定方法について十分に理解していよう。例えば、多くの触媒は、一般に、別々の供給物として、又は他の反応物質との溶液にして反応器領域に導入される。
イオン性塩素化及び／又は脱塩化水素化の任意の使用触媒量は、選択する個々の触媒と他の反応条件に依存する。一般的に言えば、本発明の実施形態で触媒の使用が所望されるものでは、反応工程条件（例えば、必要温度の低温化）又は得られる生成物に何らかの改善をもたらすために十分な触媒を用いるべきであるが、経済的実用性のためだけの場合は、追加的な利益がもたらされる量を超えるべきではない。
あくまでも例示を目的とするものであるが、イオン性塩素化触媒の有用な濃度は、０.００１％〜２０重量％、又は０.０１％〜１０％、又は０.１％〜５ｗｔ％の範囲となり、これらの間の全ての部分範囲を含むと考えられる。１以上の脱塩化水素化ステップに脱塩化水素化触媒を使用する場合、有用な濃度は温度７０℃〜２００℃にて０.０１ｗｔ％〜５ｗｔ％又は０.０５ｗｔ％〜２ｗｔ％の範囲であってよい。相間移動触媒を使用する場合、有用な濃度は、一般に、０.１ｗｔ％未満、又は１０００ｐｐｍ未満であってよい。各触媒の相対濃度は、反応容器に再循環される反応物質及び／又は中間体を含む反応物質の供給に応じて与えられる。１以上の脱塩化水素化に化学塩基を使用する場合、これらの有用な濃度は、０.０１〜２０ｇｒｍｏｌｅ／Ｌ、又は０.１ｇｒｍｏｌｅ／Ｌ〜１５ｇｒｍｏｌｅ／Ｌ、又は１ｇｒｍｏｌｅ／Ｌ〜１０ｇｒｍｏｌｅ／Ｌの範囲となり、これらの間にある全ての部分範囲が含まれる。
本方法の塩素化ステップを、任意の塩素化薬剤を使用して行ってよく、これらのいくつかは公知である。例えば、好適な塩素化剤としては、塩素及び／又は塩化スルフリル（ＳＯ２Ｃｌ２）が挙げられるが、これらに限定されない。塩素化剤の組み合わせを使用してもよい。前述のイオン性塩素化触媒を使用して促進させる場合は、Ｃｌ２及び塩化スルフリルのいずれか又は両方が特に有効であり得る。いくつかの実施形態では、１以上の塩素化ステップを例えば、塩化メチレン、四塩化炭素、及び１,１,２,３−テトラクロロプロパン、又はこれらの組み合わせなどの溶媒存在下で実施してよい。
本方法を実施する反応条件は液相であるため、その条件は有利に低強度である。即ち、低温、例えば、１００℃未満、又は９０℃未満、又は８０℃未満又は７０℃未満、又は６０℃未満、又は５０℃未満、さらには４０℃という低い温度を利用してよく、それでもトリ−、テトラ−、及び／又はペンタクロロアルカンに対する所望の選択性が実現される。いくつかの実施形態では、温度４０℃〜７０℃、又は５５℃〜６５℃を利用してよい。同様に、本方法実施に好適な圧力は大気圧である、又は、２５０、若しくは２００、若しくは１５０、若しくは１００、若しくは５０、若しくは４０、若しくは３０、若しくは２０、さらには１０ｐｓｉ以内の環境圧力が好適である。
それまでの所望の選択性をもたせつつ、反応器の占有時間を最小化することができ、例えば、反応器占有時間を２０時間未満、又は１５時間未満、又は１０時間未満、又は５時間未満、又は４,３,２、さらには１時間未満とすることが可能である。反応器は、回分式反応器、半回分式反応器、又は内部冷却用コイル付き連続撹拌槽型オートクレーブ反応器などの好適な液相反応器であってよい。気液開放槽又は容器が続いたシェル・アンド・チューブ多管式熱交換器（ｓｈｅｌｌ ａｎｄ ｍｕｌｔｉｔｕｂｅ ｅｘｃｈａｎｇｅｒ）を使用することもできる。
さらなる実施形態では、よりいっそうの有利性、すなわち、反応副生成物の選択性、転化又は製造において改善を得るために、本方法の１つ以上の反応条件を最適化してよい。ある実施形態では、複数の反応条件を最適化して、反応で得られる副生成物の選択性、転化及び製造においてよりいっそうの改善を確認できる。
本方法の反応条件で最適化できる条件としては、例えば、製造過程にすでに存在する装置及び／又は材料の使用により調整できる条件、又は低資源コストで得ることのできる条件など、好都合に調整できる任意の反応条件が含まれる。そのような条件の例として、温度、圧力、流量、反応物質のモル比、などに対する調整を挙げることができるが、これらに限定されない。
しかし、本明細書に記載の各ステップで用いた特定の条件は必要不可欠ではなく、当業者に容易に判断されるものである。重要なことは、炭素原子３〜６個を有するトリクロロアルカンを含み、かつ、少なくとも２個のビシナル塩素原子をさらに含む供給流を、最初に、塩素化ステップではなく脱塩化水素化ステップに供することである。当業者は、各ステップに好適な装置、並びに塩素化、脱塩化水素化、分離、乾燥、及び異性化の各ステップを実施できる特定の条件を容易に決定できるであろう。
ある例示的方法では、１,１,２−トリクロロプロパンの苛性物を使用して脱塩化水素化し、１,１−ジクロロプロペンを得る。１,１,２−トリクロロプロパンは、例えば、１,２−ジクロロプロパン（ＰＤＣ）と塩化スルフリルとを塩化アルミニウムの存在下で、温度５５℃〜６５℃、大気圧にて、反応器占有時間１時間未満で反応させることによりその場で得ることができる。
その後、１,１−ジクロロプロペンを塩素化して１,１,１,２−テトラクロロプロパンを得、次いで、この苛性物を使用して、又は触媒的に脱塩化水素化して１,１,２−トリクロロプロペンを得る。その後、この１,１,２−トリクロロプロペンを塩素化し、１,１,１,２,２−ペンタクロロプロパンを得る。その他の実施形態では、１,１,１,２−テトラクロロプロパンを塩素化してよく、そのような実施形態では、最初の１,１,２−トリクロロプロパンの脱塩化水素化の後は、全て塩素化ステップとなるであろう。
このような方法の一実施形態の概略図を図１に示す。図１に示されるように、方法１００には脱塩化水素化反応器１１２、乾燥ユニット１１４、塩素化反応器１１６、及び分離ユニット１１８及び１２０が組み込まれる。
本方法１００の動作においては、１,１,２−トリクロロプロパン及び再循環させた１,１,１,２−テトラクロロプロパンは脱塩化水素化反応器１１２に供給され、そこで苛性物を使用して脱塩化水素化され、１,１−ジクロロプロペン及び１,１,２−トリクロロプロペンがそれぞれ製造される。その後、脱塩化水素化反応器１１２からの生成物流は乾燥ユニット１１４内で乾燥され、塩素化反応器１１６に供給される。
乾燥され、１,１−ジクロロプロペン及び１,１,２−トリクロロプロペンを含む、脱塩化水素化反応器からの生成物流は、塩素化反応器１１６内で塩素化され、１,１,１,２−テトラクロロプロパン及び１,１,１,２,２−ペンタクロロプロパンそれぞれが得られる。過剰のＣｌ２及び副生成物のＨＣｌは全てオーバーヘッド流から排気され、ＨＣｌ及びＣｌ２の回収用に精製ユニット（図示せず）に提供される。所望であれば、回収されたＣｌ２を塩素化反応器１１６に再循環させてよい。
１,１,１,２−テトラクロロプロパン及び１,１,１,２,２−ペンタクロロプロパンを含む、塩素化反応器１１６からの生成物流は、分離ユニット１１８に供給される。分離ユニット１１８は、オーバーヘッド流として未反応のジ−及びトリクロロプロペン並びに１,１,１,２−テトラクロロプロパンを得るのに有効な条件で動作し、所望であれば、それらを脱塩化水素化反応器１１２に再循環させてよい。分離ユニットの底部流は１,１,１,２,２−ペンタクロロプロパンを含み、オーバーヘッド流として１,１,１,２,２−ペンタクロロプロパンを得るのに有効な条件で動作する分離ユニット１２０に供給される。１,１,１,２,２−ペンタクロロプロパンは、必要に応じ溶媒を用いて回収してよく、例えば、１,１,２,３−テトラクロロプロパン、他のペンタクロロプロパン異性体又はヘキサクロロプロパンの副生成物のようなものがある。所望であれば、晶析などのさらなる精製方法を用いて１,１,１,２,２−ペンタクロロプロパンを精製してよい。
本方法の別の実施形態の概略図を図２に示す。より詳しくは、方法２００では、１,２−ジクロロプロパンを塩素化させることによりその場で１,１,２−トリクロロプロパンを得る。したがって、方法２００は、方法１００で使用した番号に１００を加えて同様に番号付けされた構成要素のほか、塩素化反応器２０２、ＨＣｌ回収ユニット２０４、反応停止／乾燥ユニット２０６、及び分離ユニット２０８及び２１０を含む。
動作についてみると、１,２−ジクロロプロパンを塩素化反応器２０２に供給し、触媒塩化アルミニウムの存在下で塩素化して１,１,２−トリクロロプロパン及び副生成物としての無水ＨＣｌを製造する。ＨＣｌ及び過剰の塩素はＨＣｌ精製ユニット２０４に供給され、そこで無水ＨＣｌが精製されオーバーヘッド流として取られる。その後、Ｃｌ２を含む底部流を反応器２０２に再循環させる。１,１,２−トリクロロプロパンを含む、塩素化反応器２０２の底部生成物流の反応は停止し、水相の塩化アルミニウムが除去される。有機生成物を乾燥ユニット２０６で乾燥させ、その乾燥した流れは分離ユニット２０８に提供される。
分離ユニット２０８は、オーバーヘッド流として１,２−ジクロロプロパンを、並びに１,１,２−トリクロロプロパン及び１,２,３−トリクロロプロパンを含む底部流を得るのに有効な条件で動作する。分離ユニットからのオーバーヘッド流を塩素化反応器２０２に再循環させてよく、底部流は分離ユニット２１０に提供される。分離ユニットは、オーバーヘッド流として１,１,２−トリクロロプロパンを、また底部流として１,２,３−トリクロロプロパンを得るのに有効な条件で動作する。底部流は適切に廃棄してよく、実質的に純粋な１,１,２−トリクロロプロパンからなるオーバーヘッド流が脱塩化水素化反応器２１２に提供される。それ以降の方法２００は図１に記載の通り進められる。
本方法の別の実施形態の概略図を図３に示す。より詳しくは、本方法３００では、出発原料として１,１−ジクロロプロペンを使用する。したがって、本方法３００は、塩素化反応器３０２、ＨＣｌ回収ユニット３０４、反応停止／乾燥ユニット３０６、及び分離ユニット３１８及び３２０を含む。
本方法３００の動作においては、１,１−ジクロロプロペンは塩素化反応器３０２に供給され、触媒量の塩化アルミニウムの存在下で塩素化され、１,１,１,２,２−ペンタクロロプロパン、１,１,１,２−テトラクロロプロパン中間体、及び副生成物として無水ＨＣｌが生成される。ＨＣｌ及び過剰の塩素はＨＣｌ精製ユニット３０４に供給され、そこで無水ＨＣｌが精製されオーバーヘッド流として取られる。その後、Ｃｌ２を含む底部流を反応器３０２に再循環させる。１,１,１,２,２−ペンタクロロプロパン、１,１,１,２−テトラクロロプロパン、及び重質を含む、塩素化反応器３０２の底部生成物流の反応を停止させ、水相の塩化アルミニウムが除去される。有機生成物を乾燥ユニット３０６で乾燥させ、その乾燥した流れは分離ユニット３１８に提供される。
分離ユニット３１８は、未反応の１,１−ジクロロプロペン及び１,１,１,２−テトラクロロプロパンをオーバーヘッド流として、また１,１,１,２,２−ペンタクロロプロパン及び重質を含む底部流を得るのに有効な条件で動作する。分離ユニット３１８からのオーバーヘッド流はＨＣｌ回収ユニット３０４経由で塩素化反応器３０２に再循環させてよく、底部流は分離ユニット３２０に提供される。分離ユニット３２０は、オーバーヘッド流として１,１,１,２,２−ペンタクロロプロパンを、また重質、すなわち１,１,１,２,２,３−ヘキサクロロプロパンを底部流として得るよう有効な条件で動作する。
本発明のいくつかの実施形態を以下の実施例で詳しく説明する。
実施例１．
１,１,２−トリクロロプロパンからの１,１−ジクロロプロペンの調製
丸底フラスコに１,１,２−トリクロロプロパン（４０.７ｇ）及びベンジルトリメチルアンモニウムクロリド（１.９７ｇ）を投入して７０℃まで加熱し、次いで、水溶性苛性溶液（５.０Ｎ、６０ｍＬ）を投入する。４時間後、溶液を室温まで冷却する。各相に分離したら水相を等容量の塩化メチレンで抽出する。有機相を合わせ、硫酸マグネシウムで乾燥させる。乾燥粗溶液は１,１,−ジクロロプロペンを含有しており、塩化メチレンに溶解させてＧＣ及びＮＭＲ分光分析法（２４.５ｇ、収率８０.６％）で測定する。１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３、５００ＭＨｚ）：ｐｐｍ＝５.９０（ｑ、１Ｈ）、１.７６（ｄ、３Ｈ）。
実施例２．
１,１−ジクロロプロペンからの１,１,１,２−テトラクロロプロパンの調製
Ｐａｒｒ社製１００ｍＬ容器に実施例１で得た、１,１−ジクロロプロペン（２４.５ｇ）を含有する乾燥させた粗生成物混合物を投入し密封する。反応器にＣｌ２（Ｎ２中３０ｖ／ｖ％、２００ｓｃｃｍ）を供給しつつ、反応器を１２５ｐｓｉｇまで加圧し５０℃まで加熱する。９０分後に塩素流を停止させ、反応器を室温及び大気圧に戻す。粗反応混合物をＧＣで分析すると、混合物は１,１,１,２−テトラクロロプロパン８４.０％、１,１,１,２,２−ペンタクロロプロパン６.６％、１,１−ジクロロプロペン６.０％、及び残部である不明な低級副生成物で構成されることが示される。粗反応混合物を水溶性炭酸水素ナトリウムで中和し、溶解した残留塩素を除去して硫酸マグネシウムで乾燥させる。その粗物質を真空蒸留（２４ｔｏｒｒ、５９℃）により精製し、１,１,１,２−テトラクロロプロパン（１９.７ｇ、収率４８.９％）を得る。１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３、５００ＭＨｚ）：ｐｐｍ＝４.６０（ｑ、１Ｈ）、１.８５（ｄ、３Ｈ）。１３Ｃ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３、５００ＭＨｚ）：ｐｐｍ＝１０１.６７、６８.４６、２１.４６。ＧＣ−ＭＳ：Ｍ＋＝１４５,１０９,８３,７５、６３。
実施例３．
１,１,１,２−テトラクロロプロパンからの１,１,２−トリクロロプロペンの調製
丸底フラスコに１,１,１,２−テトラクロロプロパン（１８.０ｇ）及びベンジルトリメチルアンモニウムクロリド（１.８４ｇ）を投入して７０℃まで加熱し、次いで、水溶性苛性溶液（５.０Ｎ、２０ｍＬ）を投入する。溶液を２４時間撹拌した後、室温まで冷却する。各相に分離したら水相を等容量の塩化メチレンで抽出する。有機相を合わせて硫酸マグネシウムで乾燥させた後ろ過する。乾燥させた粗液体を減圧下で濃縮し、その後、１Ｈ ＮＭＲ及びＧＣにより分析し、主生成物として含有される１,１,２−トリクロロプロペンを測定する。１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３、５００ＭＨｚ）：ｐｐｍ＝２.２８（ｓ、３Ｈ）。この生成混合物は、さらなる精製に供せずに、次の実施例４で使用する。
実施例４．
１,１,２−トリクロロプロペンからの１,１,１,２,２−ペンタクロロプロパンの調製
実施例３で得た粗生成混合物を分子篩を用いて乾燥させ、Ｐａｒｒ社製１００ｍＬ容器に投入し密封する。反応器にＣｌ２（Ｎ２中３０ｖ／ｖ％、２００ｓｃｃｍ）を供給しつつ、反応器をＣｌ２（Ｎ２中３０ｖ／ｖ％、２００ｓｃｃｍ）とともに１２５ｐｓｉｇまで加圧し５０℃まで加熱する。９０分後に塩素流を停止させ、反応器を室温及び大気圧に戻す。粗反応混合物を水溶性炭酸水素ナトリウムで中和した後、硫酸マグネシウムで乾燥させる。溶媒を気化させて粗物質を精製し、白色固体の１,１,１,２,２−ペンタクロロプロパン（３.８ｇ、収率２１.５％）を得る。１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３、５００ＭＨｚ）：ｐｐｍ＝２.５１（ｓ）。１３Ｃ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３、５００ＭＨｚ）：ｐｐｍ＝１０４.８１、９５.０２、３３.１１。ＧＣ−ＭＳ：Ｍ＋＝１８１,１４３,９７。この特定の実施例において選択性は高いが、その収量は生成物の揮発性ゆえに低いと考えられる。収量は、この揮発性物質を収容する特別な取扱い技術があれば改善することができる。
実施例５．
１,１−ジクロロプロペンからの１,１,１,２,２−ペンタクロロプロパンの調製
Ｐａｒｒ社製３００ｍＬ容器に１,１−ジクロロプロペン（３.４ｇ）、塩化メチレン（５０ｍＬ）、及び塩化アルミニウム（０.１ｇ）を含有する、実施例１で得た乾燥粗生成物混合物を投入し、密封する。Ｃｌ２（Ｎ２中３０ｖ／ｖ％、５０ｓｃｃｍ）を反応器に供給しつつ、反応器をＣｌ２（Ｎ２中３０ｖ／ｖ％、２００ｓｃｃｍ）とともに１２５ｐｓｉｇまで加圧し７０℃まで加熱する。２０分後、反応混合物をＧＣで分析したところ、１,１,１,２,２−ペンタクロロプロパン６８.２％及び１,１,１,２,２,３−ヘキサクロロプロパン２４.２％、さらに残部である低級塩素化プロパンで構成されていることがわかった。
実施例６．
１,１,１,２‐テトラクロロプロパンからの１,１,１,２,２‐ペンタクロロプロパンの調製
Ｐａｒｒ社製３００ｍＬ容器に１,１,１,２‐テトラクロロプロパン（２.９４ｇ）、塩化メチレン（５０ｍＬ）塩化第二鉄（０.１３ｇ）を投入し密封する。反応器にＣｌ２（Ｎ２中３０ｖ／ｖ％、５０ｓｃｃｍ）を供給しつつ、反応器をＣｌ２（Ｎ２中３０ｖ／ｖ％、２００ｓｃｃｍ）とともに１２５ｐｓｉｇまで加圧し７０℃まで加熱する。６０分後、反応混合物をＧＣで分析したところ、その構成は未反応１,１,１,２‐テトラクロロプロパン（出発原料）７７.９％、１,１,１,２,２‐ペンタクロロプロパン１３.４％、及び１,１,１,２,２,３‐ヘキサクロロプロパン４.３％、さらに残部である低級塩素化プロパンであった。
（態様）
（態様１）
炭素原子３〜６個を有するとともにビシナル塩素原子を含む１種以上のトリクロロアルカンからテトラクロロアルカン又はペンタクロロアルカンを製造する方法であって、トリクロロアルカンを脱塩化水素化することを含む、方法。
（態様２）
前記トリクロロアルカンを苛性物の存在下で脱塩化水素化する、態様１に記載の方法。
（態様３）
前記ビシナル塩素原子が、前記トリクロロアルカンの第１及び第２炭素原子上にある、態様１に記載の方法。
（態様４）
前記トリクロロアルカンが、１,１,２‐トリクロロプロパンを含む、態様３に記載の方法。
（態様５）
前記トリクロロアルカンをジクロロアルカンのイオン性塩素化によりその場で製造する、態様１又は４に記載の方法。
（態様６）
前記ジクロロアルカンが、１,２‐ジクロロプロパンを含む、態様５に記載の方法。
（態様７）
前記脱塩化水素化の生成物流を順次塩素化、及び／又はさらなる脱塩化水素化ステップに供することをさらに含む、態様１又は４に記載の方法。
（態様８）
前記トリクロロアルカンの前記脱塩化水素化後に塩素化ステップ及び脱塩化水素化ステップを交互に行う、態様７に記載の方法。
（態様９）
前記塩素化ステップを溶媒中で実施する、態様７又は８に記載の方法。
（態様１０）
前記溶媒が、塩化メチレン、四塩化炭素、及び／又は１,１,２,３‐テトラクロロプロパンを含む、態様９に記載の方法。
（態様１１）
前記塩素化ステップを、ＡｌＣｌ ３ 、Ｉ ２ 、ＦｅＣｌ ３ 、硫黄、五塩化アンチモン、三塩化ホウ素、１種以上のランタンハロゲン化物、１種以上の金属トリフラート、又はこれらの組み合わせを含むイオン性塩素化触媒の存在下で実施する、態様７、８、９又は１０に記載の方法。
（態様１２）
前記イオン性塩素化触媒が、ＡｌＣｌ ３ を含む、態様１１に記載の方法。
（態様１３）
前記第１及び／又はさらなる脱塩化水素化（複数可）を、苛性物、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、又はこれらの組み合わせを使用して液相で実施する、態様１、４、７又は８に記載の方法。
（態様１４）
前記第１及び／又はさらなる脱塩化水素化（複数可）を、ベンジルトリメチルアンモニウムクロリドを含む１種以上の相間移動触媒の存在下で実施する、態様１３に記載の方法。
（態様１５）
生成された前記ペンタクロロアルカンが１,１,１,２,２‐ペンタクロロプロパンを含む、態様１、４又は６に記載の方法。

Claims (10)

  1. １,１,２‐トリクロロプロパンから１,１,１,２,２‐ペンタクロロプロパンを製造する方法であって、前記１,１,２‐トリクロロプロパンを脱塩化水素化すること、並びに前記脱塩化水素化の生成物流を順次以下のステップｉ）〜ｉｉｉ）：
    ｉ）塩素化ステップ、
    ｉｉ）塩素化ステップ、及びさらなる塩素化ステップ、または、
    ｉｉｉ）塩素化ステップ、さらなる脱塩化水素化ステップ、及びさらなる塩素化ステップ、
    のいずれか１つに供することを含む、方法。
  2. 前記１,１,２‐トリクロロプロパンを、苛性物の存在下で脱塩化水素化する、請求項１に記載の方法。
  3. 前記１,１,２‐トリクロロプロパンを、ジクロロアルカンのイオン性塩素化によりその場で製造する、請求項１に記載の方法。
  4. 前記１,１,２‐トリクロロプロパンの脱塩化水素化後に、前記ステップｉｉｉ）を行う、請求項１に記載の方法。
  5. 前記塩素化ステップ及び／又は前記さらなる塩素化ステップを溶媒中で実施する、請求項１に記載の方法。
  6. 前記溶媒が、塩化メチレン、四塩化炭素、及び／又は１,１,２,３‐テトラクロロプロパンを含む、請求項５に記載の方法。
  7. 前記塩素化ステップ及び／又は前記さらなる塩素化ステップを、ＡｌＣｌ３、Ｉ２、ＦｅＣｌ３、硫黄、五塩化アンチモン、三塩化ホウ素、１種以上のランタンハロゲン化物、１種以上の金属トリフラート、又はこれらの組み合わせを含むイオン性塩素化触媒の存在下で実施する、請求項１に記載の方法。
  8. 前記イオン性塩素化触媒が、ＡｌＣｌ３を含む、請求項７に記載の方法。
  9. 前記脱塩化水素化及び／又は前記さらなる脱塩化水素化ステップを、苛性物を使用して液相で実施する、請求項１に記載の方法。
  10. 前記脱塩化水素化及び／又は前記さらなる脱塩化水素化ステップを、ベンジルトリメチルアンモニウムクロリドを含む１種以上の相間移動触媒の存在下で実施する、請求項１に記載の方法。
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