Способ получения полифторированных ароматических соединений

 

Изобретение относится к способу получения полифторароматических соединений. Процесс включает нагревание полихлорированного ароматического соединения с фторидом щелочного металла при 350-500°С. В качестве фторида щелочного металла используют фтористый калий, подвергнутый механохимической активации в высоконапряженном измельчительном аппарате, в качестве которого используют планетарно-фрикционный активатор. В результате увеличивается выход полифторированных ароматических соединений. 1 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к способам получения полифторированных ароматических соединений, которые могут быть использованы в качестве исходного сырья для синтеза термостойких полимеров с высокими диэлектрическими показателями, пестицидов, лекарственных веществ, для специальных целей и др.

Известен способ получения гексафтор- и пентафторхлорбензолов путем обработки гексахлорбензола фтористым калием в среде сульфолана при 180 - 200^oC в присутствии катализатора - макроциклического полиэфира 18-краун-6 (Патент N 678864. Опубл. 30.04.94, БИ N 8). Существенными недостатками этого способа является использование дорогостоящих растворителя и катализатора (краун-эфира), необходимость их регенерации, приводящей к образованию дополнительного количества органических отходов.

Наиболее близким техническим решением является способ получения гексафторбензола, заключающийся в том, что гексахлорбензол обрабатывают фтористым калием в автоклаве без растворителя при 350 - 500^oC (Патент N 166661, Опубл. 01.12.64, БИ N 23, [2]).

Недостатками наиболее близкого аналога являются: невысокий выход полифторароматических соединений, большой избыток фтористого калия, вводимого в реакцию, продолжительное время автоклавирования (25 ч и более), сложность обработки твердого остатка, остающегося в автоклаве после отгонки из него полифторароматических соединений.

Задачей изобретения является увеличение выхода полифторированных ароматических соединений, уменьшение избытка фторирующего агента (фтористого калия), сокращение времени синтеза и упрощение процесса удаления твердого остатка из автоклава после отгонки полифторароматических соединений.

Поставленная задача получения фторароматических соединений решается заявляемым способом, включающим нагревание полихлорированного ароматического соединения с фтористым калием при 350 - 500^oC. Нагревание полихлорированного ароматического соединения с фтористым калием проводят в автоклаве, используя фтористый калий, подвергнутый механохимической активации в высоконапряженном измельчительном аппарате.

В качестве высоконапряженного измельчительного аппарата применяют планетарно-фрикционный активатор.

Отличительным признаком заявляемого технического решения является использование в синтезе полифторароматических соединений фтористого калия, подвергнутого механохимической активации в высоконапряженном измельчительном аппарате.

Процесс синтеза полифторароматических углеводородов проводят во вращающихся автоклавах вместимостью 0,5 и 2,0 л, частота вращения 120 об/мин.

Использование в процессе получения гексафторбензола фторида калия, подвергнутого механохимической активации, приводит к увеличению выхода суммы полифторированных ароматических соединений, причем в основном за счет наиболее ценных пентафторхлор- и гексафторбензолов. Количество фторирующего агента уменьшено в два раза. Твердый остаток, остающийся в автоклаве после отгонки полифторароматических соединений, представляет хрупкую массу, которая легко выгружается из автоклава.

Использование активированного фторида калия в синтезе пентафторпиридина позволяет повысить выход целевого продукта, уменьшить избыток фторида калия и в два раза сократить время ступенчатого нагрева реакционной массы в автоклаве.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Во вращающийся автоклав вместимостью 500 мл загружают 100 г гексахлорбензола и 300 г пропаленного фтористого калия. Смесь нагревают при 470^oC в течение 25 ч, после чего продукты реакции отгоняют из автоклава. Получают 54,6 г смеси хлорфторбензолов состава (%, по данным газожидкостной хроматографии): октафтортолуол 0,4; трихлортрифторбензолы 8,7: дихлортетрафторбензолы 9,9; сумма хлорпентафтор- и гексафторбензолов 78,2. Для выделения индивидуальных продуктов смесь накапливают и ректифицируют.

Твердый плотный остаток после отгонки полифторароматических соединений, состоящий из неорганических солей и высокомолекулярных смолистых соединений, выгружают из автоклава, применяя значительные усилия с использованием приспособлений для дробления.

Пример 2. В планетарно-фрикционный активатор с водяным охлаждением загружают порцию 50 г KF и 1 кг металлических шаров диаметром 8 мм. Активацию фторида калия проводят при ускорении 60 g в течение 20 мин.

Во вращающийся автоклав вместимостью 500 мл загружают 100 г гексахлорбензола и 200 г (четыре объединенные порции) активированного фтористого калия. Смесь нагревают при 470^oC в течение 20 ч, после чего продукты реакции отгоняют из автоклава. Получают 51,4 г смеси хлорфторбензолов состава (%, по данным газожидкостной хроматографии): октафтортолуол 2,7; трихлортрифторбензолы 0,6; дихлортетрафторбензолы 1,1: сумма хлорпентафтор- и гексафторбензолов 90,3.

Хрупкая твердая масса, остающаяся после отгонки полифторароматических соединений и состоящая из смеси неорганических солей и высокомолекулярных смолистых соединений, легко выгружается из автоклава.

Пример 3. Во вращающийся автоклав вместимостью 2000 мл загружают 300 г пентахлорпиридина и 900 г прокаленного фтористого калия. Смесь нагревают 20 ч при 380^oC, затем температуру повышают до 450^oC и нагревают еще 20 ч. Продукты реакции отгоняют из автоклава. Получают 90 г пентафторпиридина, который накапливают и очищают ректификацией. Выход C₅F₅N 44,5%.

Пример 4. Активированный фтористый калий готовят в условиях примера 2.

Во вращающийся автоклав вместимостью 500 мл загружают 120 г пентахлорпиридина и 250 г (пять порций) активированного фтористого калия. Смесь нагревают при 380^oC в течение 10 ч, затем температуру повышают до 450^oC и нагревают еще 10 ч, после чего продукты реакции отгоняют из автоклава и ректифицируют. Получают 43 г пентафторпиридина (выход C₅NF₅ 53,3%).

Таким образом, по сравнению с прототипом заявляемый способ является ресурсосберегающим, поскольку имеет более высокие выходы по целевым продуктам, позволяет сократить время процессов, уменьшить избыток фторирующего агента, а сокращение количества отходов делает его более безопасным в экологическом отношении.

Кроме того, заявляемый способ более технологичен, поскольку использование активированного фтористого калия приводит к улучшению условий выгрузки твердых остатков после отгонки целевых продуктов из автоклавов.

Формула изобретения

1. Способ получения полифторароматических оединений, включающий нагревание полихлорированного ароматического соединения с фторидом щелочного металла при 350 - 500^oС, отличающийся тем, что в качестве фторида щелочного металла используют фтористый калий, подвергнутый механохимической активации в высоконапряженном измельчительном аппарате.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве высоконапряженного измельчительного аппарата используют планетарно-фрикционный активатор.