特表 2024-545458 反応蒸留によってトリフルオロアセチルクロリド及びヨウ化水素からトリフルオロアセチルヨージドを作製するための連続プロセス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-12-06

(54)【発明の名称】反応蒸留によってトリフルオロアセチルクロリド及びヨウ化水素からトリフルオロアセチルヨージドを作製するための連続プロセス

(51)【国際特許分類】

   C07C 51/04 20060101AFI20241129BHJP

   C07C 53/48 20060101ALI20241129BHJP

【ＦＩ】

C07C51/04

C07C53/48

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024534153

(86)(22)【出願日】2022-12-13

(85)【翻訳文提出日】2024-06-17

(86)【国際出願番号】 US2022081415

(87)【国際公開番号】W WO2023114748

(87)【国際公開日】2023-06-22

(31)【優先権主張番号】63/289,461

(32)【優先日】2021-12-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】18/075,936

(32)【優先日】2022-12-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】500575824

【氏名又は名称】ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド

【氏名又は名称原語表記】Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｃ．

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100196508

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 淳一

(74)【代理人】

【識別番号】100120754

【弁理士】

【氏名又は名称】松田 豊治

(72)【発明者】

【氏名】ヤン、テリス

(72)【発明者】

【氏名】ワン、ハイユー

(72)【発明者】

【氏名】ジュンゴン、クリスチャン

【テーマコード（参考）】

4H006

【Ｆターム（参考）】

4H006AA02

4H006AB84

4H006AC30

4H006AC47

4H006AD11

4H006BC31

4H006BD80

4H006BD84

4H006BE01

4H006BM10

4H006BM71

4H006BM74

4H006BS90

(57)【要約】

本開示は、反応蒸留を介して、トリフルオロアセチルクロリド（ＴＦＡＣ）及びヨウ化水素（ＨＩ）からトリフルオロアセチルヨージド（ＴＦＡＩ）を生成するためのプロセスを提供する。プロセスは、触媒の存在下又は不在下で実行され得る。プロセスは、溶媒の存在下又は不在下で実行され得る。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

トリフルオロアセチルヨージド（ＴＦＡＩ）を作製するためのプロセスであって、
トリフルオロアセチルクロリド（ＴＦＡＣ）を含む流れをヨウ化水素（ＨＩ）を含む流れと組み合わせて、組み合わされた反応物流を提供することと、
前記組み合わされた反応物流を反応蒸留カラムに通して、粗生成物流を提供することと、
前記粗生成物流を精製して、トリフルオロアセチルヨージド（ＴＦＡＩ）を含む精製された生成物流を提供することと、を含む、プロセス。

【請求項2】

ＴＦＡＣ：ＨＩのモル比が、約１：１～約２：１である、請求項１に記載のプロセス。

【請求項3】

前記反応蒸留カラムが、再沸器を更に含む充填カラムである、請求項１に記載のプロセス。

【請求項4】

反応蒸留カラム再沸器温度が、約５０℃～１１０℃である、請求項１に記載のプロセス。

【請求項5】

前記反応蒸留カラムが、約５０～１００ｐｓｉｇの圧力で運転される、請求項１に記載のプロセス。

【請求項6】

前記粗生成物流を精製することが、前記粗生成物流を１つ以上の蒸留カラムに通すことを含む、請求項１に記載のプロセス。

【請求項7】

前記反応蒸留カラムが、触媒を更に含む、請求項１に記載のプロセス。

【請求項8】

前記触媒が、活性炭、メソカーボン、ステンレス鋼、ニッケル、ニッケル－クロム合金、ニッケル－クロム－モリブデン合金、ニッケル－銅合金、銅、アルミナ、白金、パラジウム、炭化鉄、炭化モリブデン、炭化ニッケル、炭化ケイ素、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項７に記載のプロセス。

【請求項9】

前記組み合わされた反応物流が、溶媒を更に含む、請求項１に記載のプロセス。

【請求項10】

前記溶媒が、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン（１，３，５－トリメチルベンゼン）、エチルベンゼン、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、イオン液体、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項９に記載のプロセス。

【請求項11】

前記精製された生成物流からヨウ素（Ｉ_２）を回収することを更に含む、請求項９に記載のプロセス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０２２年１２月６日に出願された米国特許出願第１８／０７５，９３６号、及び２０２１年１２月１４日に出願された米国特許仮出願第６３／２８９，４６１号に対する優先権を主張するものであり、これらの両方は、参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれる。

【0002】

（発明の分野）
本開示は、反応器及びＨＣｌ除去カラムを１つの装置に組み合わせる連続反応蒸留を介して、トリフルオロアセチルクロリド（trifluoroacetyl chloride、ＴＦＡＣ）及びヨウ化水素（hydrogen iodide、ＨＩ）からトリフルオロアセチルヨージド（trifluoroacetyl iodide、ＴＦＡＩ）を生成するための連続プロセスを提供する。本開示は更に、精製工程を含む、反応蒸留による統合されたＴＦＡＩ製造プロセスを提供する。

【背景技術】

【0003】

トリフルオロアセチルヨージド（ＣＦ_３ＣＯＩ）は、トリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）に変換することができる化合物である。トリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）は、ペルフルオロメチルヨージド、トリフルオロメチルヨージド、又はヨードトリフルオロメタンとしても知られているが、例えば、冷媒又は消火剤としての商業用途において有用な化合物である。トリフルオロヨードメタンは、そのオゾン層破壊ポテンシャルが無視できるほど小さい、地球温暖化ポテンシャルの低い分子である。トリフルオロヨードメタンは、より環境的に害のある材料に取って代わることが可能である。

【0004】

トリフルオロアセチルヨージドの調製方法は既に知られている。例えば、論文「Ｔｈｅ Ｒｅａｃｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｍｅｔａｌｌｉｃ Ｓａｌｔｓ ｏｆ Ａｃｉｄｓ ｗｉｔｈ Ｈａｌｏｇｅｎｓ．Ｐａｒｔ Ｉ．Ｔｈｅ Ｒｅａｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｅｔａｌ Ｔｒｉｆｌｕｏｒｏａｃｅｔａｔｅｓ ｗｉｔｈ Ｉｏｄｉｎｅ，Ｂｒｏｍｉｎｅ，ａｎｄ Ｃｈｌｏｒｉｎｅ，」Ｒ．Ｎ．Ｈａｓｚｅｌｄｉｎｅ，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ，ｐｐ．５８４－５８７（１９５１）には、トリフルオロアセチルクロリドと無水ヨウ化水素とを、触媒なしで、１２０℃で８時間にわたりバッチ反応させることで、トリフルオロアセチルヨージドを約６２％の収率で生成することが記載されている。低い収率及び長い反応時間により、かなり非効率である。

【0005】

米国特許第７，１９６，２３６号（Ｍｕｋｈｏｐａｄｈｙａｙら）は、トリフルオロヨードメタンを生成するための触媒プロセスを開示し、このプロセスは、ヨウ素源、少なくとも化学量論量の酸素、及び反応物ＣＦ_３Ｒ（式中、Ｒは、－ＣＯＯＨ、－ＣＯＸ、－ＣＨＯ、－ＣＯＯＲ_２、及び－ＳＯ_２Ｘからなる群から選択され、なお、Ｒ_２はアルキル基であり、Ｘは塩素、臭素、又はヨウ素である）を含む、反応物を使用するものである。反応により生成され得るヨウ化水素は、少なくとも化学量論量の酸素によって酸化され、水及びヨウ素を生成することができ、経済的な再循環が可能となっている。

【0006】

米国特許第７，１３２，５７８号（Ｍｕｋｈｏｐａｄｈｙａｙら）もまた、触媒を用いる、１工程のプロセスを開示しており、このプロセスでは、トリフルオロアセチルクロリドからトリフルオロヨードメタンを生成する。しかしながら、ヨウ素源はフッ化ヨウ素（iodine fluoride、ＩＦ）である。ヨウ化水素とは対照的に、フッ化ヨウ素は比較的不安定であり、０℃を超えるとＩ_２及びＩＦ_５に分解してしまう。フッ化ヨウ素はまた、商業的に有用な量で利用することができない場合がある。

【0007】

トリフルオロアセチルヨージドを調製するいくつかの既知の方法としては、液相プロセスが挙げられる。液相プロセスは、分離及び廃棄されなければならない溶媒を必要とし得る。分離及び廃棄のために必要な追加の工程により、プロセスの効率は低下する。

【0008】

したがって、比較的安価な原料から商業的な量のトリフルオロヨードメタンを生成するように規模が調整され得る、より効率的なプロセスを開発する必要がある。

【発明の概要】

【0009】

本開示は、トリフルオロアセチルヨージド（ＴＦＡＩ）を作製するためのプロセスであって、トリフルオロアセチルクロリド（ＴＦＡＣ）を含む流れをヨウ化水素（ＨＩ）を含む流れと組み合わせて、組み合わされた反応物流を提供することと、組み合わされた反応物流を反応蒸留カラムに通して、粗生成物流を提供することと、粗生成物流を精製して、トリフルオロアセチルヨージド（ＴＦＡＩ）を含む精製された生成物流を提供することと、を含む、プロセスを提供する。反応蒸留は、触媒の存在下で実施され得る。代替的に、反応蒸留は、触媒の不在下で実施され得る。プロセスは、溶媒の存在下で実行され得る。代替的に、プロセスは、添加された溶媒の不在下で実行され得る。

【0010】

添付の図面を考慮して、実施形態についての以下の記載を参照することによって、本開示の上述及び他の特性、並びにそれらを達成する様式がより明らかになり、より良好に理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】触媒を用いない一実施形態のプロセスフロー図を示す。

【図2】触媒を用いた一実施形態のプロセスフロー図を示す。

【図3】触媒を用いない別の実施形態のプロセスフロー図を示す。

【図4】触媒を用いた別の実施形態のプロセスフロー図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本開示は、トリフルオロアセチルクロリド（ＴＦＡＣ）及びヨウ化水素からトリフルオロアセチルヨージド（ＴＦＡＩ）生成するための連続プロセスを提供する。具体的には、本開示は、連続反応蒸留プロセスを介してＴＦＡＩを生成するためのプロセスを提供する。本開示は更に、精製工程を含む、反応蒸留を介するＴＦＡＩの生成のための統合された製造プロセスを提供する。

【0013】

本明細書に開示されるように、ＴＦＡＩは、以下の式１に示される反応に従って生成され得る。
式１：ＴＦＡＣ＋ＨＩ→ＴＦＡＩ＋ＨＣｌ

【0014】

反応は、触媒の存在下又は不在下で実施され得る。簡潔に述べると、ＴＦＡＣ及びＨＩは、反応蒸留を受ける前に組み合わされ、蒸発され得る。反応蒸留プロセスの間に、気相及び液相反応の両方が起こり得る。気相反応は、反応物が沸騰するときに起こり得るが、液相反応は、反応物がカラム充填物上で凝縮するときに起こり得る。反応からのＨＣｌの連続除去は、熱力学的平衡条件下で反応を右に押し進め、それによって逆反応を制限し得る。

【0015】

同様に、反応は、溶媒の存在下又は不在下で実施され得る。溶媒が存在する場合、それは、例えばヨウ素などの、反応の可能な副生成物を溶解するために使用され得る。触媒を用いる方法及び用いない方法の両方、並びに追加の溶媒を用いる方法及び用いない方法の両方が、以下により詳細に記載される。

【0016】

１つの方法において、反応は、図１に示されるように触媒なしで実施される。液体ＴＦＡＣが、ＴＦＡＣ供給タンク（図示せず）からＴＦＡＣ予熱器（図示せず）に連続的に添加されて、ＴＦＡＣを含む反応物流１０を提供し得る。液体ＨＩが、ＨＩ供給タンク（図示せず）からＨＩ予熱器（図示せず）に連続的に添加されて、ＨＩを含む反応物流１２を提供し得る。次いで、ＴＦＡＣとＨＩとの混合物を含む供給流１４が、蒸気１８として、充填された反応蒸留カラム２０に通される前に、供給気化器１６に通され得る。充填された反応蒸留カラム２０内では、ＴＦＡＣとＨＩとの間で気相反応が起こり、ＴＦＡＩ及びＨＣｌを形成し得る。ＴＦＡＣ及びＨＩが、反応蒸留カラム２０内の充填物と接触し、凝縮すると、ＴＦＡＣとＨＩとの間で液相反応も起こって、ＴＦＡＩ及びＨＣｌを形成し得る。ＴＦＡＣとＨＩとの間の液相反応はまた、カラム再沸器中で起こって、ＴＦＡＩ及びＨＣｌを形成し得る。反応蒸留カラム２０から、ＨＣｌ、水素（Ｈ_２）、及びトリフルオロアセチルフルオリド（ＴＦＡＦ）を含む第１の塔頂流２２を、回収のために除去し得る。所望のＴＦＡＩ生成物に加えて、未反応ＴＦＡＣ、未反応ＨＩ、Ｒ１３３異性体（Ｃ_２Ｈ_２Ｆ_３Ｃｌ）、トリフルオロ酢酸（ＴＦＡ）、ヨウ素、及び他の不純物を含む第１の塔底流２４が、ＴＦＡＣ／ＨＩ再循環カラムとも称される第２の蒸留カラム２６に供給され得る。蒸留カラム２６から、微量のＨＣｌ及びＴＦＡＩとともにＴＦＡＣ及びＨＩを含む第２の塔頂流２８が、供給流１４に再循環されて戻され得る。Ｒ１３３異性体などの低沸点不純物は、塔頂流２８から流れ３０として定期的にパージされ得る。ＴＦＡＩ及びＴＦＡなどの高沸点不純物を含む第２の塔底流３２は、蒸留カラム２６から連続的に除去され、第３の蒸留カラム３４に通される。ＴＦＡなどの高沸点不純物を含む第３の塔底流３６は、定期的にパージされ得る。精製されたＴＦＡＩを含む第３の塔頂流３８が、収集され得る。

【0017】

代替的に、本プロセスは、図２に示されるように、触媒の存在下で実行され得る。液体ＴＦＡＣが、ＴＦＡＣ供給タンク（図示せず）からＴＦＡＣ予熱器（図示せず）に連続的に添加されて、ＴＦＡＣを含む反応物流５０を提供し得る。液体ＨＩが、ＨＩ供給タンク（図示せず）からＨＩ予熱器（図示せず）に連続的に添加されて、ＨＩを含む反応物流５２を提供し得る。次いで、ＴＦＡＣとＨＩとの混合物を含む供給流５４が、蒸気５８として、充填された反応蒸留カラム６０に通される前に、供給気化器５６に通され得る。充填された反応蒸留カラムは、カラム充填物の底部に触媒６２を含み得る。充填された反応蒸留カラム６０内では、反応物が触媒６２と接触すると、ＴＦＡＣとＨＩとの間で気相反応が起こり、ＴＦＡＩ及びＨＣｌが形成され得る。ＴＦＡＣ及びＨＩが反応蒸留カラム６０内の充填物と接触し、凝縮し、触媒６２と接触すると、ＴＦＡＣとＨＩとの間で液相反応も起こって、ＴＦＡＩ及びＨＣｌを形成し得る。ＴＦＡＣとＨＩとの間の液相反応はまた、カラム再沸器中で起こって、ＴＦＡＩ及びＨＣｌを形成し得る。反応蒸留カラム６０から、ＨＣｌ、水素（Ｈ_２）、及びトリフルオロアセチルフルオリド（ＴＦＡＦ）を含む第１の塔頂流６４を、回収のために除去し得る。所望のＴＦＡＩ生成物に加えて、未反応ＴＦＡＣ、未反応ＨＩ、Ｒ１３３異性体（Ｃ_２Ｈ_２Ｆ_３Ｃｌ）、トリフルオロ酢酸（ＴＦＡ）、ヨウ素、及び他の不純物を含む第１の塔底流６６が、ＴＦＡＣ／ＨＩ再循環カラムとも称される第２の蒸留カラム６８に供給され得る。蒸留カラム６８から、微量のＨＣｌ及びＴＦＡＩとともにＴＦＡＣ及びＨＩを含む第２の塔頂流７０が、供給流５４に再循環されて戻され得る。Ｒ１３３異性体などの低沸点不純物は、塔頂流７０から流れ７２として定期的にパージされ得る。ＴＦＡＩ及びＴＦＡなどの高沸点不純物を含む第２の塔底流７４は、蒸留カラム６８から連続的に除去され、第３の蒸留カラム７６に通される。ＴＦＡなどの高沸点不純物を含む第３の塔底流７８は、定期的にパージされ得る。精製されたＴＦＡＩを含む第３の塔頂流８０が、収集され得る。

【0018】

更に別の代替として、高沸点溶媒を反応蒸留カラムに導入してもよい。これは、場合によっては、ＴＦＡＩが高温に曝されたときに形成され得る、及び／又はＨＩ供給物から持ち越され得る固体ヨウ素（Ｉ_２）を溶解するために望ましい場合がある。固体ヨウ素が存在すると、収率が低下し、装置の閉塞を伴う困難を引き起こし得る。固体ヨウ素を溶解するための高沸点溶媒の添加は、装置の閉塞を排除し、ヨウ素の回収を可能にし得る。図３に示すように、反応は、触媒の不在下で実行される。液体ＴＦＡＣが、ＴＦＡＣ供給タンク（図示せず）からＴＦＡＣ予熱器（図示せず）に連続的に添加されて、ＴＦＡＣを含む反応物流１００を提供し得る。液体ＨＩが、ＨＩ供給タンク（図示せず）からＨＩ予熱器（図示せず）に連続的に添加されて、ＨＩを含む反応物流１０２を提供し得る。次いで、ＴＦＡＣとＨＩとの混合物を含む供給流１０４が、蒸気１０８として、充填された反応蒸留カラム１１０に通される前に、供給気化器１０６に通され得る。高沸点溶媒１１２を充填された反応蒸留カラム１１０に添加してもよい。充填された反応蒸留カラム１１０内では、ＴＦＡＣとＨＩとの間で気相反応が起こり、ＴＦＡＩ及びＨＣｌを形成し得る。ＴＦＡＣ及びＨＩが、反応蒸留カラム１１０内の充填物と接触し、凝縮すると、ＴＦＡＣとＨＩとの間で液相反応も起こって、ＴＦＡＩ及びＨＣｌを形成し得る。ＴＦＡＣとＨＩとの間の液相反応はまた、カラム再沸器中で起こって、ＴＦＡＩ及びＨＣｌを形成し得る。反応蒸留カラム１１０から、ＨＣｌ、水素（Ｈ_２）、及びトリフルオロアセチルフルオリド（ＴＦＡＦ）を含む第１の塔頂流１１４を、回収のために除去し得る。所望のＴＦＡＩ生成物に加えて、溶媒、未反応ＴＦＡＣ、未反応ＨＩ、Ｒ１３３異性体（Ｃ_２Ｈ_２Ｆ_３Ｃｌ）、トリフルオロ酢酸（ＴＦＡ）、ヨウ素、及び他の不純物を含む第１の塔底流１１６が、ＴＦＡＣ／ＨＩ再循環カラムとも称される第２の蒸留カラム１１８に供給され得る。蒸留カラム１１８から、微量のＨＣｌ及びＴＦＡＩとともにＴＦＡＣ及びＨＩを含む第２の塔頂流１２０が、供給流１０４に再循環されて戻され得る。Ｒ１３３異性体などの低沸点不純物は、塔頂流１２０から流れ１２２として定期的にパージされ得る。ＴＦＡＩ、溶媒、ヨウ素、及びＴＦＡなどの高沸点不純物を含む第２の塔底流１２４が、蒸留カラム１１８から連続的に除去され、第３の蒸留カラム１２６に通される。溶媒、ヨウ素、及びＴＦＡなどの高沸点不純物を含む第３の塔底流１２８を流れ１３０として定期的にパージして、不純物を除去し、ヨウ素を回収し得る。溶媒、ＴＦＡＩ、ヨウ素、及びＴＦＡなどの高沸点不純物を含む塔底流１３２が、反応蒸留カラム供給流１０８に再循環されて戻され得る。精製されたＴＦＡＩを含む第３の塔頂流１３４が、収集され得る。

【0019】

更に別の代替として、図３に示される方法は、触媒を含むように修正されてもよい。図４に示すように、液体ＴＦＡＣが、ＴＦＡＣ供給タンク（図示せず）からＴＦＡＣ予熱器（図示せず）に連続的に添加されて、ＴＦＡＣを含む反応物流１５０を提供し得る。液体ＨＩが、ＨＩ供給タンク（図示せず）からＨＩ予熱器（図示せず）に連続的に添加されて、ＨＩを含む反応物流１５２を提供し得る。次いで、ＴＦＡＣとＨＩとの混合物を含む供給流１５４が、蒸気１５８として、充填された反応蒸留カラム１６０に通される前に、供給気化器１５６に通され得る。充填された反応蒸留カラムは、カラム充填物の底部に触媒１６２を含み得る。高沸点溶媒１６４を充填された反応蒸留カラム１６０に添加してもよい。充填された反応蒸留カラム１６０内では、反応物が触媒１６２と接触すると、ＴＦＡＣとＨＩとの間で気相反応が起こり、ＴＦＡＩ及びＨＣｌが形成され得る。ＴＦＡＣ及びＨＩが反応蒸留カラム１６０内の充填物と接触し、凝縮し、触媒１６２と接触すると、ＴＦＡＣとＨＩとの間で液相反応も起こって、ＴＦＡＩ及びＨＣｌを形成し得る。ＴＦＡＣとＨＩとの間の液相反応はまた、カラム再沸器中で起こって、ＴＦＡＩ及びＨＣｌを形成し得る。反応蒸留カラム１６０から、ＨＣｌ、水素（Ｈ_２）、及びトリフルオロアセチルフルオリド（ＴＦＡＦ）を含む第１の塔頂流１６６を、回収のために除去し得る。所望のＴＦＡＩ生成物に加えて、溶媒、未反応ＴＦＡＣ、未反応ＨＩ、Ｒ１３３異性体（Ｃ_２Ｈ_２Ｆ_３Ｃｌ）、トリフルオロ酢酸（ＴＦＡ）、ヨウ素、及び他の不純物を含む第１の塔底流１６８が、ＴＦＡＣ／ＨＩ再循環カラムとも称される第２の蒸留カラム１７０に供給され得る。蒸留カラム１７０から、微量のＨＣｌ及びＴＦＡＩとともにＴＦＡＣ及びＨＩを含む第２の塔頂流１７２が、供給流１５４に再循環されて戻され得る。Ｒ１３３異性体などの低沸点不純物は、塔頂流１７２から流れ１７４として定期的にパージされ得る。ＴＦＡＩ、溶媒、ヨウ素、及びＴＦＡなどの高沸点不純物を含む第２の塔底流１７６は、蒸留カラム１７０から連続的に除去され、第３の蒸留カラム１７８に通される。溶媒、ヨウ素、及びＴＦＡなどの高沸点不純物を含む第３の塔底流１８０を流れ１８２として定期的にパージして、不純物を除去し、ヨウ素を回収し得る。溶媒、ＴＦＡＩ、ヨウ素、及びＴＦＡなどの高沸点不純物を含む塔底流１８４は、反応蒸留カラム供給流１５８に再循環されて戻され得る。精製されたＴＦＡＩを含む第３の塔頂流１８６は、収集され得る。

【0020】

新鮮なＨＩ及びＴＦＡＣは、下流の処理から、例えば蒸留トレーンから回収されたＨＩ及びＴＦＡＣを含む再循環混合物と組み合わされ得る。組み合わされたせたＴＦＡＣ：ＨＩモル比は、過剰のＴＦＡＣとともに提供されて、より高価なＨＩの高い転化率を与えるが、等モル量又は過剰のＨＩも使用される場合がある。

【0021】

ＴＦＡＣ：ＨＩのモル比は、約１：１０以上、約１：５以上、約１：２以上、約１：１．９以上、約１：１．８以上、約１：１．７以上、約１：１．６以上、約１：１．５以上、約１：１．４以上、約１：１．３以上、約１：１．２以上、約１：１．１以上、約１：１以下、約１．１：１以下、約１．２：１以下、約１．３：１以下、約１．４：１以下、約１．５：１以下、約１．６：１以下、約１．７：１以下、約１．８：１以下、約１．９：１以下、約２：１以下、約５：１以下、約１０：１以下、又はこれらの終点によって包含される任意の値若しくは範囲である。好ましくは、ＴＦＡＣ：ＨＩのモル比は、約１：１～約２：１である。

【0022】

反応蒸留カラム再沸器温度は、約２０℃以上、約３０℃以上、約４０℃以上、約５０℃以上、約６０℃以上、約７０℃以下、約８０℃以下、約９０℃以下、約１００℃以下、約１１０℃以下、約１２０℃以下、又はこれらの終点によって包含される任意の値若しくは範囲であり得る。好ましくは、温度は、約５０℃～約１１０℃である。

【0023】

反応蒸留カラムからの塔頂流の温度は、約－６０℃以上、約－５０℃以上、約－４０℃以上、約－３０℃以上、約－２０℃以下、約－１０℃以下、約０℃以下、約１０℃以下、又はこれらの終点によって包含される任意の値若しくは範囲であり得る。

【0024】

反応蒸留コラムは、約１０ｐｓｉｇ以上、約２０ｐｓｉｇ以上、約３０ｐｓｉｇ以上、約４０ｐｓｉｇ以上、約５０ｐｓｉｇ以上、約６０ｐｓｉｇ以上、約７０ｐｓｉｇ以上、約１００ｐｓｉｇ以上、約２００ｐｓｉｇ以下、約３００ｐｓｉｇ以下、約４００ｐｓｉｇ以下、約５００ｐｓｉｇ以下、又はこれらの終点によって包含される任意の値若しくは範囲の圧力で運転され得る。好ましくは、圧力は、約５０～約１００ｐｓｉｇである。

【0025】

ＴＦＡＣ／ＨＩ再循環カラム塔頂流の温度は、約－５０℃以上、－４０℃以上、－３０℃以上、約－２０℃以上、約－１０℃以上、約０℃以上、約１０℃以下、約２０℃以下、約３０℃以下、約４０℃以下、約５０℃以下、約６０℃以下、約７０℃以下、約８０℃以下、又はこれらの終点によって包含される任意の値若しくは範囲であり得る。

【0026】

ＴＦＡＣ／ＨＩ再循環カラム塔底流の温度は、約５０℃以上、約６０℃以上、約７０℃以上、約８０℃以上、約９０℃以上、約１００℃以下、約１１０℃以下、約１２０℃以下、約１３０℃以下、約１４０℃以下、約１５０℃以下、又はこれらの終点によって包含される任意の値若しくは範囲であり得る。

【0027】

ＴＦＡＣ／ＨＩ再循環カラムは、約１０ｐｓｉｇ以上、約１４ｐｓｉｇ以上、約２０ｐｓｉｇ以上、約３０ｐｓｉｇ以上、約４０ｐｓｉｇ以上、約５０ｐｓｉｇ以上、約６０ｐｓｉｇ以下、約７０ｐｓｉｇ以下、約８０ｐｓｉｇ以下、約９０ｐｓｉｇ以下、約１００ｐｓｉｇ以下、又はこれらの終点によって包含される任意の値若しくは範囲の圧力で運転され得る。好ましくは、圧力は、約１０ｐｓｉｇ～約３０ｐｓｉｇである。

【0028】

触媒が使用される場合、それは、活性炭、メソカーボン、ステンレス鋼、ニッケル、ニッケル－クロム合金、ニッケル－クロム－モリブデン合金、ニッケル－銅合金、銅、アルミナ、白金、パラジウム、若しくは炭化鉄、炭化モリブデン及び炭化ニッケルなどの金属炭化物、並びに炭化ケイ素などの非金属炭化物などの炭化物、又はそれらの組み合わせを含む群から選択され得る。

【0029】

触媒は、メッシュ、ペレット、又は球体の形態であり得る。

【0030】

溶媒を使用する場合、溶媒は高いヨウ素溶解度を示すことが望ましい。好適な溶媒としては、ベンゼン、及びトルエン、キシレン、メシチレン（１，３，５－トリメチルベンゼン）、エチルベンゼンなどの置換芳香族化合物、ジメチルホルムアミド（dimethylformamide、ＤＭＦ）及びジメチルスルホキシド（dimethyl sulfoxide、ＤＭＳＯ）など極性非プロトン性溶媒、及びイミダゾリウム塩及び硫酸水素カプロラクタミウムなどのイオン液体、並びにそれらの組み合わせが挙げられ得る。

【0031】

本プロセスは、約８５％以上、約９０％以上、約９５％以上、約９６％以上、約９７％以上、約９８％以上、又は約９９％以上の収率でトリフルオロアセチルヨージド（ＴＦＡＩ）を生成し得る。

【0032】

トリフルオロアセチルクロリド（ＴＦＡＩ）は、約９０％以上、約９１％以上、約９２％以上、約９３％以上、約９４％以上、約９５％以上、約９６％以上、約９７％以上、約９８％以上、又は約９９％以上の純度で生成され得る。

【0033】

本発明は、例示的な設計に対するものとして説明してきたが、本発明は、本開示の趣旨及び範囲内で更に修正することができる。更に、本出願は、本発明が関連する技術分野における既知の又は慣習的な実践に属する本開示からのそのような逸脱を包含することが意図されている。

【0034】

本明細書で使用する場合、「前述の値のうちのいずれか２つの間で定義される任意の範囲内」という句は、それらの値が列挙のより低い部分にあるか又は列挙のより高い部分にあるかにかかわらず、任意の範囲がそのような句の前に列挙された値のうちのいずれか２つから選択され得ることを意味する。例えば、一対の値は、２つのより低い値、２つのより高い値、又はより低い値及びより高い値から選択され得る。

【実施例】

【0035】

実施例１：触媒の不在下でのＴＦＡＩの形成
この実施例は、触媒の不在下で反応蒸留を介して、ＴＦＡＣ及びＨＩからＴＦＡＩを生成するための連続プロセス、並びに反応生成物からのＴＦＡＩの精製を例示する。このユニットは、ＴＦＡＣ及びＨＩ供給システム、ＴＦＡＣ／ＨＩ供給ミキサー／気化器、反応蒸留カラム、ＴＦＡＣ／ＨＩ再循環カラムとして作用する第２の蒸留カラム、及びＴＦＡＩ精製カラムとして作用する第３の蒸留カラムからなる。３つ全てのカラムは、同じ装備を有し、１０ガロンの再沸器、Ｇｏｏｄｌｏｅ ２インチ直径×６インチ厚の構造化金属充填物を有する２インチＩＤ×１２０インチ長さのカラム、及びシェル型凝縮器におけるチューブからなる。

【0036】

３９２ｇ／ｈの液体ＴＦＡＣ及び３７９ｇ／ｈの液体ＨＩが、反応蒸留カラムに供給され、カラム再沸器温度が、３０ｐｓｉｇの飽和蒸気により約５６℃に制御され、カラム塔頂温度が、液体窒素で冷却した凝縮器で－４７℃に制御される。約１０７ｇ／ｈのＨＣｌが、カラム塔頂からＫＯＨスクラバーシステムに除去され、カラム塔頂圧力が、７０ｐｓｉｇに制御される。ＩＣ分析により、ＨＣｌ流は、微量のＴＦＡＦとともに主にＨＣｌを含有する。反応蒸留カラム塔底流が、第２のカラムに供給され、カラム再沸器温度が、３０ｐｓｉｇの飽和蒸気により約６５℃に制御され、カラム塔頂温度が、冷却エタノールによって冷却された凝縮器で約８℃に制御される。塔頂圧力を２８ｐｓｉｇに制御して、未反応のＴＦＡＣ（８８．１重量％）及びＨＩ（９．５重量％）、ＨＣｌ（＜０．５重量％）及びＴＦＡＩ（＜２％）を含有し、残りが他のものである２１０ｇ／ｈの第２の塔頂流が、供給物蒸発器に再循環されて戻される。Ｒ１３３異性体などの低沸点不純物が蓄積される場合、定期的に第２のカラム塔頂流をパージすることができる。主にＴＦＡＩを＜１重量％のＴＦＡ及び他の重質分とともに含む第２のカラム塔底流が、第３の蒸留カラムに供給され、カラム再沸器温度は、３０ｐｓｉｇの飽和蒸気により約７４℃に制御され、カラム塔頂温度は、水道水で冷却された凝縮器で３６℃に制御される。第２のカラム塔頂圧力が周囲圧力である場合、約６５０ｇ／ｈの純粋なＴＦＡＩ（＞９９重量％）がカラム塔頂流から回収され、これは＞９７％のＴＦＡＩ収率を表す。ヨウ素及びＴＦＡなどの高沸点不純物が蓄積される場合、定期的に第３のカラム塔底流をパージすることができる。

【0037】

実施例２：触媒の存在下でのＴＦＡＩの形成
この実施例は、触媒の存在下で反応蒸留を介して、ＴＦＡＣ及びＨＩからＴＦＡＩを生成するための連続プロセス、並びに反応生成物からのＴＦＡＩの精製を例示する。このユニットは、ＴＦＡＣ及びＨＩ供給システム、ＴＦＡＣ／ＨＩ供給ミキサー／気化器、反応蒸留カラム、ＴＦＡＣ／ＨＩ再循環カラムとして作用する第２の蒸留カラム、及びＴＦＡＩ精製カラムとして作用する第３の蒸留カラムからなる。反応蒸留カラムは、１０ガロンの再沸器、２インチＩＤＸ１２０インチ長さのカラム、及びシェル型凝縮器におけるチューブからなる。カラムは、底部に、触媒として機能する粒状活性炭（６インチ厚、容量３０９ｍｌ）が充填されており、カラムの残りの部分には、Ｇｏｏｄｌｏｅ ２インチ直径×６インチ厚の構造化金属充填材が充填されている。他の２つのカラムは、同じ装備を有し、１０ガロンの再沸器、Ｇｏｏｄｌｏｅ ２インチ直径×６インチ厚の構造化金属充填物を有する２インチＩＤ×１２０インチ長さのカラム、及びシェル型凝縮器におけるチューブからなる。

【0038】

３５９ｇ／ｈの液体ＴＦＡＣ及び３４７ｇ／ｈの液体ＨＩが、反応蒸留カラムに供給され、カラム再沸器温度が、３０ｐｓｉｇの飽和蒸気により約５９℃に制御され、カラム塔頂温度が、液体窒素で冷却した凝縮器で－４７℃に制御される。約９９ｇ／ｈのＨＣｌが、カラム塔頂からＫＯＨスクラバーシステムに除去され、カラム塔頂圧力が、７０ｐｓｉｇに制御される。ＩＣ分析により、ＨＣｌ流は、微量のＴＦＡＦとともに主にＨＣｌを含有する。反応蒸留カラム塔底流が、第２のカラムに供給され、カラム再沸器温度が、３０ｐｓｉｇの飽和蒸気により約６５℃に制御され、カラム塔頂温度が、冷却エタノールによって冷却された凝縮器で約８℃に制御される。塔頂圧力を２８ｐｓｉｇに制御して、未反応のＴＦＡＣ（９４．１重量％）及びＨＩ（４．３重量％）、ＨＣｌ（＜０．３重量％）及びＴＦＡＩ（＜１．５％）を含み、残りが他のものである１６４ｇ／ｈの第２の塔頂流は、供給物蒸発器に再循環されて戻される。Ｒ１３３異性体などの低沸点不純物が蓄積される場合、定期的に第２のカラム塔頂流をパージすることができる。主にＴＦＡＩを＜１重量％のＴＦＡ及び他の重質分とともに含む第２のカラム塔底流が、第３の蒸留カラムに供給され、カラム再沸器温度が、３０ｐｓｉｇの飽和蒸気により約７４℃に制御され、カラム塔頂温度が、水道水で冷却された凝縮器で３６℃に制御される。第２の塔頂圧力が周囲圧力である場合、約５９８ｇ／ｈの純粋なＴＦＡＩ（＞９９重量％）がカラム塔頂流から回収され、これは＞９７％のＴＦＡＩ収率を表す。ヨウ素、ＴＦＡなどの高沸点不純物が蓄積される場合、定期的に第３のカラム塔底流をパージすることができる。

【0039】

実施例３：溶媒の添加によるＴＦＡＩの形成
実施例１に記載したのと同じ装備及び運転で、２ｋｇのトルエンを、運転の開始時に反応蒸留再沸器に添加する。システムへのトルエンの添加は、ＴＦＡＩが高温に曝されたときに形成され得る、及び／又はＨＩ供給物から持ち越され得る固体ヨウ素（Ｉ_２）を溶解するための溶媒として機能する。トルエンは、反応蒸留カラムの塔底から第２の蒸留カラムへ、次いで第２の蒸留カラム塔底から第３の蒸留カラムへとシステムを通過し、第３の蒸留カラム塔底から反応蒸留カラム再沸器へと再循環されて戻される。ヨウ素濃度が約２０重量％に達するか、又はＴＦＡ濃度が約３０重量％に達すると、ある特定の量の再沸器材料が第３の蒸留カラム塔底流からパージされ、ほぼ等量の新しいトルエンが反応蒸留再沸器に添加されて、パージされるトルエンを補充する。パージされたトルエン流は、再循環のためにトルエン及びヨウ素を回収するために処理され得るか、又は廃棄物として処分され得る。

【0040】

実施例４：溶媒を添加した触媒の存在下でのＴＦＡＩの形成
実施例２に記載したのと同じ装備及び運転で、２ｋｇのトルエンを、運転の開始時に反応蒸留再沸器に添加する。システムへのトルエンの添加は、ＴＦＡＩが高温に曝されたときに形成され得る、及び／又はＨＩ供給物から持ち越され得る固体ヨウ素（Ｉ_２）を溶解するための溶媒として機能する。トルエンは、反応蒸留カラムの塔底から第２の蒸留カラムへ、次いで第２の蒸留カラム塔底から第３の蒸留カラムへとシステムを通過し、第３の蒸留カラム塔底から反応蒸留カラム再沸器へと再循環されて戻される。ヨウ素濃度が約２０重量％に達するか、又はＴＦＡ濃度が約３０重量％に達すると、ある特定の量の再沸器材料が第３の蒸留カラム塔底流からパージされ、約等量の新しいトルエンが反応蒸留再沸器に添加されて、パージされるトルエンを補充する。パージされたトルエン流は、再循環のためにトルエン及びヨウ素を回収するために処理され得るか、又は廃棄物として処分され得る。

【0041】

態様
態様１は、トリフルオロアセチルヨージド（ＴＦＡＩ）を作製するためのプロセスであって、トリフルオロアセチルクロリド（ＴＦＡＣ）を含む流れをヨウ化水素（ＨＩ）を含む流れと組み合わせて、組み合わされた反応物流を提供することと、組み合わされた反応物流を反応蒸留カラムに通して、粗生成物流を提供することと、粗生成物流を精製して、トリフルオロアセチルヨージド（ＴＦＡＩ）を含む精製された生成物流を提供することと、を含む、プロセスである。

【0042】

態様２は、ＴＦＡＣ：ＨＩのモル比が、約１：１～約２：１である、態様１に記載のプロセスである。

【0043】

態様３は、反応蒸留カラムが、再沸器を更に含む充填カラムである、態様１又は２に記載のプロセスである。

【0044】

態様４は、反応蒸留カラム再沸器温度が、約５０℃～１１０℃である、態様１～３のいずれか１つに記載のプロセスである。

【0045】

態様５は、反応蒸留カラムが、約５０～１００ｐｓｉｇの圧力で運転される、態様１～４のいずれか１つに記載のプロセスである。

【0046】

態様６は、粗生成物流を精製することが、粗生成物流を１つ以上の蒸留カラムに通すことを含む、態様１～５のいずれか１つに記載のプロセスである。

【0047】

態様７は、反応蒸留カラムが、触媒を更に含む、態様１～６のいずれか１つに記載のプロセスである。

【0048】

態様８は、触媒が、活性炭、メソカーボン、ステンレス鋼、ニッケル、ニッケル－クロム合金、ニッケル－クロム－モリブデン合金、ニッケル－銅合金、銅、アルミナ、白金、パラジウム、炭化鉄、炭化モリブデン、炭化ニッケル、炭化ケイ素、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、態様７に記載のプロセスである。

【0049】

態様９は、組み合わされた反応物流が、溶媒を更に含む、態様１～８のいずれか１つに記載のプロセスである。

【0050】

態様１０は、溶媒が、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン（１，３，５－トリメチルベンゼン）、エチルベンゼン、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、イオン液体、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、態様９に記載のプロセスである。

【0051】

態様１１は、精製された生成物流からヨウ素（Ｉ_２）を回収することを更に含む、態様９又は１０に記載のプロセスである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【手続補正書】

【提出日】2024-09-03

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

トリフルオロアセチルヨージド（ＴＦＡＩ）を作製するためのプロセスであって、
トリフルオロアセチルクロリド（ＴＦＡＣ）を含む流れをヨウ化水素（ＨＩ）を含む流れと組み合わせて、組み合わされた反応物流を提供することと、
前記組み合わされた反応物流を反応蒸留カラムに通して、粗生成物流を提供することと、
前記粗生成物流を精製して、トリフルオロアセチルヨージド（ＴＦＡＩ）を含む精製された生成物流を提供することと、を含む、プロセス。

【請求項2】

ＴＦＡＣ：ＨＩのモル比が、約１：１～約２：１である、請求項１に記載のプロセス。

【請求項3】

前記反応蒸留カラムが、再沸器を更に含む充填カラムである、請求項１に記載のプロセス。

【国際調査報告】