本发明涉及六氟异丙醇和已知为吸入麻醉剂“七氟醚(sevoflurane)”的氟甲基六氟异丙基醚的生产方法。
背景技术：
六氟异丙醇(在本说明书下文中六氟异丙醇可表示为“HFIP”)被大量生产作为对聚合物表现出特定溶解性的溶剂，和作为用于生产吸入麻醉剂“七氟醚”的中间体。HFIP通常通过六氟丙酮(在本说明书下文中这可表示为“HFA”)的氢化来生产，并且取决于起始材料HFA的形式、其反应模式、还原剂和催化剂的类型等的组合而提出了各种方法。
作为气相方法，已知在氧化铝负载的钯催化剂(Pd/Al2O3)的存在下(专利公开1)或在活性炭负载的钯催化剂(Pd/C)的存在下(专利公开2)用氢(H2)氢化HFA的方法，以及在镍催化剂或氧化铝负载的钯催化剂的存在下氢化水合HFA的方法(专利公开3)。
关于在液相中通过氢气生产HFIP的方法，已知使用水合HFA的方法和使用HFA无水物(HFA anhydride)的方法。作为使用无水物的方法，报道了如下方法：在110℃至150℃、20.0至90.0MPa(200至900大气压)的压力下，使用氧化铂作为催化剂，使无水物反应6小时的时间(专利公开4)。
另一方面，在液相中氢化水合HFA的方法包括在70℃至75℃、0.35至0.7MPa(3.5至7kg/cm2)的压力下用钯/碳作为催化剂使水合HFA反应3.5小时的时间的方法(专利公开5)，和在100℃、0.5MPa(5kg/cm2)的压力下用钯/Al2O3作为催化剂使水合HFA反应6小时的时间的方法(专利公开6)等。
作为使用除氢(H2)以外的还原剂的方法，已报道用硼氢化钠作为还原剂在甲醇溶剂中还原HFA无水物的方法，和类似地在例如乙醚、甲醇、异丙醇、四氢呋喃等含氧溶剂中使用氢化铝锂、氢化钙、氢化钠等作为还原剂的方法(专利公开4)。
根据专利公开7，通过在钯催化剂的存在下与氢接触而氢化水合HFA，除了目标产物HFIP以外，还产生过度氢化的产物1,1,1-三氟丙酮(TFA)。据称TFA难以通过蒸馏而分离，因为其沸点与目标产物HFIP的沸点相近。然而，专利公开7报道，通过使用“钯和钌的组合催化剂”作为氢化催化剂，能以充分的选择性生产目标产物HFIP，即，即使当小量产生TFA时，此化合物也可容易地转化为1,1,1-三氟异丙醇(一种易于分离的化合物，下文这可简写为TFIP)，并且因此，在反应之后，变得极度容易获得高纯度的六氟异丙醇(见下文)。
另一方面，专利公开8报道，当用有机胺化合物处理通过在催化剂的存在下氢化HFA而得到的粗HFIP时，可将难以分离的TFA以“与胺化合物的缔合物(associate)”的形式从体系中除去，并且通过随后的蒸馏，可获得基本上不含TFA的HFIP。
此外，有报道，当在氟化氢溶剂中，在例如钯、钌等催化剂或载有金属的催化剂的存在下，在-20至60℃下通过与氢气接触而使HFA氢化时，可获得基本上不含过度氢化的1,1,1-三氟丙酮的HFIP(专利公开9)。
关于生产HFIP用的起始材料六氟丙酮(HFA)的生产，已知将六氟丙烷环氧化(专利公开10)，接着在催化剂的存在下将所得的环氧化合物异构化以获得HFA的方法(专利公开11)。也已知将丙酮氯化以得到六氯丙酮(专利公开12)，接着将所得的六氯丙酮在负载铬的活性炭催化剂等的存在下用氟化氢取代的氟化的方法(专利公开13)。
如上所述，HFIP作为用于生产吸入麻醉剂七氟醚(化学名：氟甲基-1,1,1,3,3,3-六氟异丙基醚)的起始材料是极为重要的。具体地，如专利公开14所述，吸入麻醉剂七氟醚可通过将浓硫酸和氟化氢添加至多聚甲醛(paraformaldehyde)，然后在预定的温度下加热所得的混合物并向其逐滴添加HFIP而生产。
现有技术公开
专利公开
专利公开1：美国专利号3468964
专利公开2：美国专利号3702872
专利公开3：日本专利申请公开号S57-81424
专利公开4：美国专利号3418337
专利公开5：日本专利申请公开号S59-204142
专利公开6：日本专利申请公开号H1-301631
专利公开7：日本专利申请公开号H6-184025
专利公开8：日本专利申请公开号H6-184026
专利公开9：日本专利申请公开号2009-051798
专利公开10：美国专利号3321515
专利公开11：美国专利号3213134
专利公开12：日本专利申请公开号S56-139436
专利公开13：日本专利号S39-13060
专利公开14：美国专利号4250334
技术实现要素：
根据专利公开1至3和5至9公开的方法，作为重要的有机中间体化合物的HFIP，可用HFA作为起始材料通过催化反应大量生产。氢化反应所必需的金属催化剂含有例如钯、铂等贵金属作为活性成分。其显著特征为其催化活性高，并且即使以相比于起始材料HFA极小的量使用，HFA也能够以高转化率转化为HFIP(换言之，催化剂周转高)。
然而，通过催化氢化生产HFIP的方法具有“反应速率随着反应的进程而降低”的不可忽略的问题。具体地，在六氟丙酮的氢化开始后几乎3小时以内，反应速率高，但此后逐渐降低。反应不停止，并且对产物的质量不带来任何影响，但是与反应开始时相比，反应速率在反应的中期和中期之后令人失望地降低。此处，六氟丙酮(HFA)是一种昂贵的试剂。因此，期望六氟丙酮通过氢化反应的转化率可达80％至100％(优选90％至100％，特别优选98％至100％)。如上所述，反应结束附近的反应速率极慢，并且因此，为了达到这样的高反应转化率，需要相对长的反应时间(见下文给出的比较例)，并期望一些改进。(在此说明书中，“从氢化反应的中期至结束”意指HFA转化率从反应开始已达到约70％以上的阶段，虽然并不限于此)。
如下文给出的“步骤4”的章节中所述，在“HFA的氢化”中，例如氯化氢、氟化氢等酸组分随着反应的进程而生成，并且反应体系内的pH逐渐降低。此处，应理解，当小量的“酸受体(碱性物质)”此前已添加至反应体系时，可立即中和氢化反应期间将要作为副产物而生成的酸性物质。结果，已知反应速率显著增加(例如见专利公开7。事实上，如下文将要给出的实施例所示，当氢化反应在铝负载酸受体下进行时，与没有添加酸受体的情况相比，反应在显著短的时间内完成)。然而，即使在“添加酸受体的情况”中，也不能避开“反应速率随着反应的进程降低”的现象。即使当酸受体的量增加时，此现象也不能充分地改善(见下文给出的实施例和比较例)。
本发明的一个目的是提供一种从作为起始材料的六氟丙酮生产六氟异丙醇的新方法，其中防止从氢化反应中期至结束的反应速率降低。
考虑到上述问题，本发明人进行了热切的研究。结果，发明人发现在氢化起始时六氟丙酮所含的杂质当中，1,1,1-三氟-2,2-二氯乙烷(CF3CHCl2；下文这可表示为“HCFC-123”)的含量与氢化的“反应的中期和中期之后的反应速率”有紧密的相关性。
具体地，本发明人获得了出乎意料的发现，即当用HCFC-123的浓度已降低至120ppm以下的六氟丙酮开始氢化反应时，可显著抑制上述“反应速率随着反应的进程而降低的现象”。结果，虽然氢化催化剂的量和酸受体的量相同，但可使氢化反应在更短的时间内达到期望的反应转化率水平。
此HCFC-123是识别为以超过120ppm的量作为通过六氯丙酮和氟化氢的反应生产HFA的副产物的化合物。(在通过六氯丙酮的氟化合成HFA之后即刻，反应混合物中以几千ppm的量含有该化合物，并且如下文所示，即使在简单蒸馏后，其中仍然以大约1000ppm至2000ppm的量含有该化合物)。一般而言，起始材料丙酮不含此类具有“两个碳原子”的化合物。因此，认为，在氯化或氟化的严苛条件下，碳-碳键将断开而部分地产生“具有两个碳原子的化合物”。(即使当通过不同的方法合成HFA时，方法应必要地包括氯化步骤和氟化步骤，并因此可呈现副产物HCFC-123的生成)。
HCFC-123的沸点为28℃，这与HFA和三水合HFA的沸点不同。然而，在三水合HFA的简单蒸馏中，不能将HCFC-123从三水合HFA完全除去(见下文给出的参考例)。此外，HCFC-123本身不具有可与HFA和HFIP反应的活性官能团。在氢化后获得HFIP之后，该化合物可通过蒸馏从HFIP充分分离和除去。因此，在此之前，没有人尝试过从HFA或三水合HFA的状态有意地以高的程度将HCFC-123分离和除去的想法。
为什么以超过120ppm的量存在HCFC-123会延长反应时间的原因和缘由尚不清楚。如在下文给出的实施例1中明显可见的，“HCFC-123”的峰在氢化开始后相对早的阶段消失。另一方面，认识到“反应速率降低的现象”相当晚地发生。从这些，可以很好地考虑到“HCF-123”本身将不会直接干预氢化的可能性。
与此相关，在HFA中含有HCFC-123的情况下，和当HCFC-123氢化时，可认为1,1,1-三氟-2-氯乙烷(CF3CH2Cl；在此说明书的下文中这可表示为“HCFC-133a”)将会生成，并且当它进一步氢化时，将生成1,1,1-三氟乙烷(CF3H3)。这两个反应都伴随有副产物氯化氢(HCl)的产生。
有可能此反应中生成的氯化氢将充当催化剂毒物而降低金属催化剂的活性，由此引起“反应时间的延长”。然而，如下文给出的实施例和比较例所示，在HCFC-123以超过120ppm的量存在的情况下，和通过增加酸受体的量而开始反应时，反应速率通常增加，但是“在反应的中期和中期之后反应速率降低的现象”并不消失。由此，推测存在不能由上述解释阐明的任何其它因素。
无论存在还是不存在酸受体，都认识到“在反应的中期和中期之后反应速率降低”可通过“控制HCFC-123的含量”而防止的现象(见下文给出的实施例和比较例)。
由此，认为本发明中的“减少HCFC-123”的效果(防止反应的中期和中期之后反应速率的降低)将不同于和独立于“在氢化反应中添加酸受体”的效果(反应速率的总体增加)。
接着，本发明人发现本发明中的氢化仅在满足“添加酸受体”和“HCFC-123的含量降低至预定量以下”这两项要求的情况下可特别有利地进行。
总之，“开始氢化时的HCFC-123的量”是重要的指标。当其被控制为120ppm以下时，可防止氢化反应的中期和中期以后的反应速率降低，并且这是出乎意料和有用的发现。基于这些发现，本发明人已成功地比以往更经济地生产HFIP。
根据本发明，在更短的时间内合成六氟异丙醇已变得可能。因此，通过使用本发明生产的六氟异丙醇来合成七氟醚，从综合观点的角度，比以往引人注目地更有利地生产吸入麻醉剂“七氟醚”。在这一点上，可以说本发明的优越性是极高的。
具体地，本发明提供一种用于生产六氟异丙醇和七氟醚的方法，如在下文的“发明1”至“发明12”中所述。
发明1的步骤(a)、(b)和(c)分别对应于后面提到的步骤3、4和5。发明12的步骤(m)、(n)、(o)-(q)、(r)和(s)分别对应于后面提到的步骤1、2、3a、4a和5。
[发明1]
一种氟甲基六氟异丙基醚(七氟醚)的生产方法，其包括以下步骤：
(a)纯化含有六氟丙酮和超过120ppm的作为杂质的1,1,1-三氟-2,2-二氯乙烷的混合物，由此获得含有120ppm以下的1,1,1-三氟-2,2-二氯乙烷的纯化的六氟丙酮；
(b)在催化剂的存在下使氢(H2)与纯化的六氟丙酮接触，由此将六氟丙酮氢化为六氟异丙醇；和
(c)在路易斯酸或布朗斯台德酸的存在下使六氟异丙醇、甲醛和氟化氢反应。
[发明2]
根据发明1的方法，其中步骤(a)通过蒸馏进行。
[发明3]
根据发明1或2所述的方法，步骤(a)包含以下步骤：
(d)使水与含有六氟丙酮和超过120ppm的作为杂质的1,1,1-三氟-2,2-二氯乙烷的混合物接触，由此使混合物中所含的六氟丙酮转化为三水合六氟丙酮；和
(e)蒸馏步骤(d)所获得的混合物。
[发明4]
根据发明3所述的方法，其中步骤(e)包含以下步骤：
(f)将步骤(d)所获得的混合物供给至精馏塔；和
(g)在理论塔板数为2至50和回流比为0.5-8.0的情况下进行蒸馏。
[发明5]
根据发明1至4任一项所述的方法，其中步骤(a)包含以下步骤：
(h)在纯化期间通过气相色谱进行六氟丙酮的定量分析，以观察混合物中1,1,1-三氟-2,2-二氯乙烷的含量是否为120ppm以下。
[发明6]
根据发明1至5任一项所述的方法，其中在步骤(b)中使用的催化剂为包含选自由钯、铂、钌、铑和镍组成的组的至少一种金属的第一催化剂，或包含负载在载体上的所述至少一种金属的第二催化剂。
[发明7]
根据发明1至5任一项所述的方法，其中在步骤(b)中使用的催化剂为选自由包含负载在相同载体上的钯和钌的第三催化剂、和包含含有负载在载体上的钯的催化剂与含有负载在载体上的钌的催化剂的混合物的第四催化剂组成的组的至少一种。
[发明8]
根据发明1至7任一项所述的方法，其中步骤(b)的氢化在反应体系中在酸受体的存在下进行。
[发明9]
根据发明8所述的方法，其中碱金属的碳酸盐或碳酸氢盐和周期表第13族的金属的氢氧化物一起用作步骤(b)中的酸受体。
[发明10]
根据发明1至9任一项所述的方法，其中将要通过步骤(a)来纯化的含有六氟丙酮和超过120ppm的作为杂质的1,1,1-三氟-2,2-二氯乙烷的混合物通过包含以下步骤的方法制备：
(i)通过氯(Cl2)将丙酮氯化，由此获得含有六氯丙酮的混合物；和
(j)通过使氟化氢与步骤(i)所获得的混合物接触而将六氯丙酮氟化，由此制备含有六氟丙酮和超过120ppm的作为杂质的1,1,1-三氟-2,2-二氯乙烷的混合物。
[发明11]
根据发明1至10任一项所述的方法，其中通过步骤(b)生产的六氟异丙醇通过包含以下步骤的方法分离：
(k)将步骤(b)的催化剂从步骤(b)所获得的反应混合物分离，由此获得液体组分；和
(l)蒸馏所述液体组分，由此分离六氟异丙醇。
[发明12]
一种生产氟甲基六氟异丙基醚(七氟醚)的方法，所述方法包括以下步骤：
(m)通过氯(Cl2)将丙酮氯化，由此获得含有六氯丙酮的混合物；
(n)通过使氟化氢与步骤(m)所获得的混合物接触而将六氯丙酮氟化，由此制备含有六氟丙酮和超过120ppm的作为杂质的1,1,1-三氟-2,2-二氯乙烷的混合物；
(o)使水与步骤(n)所制备的混合物接触，由此将混合物中所含的六氟丙酮转化为三水合六氟丙酮；和
(p)将步骤(o)所获得的混合物供给至精馏塔；
(q)在精馏塔中在理论塔板数为2至50和回流比为0.5-8.0的情况下进行步骤(o)所获得的混合物的蒸馏，直至混合物中1,1,1-三氟-2,2-二氯乙烷的含量变为120ppm以下，由此获得含有120ppm以下的1,1,1-三氟-2,2-二氯乙烷的纯化的三水合六氟丙酮；
(r)在酸受体的存在下，和在选自由包含负载在相同载体上的钯和钌的第三催化剂、和包含含有负载在载体上的钯的催化剂与含有负载在载体上的钌的催化剂的混合物的第四催化剂组成的组的至少一种催化剂的存在下，使氢(H2)与纯化的三水合六氟丙酮接触，由此生产六氟异丙醇；和
(s)在路易斯酸或布朗斯台德酸的存在下使步骤(r)所获得的六氟异丙醇与甲醛和氟化氢反应，由此生产氟甲基六氟异丙基醚(七氟醚)。
发明的有利效果
根据本发明，用六氟丙酮作为起始材料生产六氟异丙醇的方法表现出防止反应速率从氢化反应的中期至结束降低的效果。因此，可在更短时间内合成六氟异丙醇。由此，本发明表现另一效果，即当用六氟异丙醇合成七氟醚时，可更有利地生产七氟醚。
具体实施方式
下面将详细描述本发明。本发明的范围不受这些描述的限制。除了下文给出的示例以外，本发明可在不偏离本发明的效果和精神的范围内适当地变化和修改。通过引用将此说明书中引用的所有公开，例如现有技术文献，和专利申请公开、专利公开和其它专利文献并入此说明书中。
在此说明书中，水合六氟丙酮指的是水分子数没有限制的水合物或其水溶液，并且包括三水合六氟丙酮。在此说明书中，三水合六氟丙酮可表示为“HFA·3W”。
如现有技术公开所公开的，六氟丙酮可由其自身的一些化学物质(chemical species)表示。例如，在其水溶液中，该化合物作为“三水合六氟丙酮”存在。
六氟丙酮的沸点为-28℃(大气压)，并且在室温和常压下作为蒸气(气体)存在。为了处置方便，作为在106℃至108℃下的恒沸点组合物而获得的三水合六氟丙酮用作很多反应中的起始材料，或储存。在本发明中，使用“六氟丙酮”的表达，以包括水合六氟丙酮。
为了更清楚地描述本发明，与本发明相关的步骤总结如下。
[步骤1]
[步骤2]
[步骤3]
[步骤4]
[步骤5]
在上文中，步骤3和步骤4是本发明不可缺少的步骤。根据本发明，可向其添加步骤5，或步骤1和2。步骤3中，一个特别优选的实施方案可表示为“步骤3a”。步骤4中，一个特别优选的实施方案可表示为“步骤4a”。下文的说明包括这些。
[步骤1]
步骤1是用氯(Cl2)将丙酮氯化而获得含有六氯丙酮的混合物的步骤。
此步骤和随后的步骤2为常规步骤，但对于理解本发明是重要的，并且记述如下。
此步骤通过使氯(氯气)与丙酮接触来进行。此步骤中的氯化优选在催化剂的存在下进行。作为催化剂，可使用作为所谓的氯化催化剂而已知的催化剂。具体地，可使用自由基引发剂，包括偶氮化合物例如偶氮二异丁腈、偶氮二戊腈等，和过氧化物例如过氧化苯甲酰、过氧化十二酰、过氧化二月桂酰、过氧化新戊酸叔丁酯等，和磷化合物例如红磷、五氯化磷、三氯化磷、三苯基膦，亚磷酸三苯基酯等，杂环芳香族化合物例如吡啶、喹啉等，以及三乙胺等。此外，氯化通过光照射进行。在这些当中，特别优选喹啉催化剂。
催化剂的量可为基于起始材料丙酮的大约0.001至0.5当量，但可由本领域技术人员适当地控制。
随着氯化的进展，具有一至五个氯原子的氯化丙酮即部分氯化的丙酮(一氯丙酮、二氯丙酮等，在此说明书中，这些可称作“低位(low-order)氯化的化合物”)逐渐产生。期望的是反应通过使用下文提及的反应压力、反应温度和其它条件而进行，直至丙酮的所有氢原子被氯原子代替，并通过使用气相色谱等分析手段来检查反应期间丙酮转化的进程和氯化程度。本文中所述的“氯化程度”是指，如在一定时间从反应混合物的组成所计算的，每一分子丙酮引入的氯原子的平均值。
具体地，相对于一分子丙酮，用于以氯原子代替丙酮的所有氢原子(即，用于将丙酮转化为六氯丙酮)所需的氯(Cl2)的理论摩尔数为“6”。因此，通过连续氯化同时温度保持落入约20℃至260℃的范围内，同时通过气相色谱监测氯化程度，可将低位氯化化合物逐渐氯化，从而以高选择性产生六氯丙酮。
在此步骤中，过量的氯从反应体系中排出同时保持为未反应的，并因此可回收以重复使用。
通常，反应压力优选落在0.05MPa至5.0MPa的范围内(绝对压力-在此说明书的下文中应同样适用)。常压(0.1MPa)至约0.3MPa的轻微压力化的范围是简单和优选的。本发明不排除在超过5.0MPa的压力下的反应，但是过度的压力条件将在设备上施加负荷。因此，上述压力范围是优选的。
反应温度通常落在20℃至260℃的范围内。优选在用气相色谱监测氯化程度时控制。当反应温度低于20℃时，将对反应速率有一些影响从而增加低位氯化化合物的比率，并且延长转化为六氯丙酮的时间。结果，生产率可能降低。另一方面，在高于260℃的温度下，六氯丙酮将气化，因为其在室温/常压下的沸点为204℃。这将因此增加将其从体系中排出的负担。如果如此，一些用于防止气化的设备将是必要的，其为工业上和经济上不利的，并且使用这样的高温不会提供好处。
关于氯化用的进料模式，可不受限制地使用连续模式或分批模式的任何方法。
仅需要反应器由具有耐热性和对氯、氯化氢等耐腐蚀性的材料制成。可使用在常压或加压下对反应充分耐久的反应器，例如由不锈钢、HastelloyTM、MonelTM、镍、铂等制成的金属容器，以及内衬有四氟乙烯树脂、氯三氟乙烯树脂，偏二氟乙烯树脂，PFA树脂，聚丙烯树脂，聚乙烯树脂，玻璃等的容器。
在此步骤中获得的含有六氟丙酮的反应混合物，除了六氯丙酮外还可含有具有一至五个氯原子的氯丙酮类、氯化氢、氯等。因此，为了获得高纯度的六氯丙酮，优选使用蒸馏等纯化手段。在蒸馏之前，优选预先分离氯和氯化氢，以便为整个装置减少例如腐蚀等的负担。
根据此方法，可获得高纯度六氯丙酮，并可用作随后氟化步骤的起始材料。蒸馏中作为初始馏分而分离并回收的具有一至五个氯原子的氯丙酮类可再次作为氯化用的起始材料而重复使用。
蒸馏装置不特别限制，只要其由耐受氯和氯化氢的材料制成即可。
[步骤2]
然后，描述步骤2。步骤2是将步骤1中生产的含有六氯丙酮的混合物用氟化氢氟化，以产生含有六氟丙酮和超过120ppm的1,1,1-三氟-2,2-二氯乙烷(HCFC-123)的混合物的步骤。
氟化包括气相法和液相法两种模式。如下文所描述，本反应在相对高的温度下有利地进行。因此，优选使用在高温下容易进行的气相法。
优选地，步骤2在所谓的“氟化催化剂”的存在下进行。在此步骤中使用的氟化催化剂为金属的氧化物、氟化物、氯化物、氟氯化物、氧氟化物、氧氯化物或氧氟氯化物。具体地，金属是选自由铬、钛、铝、锰、镍、钴和锆组成的组的至少一种。氟化铝、氧化铝、再生氯化铬(secondary chromium chloride)等是特别优选的氟化催化剂。也可以使用这些的组合。
催化剂的量为相对于1mol六氯丙酮约0.001至0.5摩尔左右，并可由本领域技术人员适当地控制。
氟化中的反应温度为250℃至450℃，优选260至400℃，更优选260至350℃。当温度低于250℃时，六氯丙酮的反应速率可能降低。当温度高于450℃时，过度氟化的产物可能增加，并对设备施加负担。因此，这两种条件是不优选的。
作为在此步骤中使用的反应器，优选使用足以在常压或加压下反应的反应器，例如由不锈钢、MonelTM、HastelloyTM、镍等制成的金属容器，或内衬有四氟乙烯树脂、氯三氟乙烯树脂、偏二氟乙烯树脂、PFA树脂、聚丙烯树脂或聚乙烯树脂的容器。
在此步骤中，氟化氢与六氯丙酮的摩尔比为化学计量地“6”，但是为了以高转化率和高收率有效地生产六氟丙酮，期望的是以超过化学计量的量使用氟化氢。因此，反应通过使用相对于1mol六氯丙酮通常为8摩尔以上，优选10摩尔以上，更优选12摩尔以上的氟化氢而进行。氟化氢的量没有上限。即使以50摩尔以上的量使用，氟化速率通常不再上升。此外，回收未反应的氟化氢的劳动将会上升。因此，使用过多氟化氢是不利的。反应之后，作为未反应而剩余的氟化氢从有机层分离，并可回收至反应体系中。
此步骤中的反应压力通常为0.05至10MPa，并且更优选接近常压的0.08至1MPa。
在步骤2通过气相反应进行的情况下，反应的接触时间通常为1至300秒，优选10至60秒。然而，最优接触时间可取决于氟化氢的量和例如反应温度、催化剂的量、反应压力等反应条件而改变。因此，可由本领域技术人员适当地控制。
也在氟化步骤中，类似上述氯化步骤，六氯丙酮逐渐转化为六氟丙酮。因此，期望的是在用气相色谱等分析手段监测六氯丙酮转化和氟化进程的同时进行反应。
如上所述，步骤2中获得的反应混合物，除了目标产物HFA外，还以超过120ppm(通常地几千ppm)的量含有副产物HCFC-123。即使在混合物的简单蒸馏后，化合物仍然以1000ppm至2000ppm的量残留在HFA中。
[步骤3]
接下来，描述步骤3。步骤3是通过纯化步骤2中生产的“含有六氟丙酮和超过120ppm的量的1,1,1-三氟-2,2-二氯乙烷的混合物”而获得“纯化的六氟丙酮”，由此将混合物中所含的1,1,1-三氟-2,2-二氯乙烷的含量降低至不超过120ppm的步骤。纯化用的手段不特别限定，但蒸馏(精密蒸馏)是特别优选的。
通过步骤2的方法生产的六氟丙酮通常含有作为残留其中的氟化氢和氯化氢。即使是简单蒸馏后的HFA也可仍以通常1000ppm至2000ppm的量含有HCFC-123(这是本发明中的问题)，由此形成它们的混合物。步骤3是用于将HCFC-123的量减少至120ppm以下的步骤。在此步骤3之后，可显著防止接下来的步骤4(氢化步骤)中“反应的中期和中期后反应速率降低”的现象。
作为此步骤3的详细的实施方案，蒸馏(精密蒸馏)操作优选在六氟丙酮被水吸收而转化为其水合物(沸点为106℃的三水合HFA)之后进行，因为其简单并易于操控。
在六氟丙酮的水合物的生产中，反应条件不特别限定。气体形式的六氟丙酮可被混入反应器中容纳的水(具有冰的水)，从而被水吸收。优选将六氟丙酮转化为易于操控的“三水合六氟丙酮”。对于此转化，期望以相对于1摩尔的HFA，水可为3摩尔以上将HFA和水混合在一起。(水与HFA的摩尔比可为例如3.0:1至20:1)。
当超过3摩尔的水与1摩尔的六氟丙酮混合时，获得“三水合六氟丙酮(沸点106℃)”和“水(沸点100℃)”的混合物。即使当在此操作中添加过量的水时，水也可在随后的“蒸馏操作”中除去。即使当残留过量的水时，水也不会对步骤4中的“氢化反应”有影响。另一方面，当水的量相对于1摩尔的HFA小于3摩尔时，将获得沸点不同的“HFA无水物”、“一水合HFA”和“三水合HFA”的多种化学物质的混合物。这样的情况是不利的，因为后续步骤将难以操控。
然后，参照蒸馏上述“三水合HFA”的实例描述步骤3中对于“用于将HCFC-123减少至120ppm以下的纯化手段”特别有利的“蒸馏(精密蒸馏)”。
此“蒸馏”是将三水合六氟丙酮供给至精馏塔中并优选用下文描述的理论塔板数和回流比进行分馏的操作(此处描述“分馏”时，为了方便可称为“蒸馏”或“精密蒸馏”)。用此蒸馏，HCFC-123的量可有效减少以得到“HCFC-123不超过120ppm的三水合HFA(纯化的三水合HFA)”。
根据此蒸馏步骤，作为本发明中的问题的HCFC-123能够以馏分的形式与沸点低于“三水合HFA”的“过量存在的水”一起从三水合HFA除去。然而，如上所述，不易从三水合HFA完全分离和除去HCFC-123。当尝试过于完全的除去时，可能对体系产生一些过度的蒸馏负荷。如上所述，只要HCFC-123可减少至120ppm以下，就可充分达到本发明的有利效果(即，在步骤4的氢化中“防止反应的中期和中期之后反应速率的降低”)。当HCFC-123的量为110ppm以下时，效果可更好。当为60ppm以下时，更优选。当为40ppm以下时，可达到甚至更有利的效果。相反，甚至当HCFC-123的量可过分减少时，不会获得任何更好的效果。因此，通常不需要将“HCFC-123”的量减少至例如小于3ppm，特别是小于1ppm。
根据上文，作为步骤3中的“纯化”，当此前目标为落入例如5ppm至110ppm范围内的值的HCFC-123的含量已达到目标水平时结束纯化操作的模式可为最合理和优选的实施方式之一。目标水平可落在10至60ppm的范围内，或可落在5至40ppm的范围内。考虑到纯化操作(特别是蒸馏)的性能，本领域技术人员可合适地设置目标水平。
蒸馏塔的塔板数可取决于目标HCFC-123的量而变化。其可为例如2以上且50以下。尤其是，塔板数优选3以上且30以下，更优选5以上且20以下。
要填充入精馏塔的填料(filler)可为任何的规则填充料(packing)或不规则填充料。规则填充料可为任何普通填充料，包括例如Sulzer填充料、Mellapak、Techno填充料、Flexi填充料等。不规则填料也可为任何普通填充料，包括例如Heli填充料、Raschig环、Dixon填充料等
回流比可为0.5至8.0，优选0.5至7.0，更优选0.5至6.0。
在三水合HFA用作六氟丙酮的情况下，此组分变成底部组分。因此，优选在通过用气相色谱的定量分析来监测底部组分中所含的HCFC-123的量的同时通过蒸馏等进行纯化，并且优选纯化操作持续直至可确认HCFC-123的含量减少至120ppm以下的此前定为目标的水平。
关于通过气相色谱进行定量分析的柱的类型，推荐使用通过将例如硅胶、活性炭、沸石等吸附剂固体放入柱中作为柱填料而制备的“填充柱”，或通过将固相(用非挥发性液体浸渍的合成硅胶等)放入柱中而制备的“填充柱”。可选地，推荐使用通过将吸附剂等的固相以涂布或化学结合的模式施加至熔融二氧化硅等的中空毛细管的内周面而制备的“毛细管柱”。
在此步骤中使用填充柱的情况下，硅胶、活性炭或沸石优选用作柱填料。在使用毛细管柱的情况下，优选使用聚二甲基硅氧烷等的非极性固相，或聚乙二醇等的高极性固相。
HCFC-123的含量可从将要通过用柱色谱的定量分析而确定的“峰面积值”计算。例如，组分通过使用装配有火焰离子化检测器(FID)的气相色谱装置来分析，并且HCFC-123的峰面积相对于全部峰面积的总和(100％)的比(％)称为化合物的含量。
在使用气相色谱的定量分析中，普通气体(氮、氩、氢、氦等)可用作流动相。柱温、流动相气压、流动相流速、柱长度和其它不特别限制，并可由本领域技术人员适当地控制。
上文进行的关于步骤3的描述显示了在HFA转化为“三水合HFA”(水合处理)后最易于操控的精密蒸馏方法。然而，不应从本发明的范围排除对没有水合处理的无水HFA本身进行HCFC-123的除去的实施方案。然而，在此情况下，应特别注意无水HFA的沸点(-28℃)低于HCFC-123的沸点(28℃)。换言之，在通过蒸馏进行无水HFA和HCFC-123之间的分离的情况下，蒸馏馏分为目标产物(无水HFA)，且HCFC-123浓缩在底部。如果期望通过蒸馏将此类低沸点化合物彼此分离，有必要进行特别操作，例如在加压条件下的蒸馏或者在受控低温条件下的蒸馏。换言之，不能说用无水HFA进行步骤3的实施方案是本发明最合适的实施方案，因为该方案对操作和设备造成大的负担。
在本发明中，步骤3的最优选的实施方案被称为步骤3a。步骤3a如下所述。
[步骤3a]
步骤3a是使步骤2中获得的混合物与水接触从而将混合物中所含的六氟丙酮转化为三水合六氟丙酮，并且然后将混合物引入精馏塔中并在其中在理论板数为2以上且50以下和回流比为0.5至8.0下蒸馏，并且持续蒸馏直至混合物中所含的1,1,1-三氟-2,2-二氯乙烷的含量可通过气相色谱确认为不超过120ppm，由此获得1,1,1-三氟-2,2-二氯乙烷的含量为120ppm以下的纯化的三水合六氟丙酮的步骤。
[步骤4]
然后，描述步骤4。步骤4是由通过在催化剂的存在下与氢(H2)的接触，使步骤3中获得的纯化的六氟丙酮氢化而合成六氟异丙醇的步骤。
在步骤4的氢化中，可直接原样实施常规已知的操作方法和条件来进行反应。此步骤中的独特特征是起始材料HFA中仅以120ppm以下的量含有HCFC-123。然而，由此，即使其它条件完全相同，也可显著防止反应速率从反应的中期至结束降低。因此，特别地，在持续反应直至HFA的高转化率的情况中，本发明可提供必要反应时间可大幅缩短的有利效果。
在此步骤中，优选通过使用三水合六氟丙酮作为原料在液相中进行反应，因为反应可温和地进行，并且催化剂活性可保持高。上述步骤3已在假设HFA也可为“无水HFA”的情况下描述。然而，在步骤4中，如果“纯化的HFA”是无水HFA，期望的是无水物通过步骤3中描述的方法转化为三水合物，然后所得的水合物在步骤4中氢化。
在下文的描述中，将要用作起始材料的“纯化的六氟丙酮”为“三水合HFA”，并且这以液相反应的模式反应。
在此步骤中，作为所谓的“氢化催化剂”而已知的各种催化剂可作为催化剂使用。具体地，选自由钯(Pd)、铂(Pt)、钌(Ru)、铑(Rh)和镍组成的组的至少一种金属负载在载体上的“负载催化剂(也称为非均相催化剂或固相催化剂)”由于有高催化活性而特别优选。在液相中溶解或以悬浮状态分散此类金属组分的所谓的“均相催化剂”也可使用，但是“负载催化剂”的使用是更优选的。当使用时，“负载催化剂”提供另一优点，即催化剂(固体)在反应后可容易地从反应混合物(液体)分离以重复使用。
作为金属，钯和钌特别优选，因为其活性高。金属的化学形式包括零价金属，或氧化物、氢氧化物、氯化物和其它，并且含有这些金属的配合物也可使用。金属的氧化数不限。
作为载体，优选活性炭和氧化铝，因为其易于操控并且容易获得。
以负载的金属相对于催化剂质量计，负载量为0.0001至30质量％，优选0.01至20质量％，更优选0.1至10质量％。具体地，作为特别优选的催化剂，提及商购可得的、负载量为0.1至5质量％左右的负载钯的活性炭催化剂，或0.1至5质量％的负载钌的活性炭催化剂。
催化剂的颗粒大小不特别限定。适合于悬浮催化剂的形式是优选的。促进催化剂在体系中分布均匀并增加反应物和催化剂之间的接触的细粉末状的催化剂的使用是优选的。为了反应后回收和重复使用催化剂，和为了从产物分离催化剂，也优选细颗粒。为了制备催化剂，可使用已知的方法。商购可得的催化剂可直接原样使用，或者在干燥或活化处理(例如，在25至200℃下使H2气体与制备的催化剂接触的处理)后使用。
催化剂的量不特别限制。通常，相对于1质量份的HFA无水物，催化剂的量(金属组分和载体的总量，或者当使用多种催化剂时，其总量)为0.00001至0.1质量份，优选0.0005至0.03质量份，更优选0.001至0.01质量份。
在此步骤中，例如Pd、Ru等活性金属组分的量(相对于六氟丙酮的mol％)是更重要的因素。然而，在此氢化反应中，催化剂的完全失活几乎不发生。因此，活性金属组分的量不特别限定。量可由本领域技术人员考虑所期望的反应时间而确定。例如，金属相对于六氟丙酮的量(当使用多种金属物质时，为其总量)可设置在0.0001mol％至50mol％、更优选0.001mol％至1mol％、甚至更优选0.002mol％至0.5mol％的范围内。
如上所述，为了进行氢化反应而不产生过度氢化的副产物TFA，期望的是使用含有钯和钌二者作为活性成分的催化剂。具体地，期望的是步骤4中的氢化在选自由“钯和钌二者负载在相同的载体上的催化剂”和“通过将包括负载在载体上的钯的催化剂和包括负载在载体上的钌的催化剂混合在一起而制备的催化剂”组成的组的至少一种类型的催化剂的存在下进行。例如，一种特别优选的实施方案是以Pd和Ru的量各自调节至相对于HFA为0.001mol％至0.25mol％的方式使用Pd/氧化铝-负载催化剂(或可能地Pd/活性炭-负载催化剂)和Ru/氧化铝-负载催化剂(或可能地Ru/活性炭-负载催化剂)的混合物(见下文给出的实施例)。
然而，“催化剂类型优化”和“催化剂量优化”以及“HCFC-123的量”彼此非常不同并且彼此独立。即使当催化剂的类型和量优化时，也可能在氢化起始时HCFC-123的量超过120ppm的情况和该量不超过120ppm的情况之间发生“反应的中期至结束的反应速率”的显著差异(这将通过下文给出的实施例和比较例来示例)。
在此步骤中，向反应体系预先添加小量的“酸受体(碱性物质)”然后开始反应是优选的，因为反应速率可显著增加。认为，随着HFA氢化的进程，例如氯化氢、氟化氢等酸组分(这些可为催化剂毒物)在反应液中增加，但酸受体可快速将这些中和，并因此将几乎不发生催化剂失活，并可因此增加反应速率。
能够有效减少氯离子的酸受体包括碱金属碳酸盐或碳酸氢盐、碱金属或碱土金属氢氧化物等。在这些当中，优选碱金属碳酸盐或碳酸氢盐。
为了减少氟离子，可举出属于周期表第13族的金属的氢氧化物、碳酸盐和碳酸氢盐等。
碱金属碳酸盐和碳酸氢盐的具体实例包括碳酸钠、碳酸钾、碳酸锂、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢锂等。碱金属或碱土金属氢氧化物的具体实例包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化钙、氢氧化镁等。在这些当中，优选碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠和碳酸氢钾。特别优选碳酸氢钠。
另一方面，属于周期表第13族的金属的氢氧化物、碳酸盐和碳酸氢盐的具体实例包括氢氧化铝、氢氧化镓、氢氧化铟、碳酸铝、碳酸氢铝、碳酸镓、碳酸氢镓等。
作为有效地减少氟离子的方法，使用例如铝酸镁等复合金属氢氧化物(例如由化学式“MgxAly(OH)2·X·nH2O”(其中X为阴离子源，n为正整数，以及x、y和z各自为离子数)所示的一种)。例如，“Halogen Killer”(注册商标；由HoryuCo.,Ltd.制造)商购可得，并且其使用简单。
在此步骤中，一种特别优选的实施方案是组合使用“碱金属碳酸盐或碳酸氢盐”以及“属于周期表第13族的金属的氢氧化物”作为酸受体。
要添加的这些酸受体的量不特别限定。在监测反应进程下，或者根据起始材料六氟丙酮中所含的HCFC-123的量，本领域技术人员可适当地控制酸受体的量。优选地，相对于1摩尔的六氟丙酮，此量在0.005摩尔至0.1摩尔的范围内。这些可单独或组合使用。(在使用多种类型的酸受体的情况中，上述“添加量”意指所有酸受体的量)。
优选地，酸受体在搅拌下一点点地添加至三水合六氟丙酮的液体，以均匀地进行反应并且防止由于热生成导致的温度升高。
如上所述，本发明人所发现的通过“在酸受体的存在下”和由于“HCFC-123的降低”带来的“防止反应速率从反应的中期至结束降低的效果”而增加反应速率的效果彼此非常不同且相互独立。这二者中的仅一个可对于增加反应速率有效。然而，这二者的组合是更优选的，因为其能够进一步增加反应速率(见下文给出的实施例和比较例)。
此步骤中的反应温度通常为80℃至110℃，并且特别优选85℃至105℃。
当温度低于80℃时，反应速率低。当温度高于110℃时，可能发生一些副反应并且催化剂寿命可能缩短。
此步骤中的反应压力为0.05至5MPa，优选0.1至1MPa，更优选0.1至0.5MPa。当压力小于0.05MPa时，反应速率可能低。另一方面，当反应在高于5MPa的压力下进行时，反应器可能受限。
在此步骤中，可使用溶剂进行反应。溶剂不特别限制，只要其不与起始材料和步骤中的产物反应即可。溶剂的实例包括为本发明方法中的产物的六氟异丙醇，以及水，醚类例如乙醚、四氢呋喃、二噁烷等，醇类例如甲醇、乙醇、2-丙醇等。这些溶剂的单独一种或两种以上可单独或组合使用。
然而，如下文给出的实施例所示，在步骤4中使用三水合六氟丙酮作为起始材料的情况中，此三水合六氟丙酮本身是具有高流动性的稳定液体。因此，即使没有另行添加溶剂，氢化也可充分进行。因此，一般而言，步骤4可不添加溶剂而进行。即使没有添加溶剂，氢化也可进行。在三水合六氟丙酮转化为六氟异丙醇的同时，三水合六氟丙酮的水分子释放在体系中。结果，水变得出现在体系中。
在此步骤中六氟异丙醇的合成可以分批、半分批、连续或流动体系操作的任意模式进行。关于装置的材料，可使用金属材料例如不锈钢、镍合金钢、银，氟树脂、碳或聚氨酯，或可使用内衬或覆盖有任意这些材料的容器。
优选但不是不可或缺地，反应器装配有搅拌器。通常，期望的是反应器装配有加热单元和/或冷却单元用于温度控制。特别优选地，反应器装配有冷却单元。
将原料放入反应器的顺序没有限制。将上述六氟丙酮和催化剂引入，然后向反应体系添加碱金属碳酸盐或碳酸氢盐，然后在搅拌下引入氢气，使压力保持在预定水平，并持续引入氢气同时温度保持在落入上述范围以内是足够的。
反应的结束可通过预定量的氢的消耗或通过氢吸收的终止而确认。然而，如首先描述的，此反应中的原料HFA是极为昂贵的试剂。因此，特别期望的是持续反应直至HFA转化率可达到98至100％。在这样的“最终阶段”中，即使在最好的条件下，明显的反应速率降低也是不可避免的。换言之，仅仅表面上的“明显慢的氢消耗”不是“反应结束”的任何绝对证据。因此，在特别大的规模进行步骤4时，更优选按需对反应混合物适时采样，并通过气相色谱等监测HFA转化率，并且当转化率达到预定水平时，停止反应。
反应之后，反应器中的内容物是含有目标产物六氟异丙醇和其它有机物质以及催化剂的反应混合物。不含催化剂的液体组分可从混合物中取出，并可通过蒸馏从液体组分中分离和回收六氟异丙醇。
在催化剂为上文已详细描述的“负载催化剂”的情况下，从反应混合物中分离催化剂优选通过过滤达成。通常，催化剂可重复使用。因此，当内容物液体从反应器转移时，催化剂留在反应器中是有效和有利的。
步骤4中，一个特别优选的实施方案称为“步骤4a”。其细节如下。
[步骤4a]
这是将步骤3a中获得的“纯化的三水合六氟丙酮”，在选自由“载有负载在相同载体上的钯和钌的催化剂”和“通过混合负载在载体上的钯的催化剂和负载在载体上的钌的催化剂而制备的催化剂”组成的组的至少一种催化剂的存在下，并且在以相对于1摩尔的三水合六氟丙酮为0.005摩尔至0.1摩尔的量的碱金属碳酸盐或碳酸氢盐的存在下，通过与氢(H2)接触而氢化，从而生产六氟异丙醇的步骤。
[步骤5]
然后，描述步骤5。步骤5是在布朗斯台德酸或路易斯酸的存在下使步骤4中生产的六氟异丙醇与甲醛和氟化氢反应，从而生产氟甲基六氟异丙基醚(七氟醚)的步骤。
在此步骤中要使用的甲醛是指包括例如多聚甲醛(甲醛聚合物，HO-(CH2O)n-H,n＝2至100)和三噁烷(通过3分子甲醛的聚合产生，1,3,5-三噁烷)等的等价物的概念。
甲醛本身在室温和常压下为蒸气(气体)，并且在操控中相当受限，例如其在小量杂质的存在下立即聚合。因此，优选使用易于操控的多聚甲醛或三噁烷。多聚甲醛特别优选。
用于本发明的布朗斯台德酸意指质子(H+)供体，并具有约3以下，优选2以下的酸解离常数(pKa)。
具体地，酸包括硫酸、发烟硫酸、硝酸、无水硫酸盐、溴化氢、碘化氢、丙酸、对甲苯磺酸、三氯乙酸、三溴乙酸、甲磺酸、三氟乙酸、三氟甲磺酸等。在这些中，优选硫酸、发烟硫酸、无水硫酸盐、溴化氢、碘化氢、三氟乙酸和三氟甲磺酸。最优选硫酸、发烟硫酸和三氟甲磺酸。
用于本发明的路易斯酸意指电子对受体，包括四氯化钛、五氟化磷、三氟化硼、三溴化硼、五氟化锑、氯化铝、三氟化硼-乙醚络合物等。
关于甲醛、氟化氢和布朗斯台德酸或路易斯酸相对于1摩尔六氟异丙醇的摩尔数，甲醛为0.5至2.0摩尔，氟化氢为3.0至12.0摩尔，和布朗斯台德酸或路易斯酸为0.7至3.0摩尔。为了增加目标产物的收率和防止副反应的目的，期望的是反应用0.78至1.65摩尔的甲醛、6.05至9.50摩尔的氟化氢以及0.90至1.74摩尔的布朗斯台德酸或路易斯酸进行。
在这些布朗斯台德酸和路易斯酸中，可组合使用多种类型的酸。
用于生产氟甲基六氟异丙基醚的方法可以分批、半分批、连续或流动型反应的任意模式进行。
作为此步骤中使用的反应器，可使用反应足以在常压或增压下反应的反应器，例如由不锈钢、MonelTM、HastelloyTM、镍等制成的金属容器，和内衬有四氟乙烯树脂、氯三氟乙烯树脂、偏二氟乙烯树脂、PFA树脂、聚丙烯树脂或聚乙烯树脂的容器。
在此步骤中，可使用装配有搅拌器的反应器，并且其使用是优选的。
此步骤中的反应压力大约在0.05至5.0MPa的范围内。优选地，反应在不对设备产生负担的大约常压下进行。具体地，上述压力范围内，0.05至2.0MPa是优选的，并且更优选0.08至0.5MPa。开放体系中(即，在常压下)的反应是此步骤的优选实施方案，因为特别简单。
此步骤中的反应温度约为40℃至100℃，优选50至80℃，更优选50℃至70℃的范围内。
在此步骤在开放体系在常压下进行的情况中，除了非常接近反应结束的阶段，难以将反应温度大幅升高至比HFI和七氟醚的沸点(57至58℃)高得多的温度，因为HFIP和七氟醚在常压下的沸点为57至58℃。如实施例中所示，HFIP和七氟醚中，七氟醚首先变成馏出物。因此，在步骤5在开放体系在常压下进行的情况中，优选的方法是反应从约室温下开始，然后体系逐渐加热以维持“七氟醚被蒸馏出而HFIP不蒸馏出的温度(在约50至60℃的范围内，虽然取决于反应的进程而变化)”，并且作为反应期间形成的馏出物的七氟醚被收集在捕集器(trap)中。在反应结束附近，温度逐渐升至比这更高，直至70至75℃。由此，反应转化率可进一步增加。自然地，此情况的反应温度设定可由本领域技术人员适当地控制。
当供给反应试剂时或反应后即刻，可能产生一些热量。因此，期望的是具有用于温度控制的加热单元和/或冷却单元。特别地，期望的是具有冷却单元。
此步骤中的反应时间通常在2至24小时的范围内。因为其取决于反应温度和反应试剂的当量，时间并不总是限定于此范围。如上所述，在反应在开放条件在常压下进行的情况中，反应可在七氟醚的蒸发停止时结束。另一方面，使用例如核磁共振(NMR)、气相色谱(GC)等分析装置，可认为在反应转化率已到达预定水平的时间作为反应的终点。
在此步骤中，所得的氟甲基六氟异丙基醚优选通过使用蒸馏操作纯化。具体地，所得的反应混合物用水洗涤以得到含有含1,1,1,3,3,3-六氟异丙醇的水层和含氟甲基六氟异丙基醚的有机层的两层混合液体。然后，含1,1,1,3,3,3-六氟异丙醇的水层可从混合液分离，并且含氟甲基六氟异丙基醚的有机层可进行蒸馏以分离高纯度的氟甲基六氟异丙基醚。
实施例
参照下文给出的实施例更详细地描述本发明。然而，本发明不限于此。此处，表示组成分析值的“％”意指通过直接气相色谱(除非另外特别说明，检测器为FID)测量反应混合物获得的组成的“面积％”。在下文给出的实施例和表格中，“HCFC-123”表示“1,1,1-三氟-2,2-二氯乙烷(CF3CHCl2)”，“TFIP”表示“1,1,1-三氟异丙醇”，“HFA”表示“六氟丙酮”，“HFIP”表示“六氟异丙醇”，“TeFIP”表示“四氟异丙醇”，和“PFIP”表示“五氟异丙醇”。
[制备例]三水合六氟丙酮的生产
将300g(5.17mol)丙酮和1.85g(0.01431mol)喹诺酮放入装配有夹套的1-dm3GL(玻璃内衬)反应器。当向其逐渐吹入2262g(31.90mol)氯气时，反应器逐渐加热至185℃，然后原样搅拌几小时。蒸馏所得的反应液以得到1268g(4.79mol)的六氯丙酮(纯度99.5％；氯化反应收率92.6％；除了丙酮以外，检测到小量五氯丙酮，但是反应液直接用在后面的氟化步骤中)。
随后，将氧化铬(III)(Cr2O3)催化剂放入装配有夹套的不锈钢反应器中。用40小时向其引入上面获得的1268g(4.79mol)六氯丙酮和1013g(50.65mol)无水氢氟酸，从而在360℃下进行氟化。获得的粗六氟丙酮吸收到水中，由此获得959g(4.36mol)的粗三水合六氟丙酮(氟化反应收率：91.0％)。此时，粗三水合六氟丙酮中的HCFC-123的含量为3550ppm。
此制备例中生产的粗三水合六氟丙酮用作下文将要描述的实施例和比较例中的起始材料。因此，此合成进行几次。
然后，对如上获得的粗三水合六氟丙酮进行简单蒸馏和精密蒸馏。关于精密蒸馏的条件，理论塔板数为10和回流比为0.2至5.0，以便观察粗三水合六氟丙酮中所含的HCFC-123对氢化反应的反应速率的影响。如实施例和比较例所示，蒸馏操作随着通过气相色谱的定量分析而持续，直至确认HCFC-123的量减少至此前确定的目标水平，由此生产“含有预定量(7ppm至198ppm)的HCFC-123的三水合六氟丙酮”。
实施例和比较例中精密蒸馏中的回流比和HCFC-123含量示于下列表1。
[表1]
这些用作六氟异丙醇的合成中的起始材料。
[实施例1]
将4.1kg(18.63mol)水合(三水合)六氟丙酮[水合物和其它杂质的组成示于下面的表2–反应开始之前HCFC-123的含量为119ppm]放入装配有搅拌器的5-dm3不锈钢(SUS-316)高压釜中。向其添加0.195质量％(相对于水合HFA的质量％-下文应同样适用)的5％-Pd/氧化铝-负载催化剂(8g)、0.122质量％的5％-Ru/氧化铝-负载催化剂(5g)、0.122质量％的氢氧化铝(5g)和0.0146质量％的碳酸氢钠(0.6g)。反应器用氢气吹扫。在用热水加热至95℃下开始搅拌，同时氢气压力保持在0.7MPa。由此，开始氢吸收。
12小时后，分析反应液。由此，发现水合HFA转化率为95.46％。关于GC纯度，HFIP为94.76％，TFIP为0.6275％和HFA为4.54％。
随后，在分析反应液的同时持续反应。反应开始后18小时，HFA的GC纯度达到0.95％(水合HFA转化率为99.05％)。因此，停止加热和搅拌以终止反应。此时，HFIP的GC纯度为98.23％，TFIP为0.7544％，和HFA为0.95％。在实施例1和2以及比较例1中，除了HCFC-123的量以外，反应在相同条件下进行，并且当确认“HFA反应转化率为99％”时，终止反应，并比较反应所需的时间。
结果示于下面的表2中。如在HCFC-123的量稍微低于120ppm的临界值的此实施例中，至反应终点的必需时间为“18小时”。与下文将要提到的实施例2相比，此处的反应时间较长。然而，如与也将在下文提到的比较例1(26小时)相比，理解此处反应时间明显缩短。
[表2]
此处获得的粗HFIP在常压下蒸馏，由此收集2974g纯度为99.99％以上的HFIP。此时，总收率为95.0％。
[实施例2]
将4.1kg(18.63mol)的水合(三水合)六氟丙酮[水合物和其它杂质(包括HCFC-123)的组成示于下面的表3，以及反应开始之前HCFC-123的含量为7ppm]放入装配有搅拌器的5-dm3不锈钢(SUS-316)高压釜。然后，向其添加0.195质量％(相对于水合HFA的质量％，下文应同样适用)的5％-Pd/氧化铝-负载催化剂(8g)、0.122质量％的5％-Ru/氧化铝-负载催化剂(5g)、0.122质量％的氢氧化铝(5g)、和0.0488质量％的碳酸氢钠(0.2g)。反应器用氢气吹扫，在用热水加热至95℃下开始搅拌，同时氢气压力保持在0.7MPa。由此，氢吸收开始。8小时后，分析反应液。由此，水合HFA转化率为95.45％。HFIP的GC纯度为94.71％，TFA为0.0039％，TFIP为0.6800％，和HFA为4.55％。
随后，在分析反应液的同时持续反应。在HFA的GC纯度达到1.00％的时候，停止加热和搅拌以终止反应。直到此时的反应时间(从反应开始至结束)为12小时，和水合HFA转化率为99.00％。HFIP的GC纯度为98.09％，TFIP为0.7643％，和HFA为1.00％。
结果示于下列表3中。在水合HFA中所含的HCFC-123的量为7ppm的情况中，与上述实施例1相比，由于HCFC-123的含量降低使得更加显著地防止“反应速率在反应的最终阶段降低”。结果，反应在12小时的短时间内完成。结果表明，同时满足“氢化在HCFC-123的含量不超过120ppm的条件下开始”和“使酸受体存在于体系中”这两个要求的情况实现了反应速率的特别增加。
[表3]
对此处获得的粗HFIP进行常压蒸馏，由此回收2985g的纯度为99.99％的HFIP。此时，总收率为95.35％。
然后，在下面的[实施例3]至[实施例8]中，反应在8小时内终止。基于反应后的GC纯度(％)，将这些实施例中的效果与下文要提到的[比较例2]至[比较例3]相比较。
[实施例3]
将200g[(0.91mol)，含有12ppm的HCFC-123]的水合(三水合)六氟丙酮放入装配有搅拌器的0.5-dm3不锈钢(SUS-316)高压釜。向其添加0.2质量％(相对于水合HFA的质量％，下文应同样适用)的5％-Pd/氧化铝-负载催化剂(0.4g)和0.12质量％的5％-Ru/氧化铝-负载催化剂(0.24g)。反应器用氢气吹扫。在油浴中加热至95℃至99℃的情况下，开始搅拌同时氢气压力保持在0.70至0.71MPa。由此，氢吸收开始。
在反应时间为8小时时，停止加热和搅拌，并通过冷却来终止反应。水合HFA转化率为95.5％。关于反应液的GC纯度，TFIP为0.366％，HFIP为92.584％，PFIP为0.108％，TeFIP为0.040％，和HFA为4.49％。此反应中的HFIP选择率为99.4％。
实施例3是在没有酸受体的存在下氢化的实施例。当与下文要提到的[比较例2]至[比较例3]相比时，应理解水合六氟丙酮中HCFC-123的含量为12ppm的情况实现了改进的水合HFA转化率。换言之，已确认即使不添加酸受体，“反应速率在反应的最终阶段降低”也可通过减少HCFC-123的含量而防止。
[实施例4]
将200g[(0.91mol)，含有12ppm的HCFC-123]的水合(三水合)六氟丙酮放入装配有搅拌器的0.5-dm3不锈钢(SUS-316)高压釜。向其添加0.2质量％(相对于水合HFA的质量％，下文应同样适用)的5％-Pd/氧化铝-负载催化剂(0.4g)，0.12质量％的5％-Ru/氧化铝-负载催化剂(0.24g)，0.12质量％的氢氧化铝(0.24g)和0.002质量％的碳酸氢钠(0.004g)。反应器用氢气吹扫。在油浴中加热至94至97℃下，开始搅拌，同时氢气压力保持在0.70至0.71MPa。由此，氢吸收开始。
在反应时间为8小时时，停止加热和搅拌，并通过冷却来终止反应。水合HFA转化率为96.4％。关于反应液的GC纯度，TFIP为0.573％，HFIP为95.662％，PFIP为0.140％，TeFIP为0.066％，和HFA为3.559％。此反应中的HFIP选择率为99.2％。
如上所述，确认与下文要提到的[比较例2]至[比较例3]相比，水合HFA转化率极高。
此实施例4与实施例3不同之处在于，前者中存在酸受体。意识到由于酸受体的存在，使得反应速率比在实施例3中增加更多(自不必言，与实施例5至8相比，此处的水合HFA转化率极高)。这强烈地表明，通过添加酸受体而“增加反应速率”和通过将HCFC-123含量减少至12ppm而“防止反应速率在反应的最终阶段降低”是不同和独立的效果。
[实施例5]
将200g[(0.91mol)，含有52ppm的HCFC-123]的水合(三水合)六氟丙酮放入装配有搅拌器的0.5-dm3不锈钢(SUS-316)高压釜。向其添加0.2质量％(相对于水合HFA的质量％，下文应同样适用)的5％-Pd/氧化铝-负载催化剂(0.4g)和0.12质量％的5％-Ru/氧化铝-负载催化剂(0.24g)。反应器用氢气吹扫。在油浴中加热至95至97℃下，开始搅拌，同时氢气压力保持在0.70至0.71MPa。由此，氢吸收开始。
在反应时间为8小时时，停止加热和搅拌，并通过冷却来终止反应。水合HFA转化率为93.6％。关于反应液的GC纯度，TFIP为0.331％，HFIP为93.061％，PFIP为0.112％，TeFIP为0.042％，和HFA为6.449％。此反应中的HFIP选择率为99.5％。
[实施例6]
将197.52g[(0.90mol)，含有46ppm的HCFC-123]的水合(三水合)六氟丙酮放入装配有搅拌器的0.5-dm3不锈钢(SUS-316)高压釜。向其添加0.2质量％(相对于水合HFA的质量％，下文应同样适用)的5％-Pd/氧化铝-负载催化剂(0.4g)、0.12质量％的5％-Ru/氧化铝-负载催化剂(0.24g)、0.12质量％的氢氧化铝(0.24g)和0.002质量％的碳酸氢钠(0.004g)。反应器用氢气吹扫。在油浴中加热至94至98℃下，开始搅拌，同时氢气压力保持在0.71至0.72MPa。由此，氢吸收开始。
在反应时间为8小时时，停止加热和搅拌，并通过冷却来终止反应。水合HFA转化率为94.6％。关于反应液的GC纯度，TFIP为0.655％，HFIP为93.775％，PFIP为0.129％，TeFIP为0.063％，和HFA为5.378％。此反应中的HFIP选择率为99.1％。
[实施例7]
将200.02g[(0.91mol)，含有106ppm的HCFC-123]的水合(三水合)六氟丙酮放入装配有搅拌器的0.5-dm3不锈钢(SUS-316)高压釜。向其添加0.2质量％(相对于水合HFA的质量％，下文应同样适用)的5％-Pd/氧化铝-负载催化剂(0.4g)和0.12质量％的5％-Ru/氧化铝-负载催化剂(0.24g)。反应器用氢气吹扫。在油浴中加热至95至96℃下，开始搅拌，同时氢气压力保持在0.70至0.71MPa。由此，氢吸收开始。
在反应时间为8小时时，停止加热和搅拌，并通过冷却来终止反应。水合HFA转化率为91.9％。关于反应液的GC纯度，TFIP为0.332％，HFIP为91.420％，PFIP为0.109％，TeFIP为0.041％，和HFA为8.097％。此反应中的HFIP选择率为99.5％。
[实施例8]
将200.02g[(0.91mol)，含有106ppm的HCFC-123]的水合(三水合)六氟丙酮放入装配有搅拌器的0.5-dm3不锈钢(SUS-316)高压釜。向其添加0.2质量％(相对于水合HFA的质量％，下文应同样适用)的5％-Pd/氧化铝-负载催化剂(0.4g)、0.12质量％的5％-Ru/氧化铝-负载催化剂(0.24g)、0.12质量％的氢氧化铝(0.24g)和0.002质量％的碳酸氢钠(0.004g)。反应器用氢气吹扫。用热水加热至95至97℃下，开始搅拌，同时氢气压力保持在0.70至0.71MPa。由此，氢吸收开始。
在反应时间为8小时时，停止加热和搅拌，并通过冷却来终止反应。水合HFA转化率为94.9％。关于反应液的GC纯度，TFIP为0.515％，HFIP为94.196％，PFIP为0.126％，TeFIP为0.057％，和HFA为5.108％。此反应中的HFIP选择率为99.3％。
如上所述，确认与下文要提到的[比较例2]至[比较例3]相比，[实施例3]至[实施例8]中水合HFA转化率高。当[实施例3]至[实施例4]与[实施例5]至[实施例8]相比较时，前者的水合HFA转化率高于后者。认为，通过使用“添加酸受体”和“将HCFC-123的含量减少至不高于预定量水平”的条件，并通过将HCFC-123的量减少至落入更优选范围(5ppm至40ppm)，可有效防止反应最终阶段的反应率降低。
[比较例1]
除了使用HCFC-123含量为144ppm的水合(三水合)HFA作为起始材料并且向反应体系添加0.2g的碳酸氢钠以外，其中在相同条件下进行与实施例1相同的操作。
在分析反应液的同时进行反应。当HFA的GC纯度达到1.00％(反应转化率＝99％)时，停止加热和搅拌，并通过冷却来终止反应。直至此时，反应时间(从反应开始至结束)为26小时。虽然除了HCFC-123的量以外的其它条件与实施例1和2中相同，但比较例1的反应时间明显长。关于GC纯度，HFIP为98.38％，TFIP为0.5473％，和HFA为1.00％。
结果示于下面的表4。如上所述，理解即使在添加酸受体的情况中，当HCFC-123的量超过120ppm时，反应时间比实施例1和实施例2长。这意味着“反应速率在反应最终阶段降低”与“在氢化中添加酸受体”不相关，但依赖于HCFC-123的含量。
[表4]
然后，在下文的比较例2和比较例3中，与上述实施例3至实施例8相似，反应在8小时内终止，并且基于反应后的GC纯度(％)比较效果。
[比较例2]
将200g[(0.91mol)，含有130ppm的HCFC-123]的水合(三水合)六氟丙酮放入装配有搅拌器的0.5-dm3不锈钢(SUS-316)高压釜。向其添加0.2质量％(相对于水合HFA的质量％，下文应同样适用)的5％-Pd/氧化铝-负载催化剂(0.4g)和0.12质量％的5％-Ru/氧化铝-负载催化剂(0.24g)。反应器用氢气吹扫。在油浴中加热至96℃下，开始搅拌，同时氢气压力保持在0.7MPa。由此，氢吸收开始。
在反应时间为8小时时，停止加热和搅拌，并通过冷却来终止反应。水合HFA转化率为86.78％。关于反应液的GC纯度，TFIP为0.285％，HFIP为86.30％，和HFA为13.22％。
如上所述，理解当HCFC-123的含量为130ppm时，在8小时的反应时间后反应液的GC纯度中水合HFA转化率低于实施例3至实施例8。这表明，无论是否“在氢化中添加酸受体”，当HCFC-123的含量超过120ppm时，反应速率在反应的最终阶段降低。
[比较例3]
将196.55g[(0.91mol)，含有198ppm的HCFC-123]的水合(三水合)六氟丙酮放入装配有搅拌器的0.5-dm3不锈钢(SUS-316)高压釜。向其添加0.2质量％(相对于水合HFA的质量％，下文应同样适用)的5％-Pd/氧化铝-负载催化剂(0.4g)、0.12质量％的5％-Ru/氧化铝-负载催化剂(0.24g)、0.12质量％的氢氧化铝(0.24g)和0.002质量％的碳酸氢钠(0.004g)。反应器用氢气吹扫。在油浴中加热至93至96℃下，开始搅拌，同时氢气压力保持在0.7MPa。由此，氢吸收开始。
在8小时的反应时间，停止加热和搅拌，并通过冷却来终止反应。水合HFA转化率为84.50％。关于反应液的GC纯度，TFIP为0.505％，HFIP为83.85％，和HFA为15.50％。
如上所述，理解当HCFC-123的含量为198ppm时，即使添加酸受体，在8小时的反应时间后反应液的GC纯度中水合HFA转化率低于实施例3至实施例8。这表明，当HCFC-123的含量远超过120ppm时，反应速率在反应最终阶段降低更多。
[参考例]三水合六氟丙酮的生产(通过粗三水合六氟丙酮的简单蒸馏来纯化的实施例)
将上述制备例生产的200g(0.91mol)粗三水合六氟丙酮放入装配有搅拌器的0.5-dm3不锈钢(SUS-316)高压釜。在连接至高压釜的简单蒸馏装置中，在0.05MPa的压力下和70℃至75℃的内温下进行简单蒸馏。
结果，获得170g三水合六氟丙酮的馏出物。通过气相色谱分析所得的馏出物中以将其中的氟离子定量。由此，三水合六氟丙酮中所含的HCFC-123的量为1504ppm。
如上所述，理解，即使在水合六氟丙酮的合成之后进行简单蒸馏，HCFC-123的含量也不会低于120ppm。
[实施例9]
将14.13g(0.42mol)的95％多聚甲醛、132.4g(1.35mol)的97％硫酸、53.02g(2.65mol)的氟化氢和实施例1中获得的43.69g(0.26mol)的六氟异丙醇放入具有在-15℃下冷却的捕集器的反应器或与捕集器连接的反应器中。在20℃下进行搅拌2至3小时。随后，将其加热5至6小时以最终在65℃至75℃下，同时持续搅拌。在此期间，在搅拌下，反应器中的产物逐渐蒸馏出。因此，产物收集在体系外的捕集器中。
当没有更多的馏出物形成时，停止反应。用水，然后用酸性水溶液，然后用碱性水溶液洗涤其中收集产物(含有氟甲基六氟异丙基醚的有机相)的捕集器，以得到含有未反应的六氟异丙醇和氟化氢的水层与含有氟甲基六氟异丙基醚的有机层的两层混合液。随后，从混合液分离和除去含有1,1,1,3,3,3-六氟异丙醇的水层。对含有氟甲基六氟异丙基醚的有机层进行蒸馏，以65.06％的收率得到纯度超过99％的34g(0.17mol)氟甲基六氟异丙基醚。HFIP的转化率为72.51％。
工业实用性
作为本发明的目标化合物的六氟异丙醇可用作医药和农业化学品的中间体，和作为分析用的溶剂和作为电子材料的清洗溶剂等。从六氟异丙醇衍生的七氟醚可用作医药化学品，例如吸入麻醉剂等。