Способ получения фторсульфоновой кислоты

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 87932 А 1 В 17/4 1)5 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(54) СПОСОБ ПОЛУ НОВОЙ КИСЛОТЬ (57) Использовани ганическом синте кислоту получают пероксидисульфур фторсульфоната хл шении 60:40 соотв ристым водородо НЯОзЕ составляет НИЯ фТОРСУЛЪФО - использование в реакции стехиометрического количества фтористого водорода, который является веществом второго класса опасности и требует соблюдения специальных норм техники безопасности как высоко- токсичное вещество с низкой температурой кипения (ПДК=0,5 мг/м). Кроме того, при попадании на кожу, фтористый водород вызывает длительно незаживающие язвы;- сложность очистки НЯОзЕ, обусловленная хорошей растворимостью в ней НЕ 00 и ЯОз.Наиболее близк предлагаемому изо соб получения фто основанный на обр кислоты газообраз стым водородом в температуре 10 - 30 93-98% 2.НЯОзС+Н Е -+ им по своей сущности к бретению является спорсульфоновой кислоты, аботке хлорсульфоновой ным безводным фтористальном реакторе при С, Выход составляет ют двухкра ба являются: роцесса, свястких услови- агрессивной ОзЕ+ НС АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Пермский филиал Научно-производственного объединения Государственный институтприкладной химии" Межгосударственногообъединения "Технохим"(56) Патент Германии М 52953, кл. 12 17/46,1935,Авторское свидетельство СССРЛЬ 632646, кл. С 01 В 17/46, 1976,Изобретение относится к способу получения фторсульфоновой кислоты формулы НЯОзЕ, которая является одной из самых сильных кислот и широко используется в неорганическом и органическом синтезах.Существует несколько методов синтеза НЯОзЕ.НЯОзЕ может быть получена взаимодействием трехокиси серы с безводным фтористым водородом при 35 - 45 С и последующем нагревании реакционной смеси до 100 С для удаления избытка ЯОз и НЕ(1.- НЯОзЕНЯОзЕ осуществлкой.тками этого спосоость и сложностьпользованием в жС) чрезвычайноеры; ЯОз+Н Е Очистку ной перегонНедоста - опасн занные с ис ях (до 100 трехокиси с: в неорганическом и орзах, фторсульфоновую взаимодействием смеси илдифтора С 10 ЯО 2 Е и ора в массовом соотноетственно (ЕЯО 20)2 с хлом при 20 - 30 С. Выход 100%, 1 табл.5 10 15 20 30 35 40 45 50 55 Основными недостатками этого способа является опасность и сложность процесса, обусловленные необходимостью работы с безводным фтористым водородом, Необходимо отметить, что фторсульфоновая кислота содержит примесь фтористого водорода от которой трудно избавиться даже при многократном фрэкционировании, Кроме того, продукт реакции загрязнен хлорсульфоновой кислотой с близкой температурой кипения (Ткип 158 - 161 С), что также затрудняет очистку фторсульфоновой кислоты (Ткип 162 - 163 С).Целью изобретения является упрощение (исключение стадии очистки от НЕ, НЯОзС 1, снижение опасности процесса получения фторсульфоновой киСлоты), а также получение высокочистой фторсульфоновой кислоты (без следов НЕ и НЯОзС 1) используемой в качестве компонента при приготовлении "суперкислоты" широко используемой в органическом синтезе.Поставленная цель достигается путем взаимодействия промышленно доступной фторсульфатирующей смеси (смесь пероксидисульфурилдифторида (ЕЯ 040)2) и фторсульфоната хлора (С 10 Я 02 Е), в дальнейшем именуемая ФСС) с хлористым водородом при температуре 20-30 С. Процесс не требует применения высоких давлений и повышенных температур.Снижение температуры ниже 20 С (до 10-15 С) не оказывает существенного влияния на выход целевого продукта, а увеличивает продолжительность процесса, Повышение температуры выше 35 С(до 35 - 50 С) снижает выход целевого продукта за счет уноса реакционной массы из зоны реакции.Сущность предлагаемого технического решения состоит в том, что целевую фторсульфоновую кислоту получают взаимодействием фторсульфатирующей смесь (смесь фторсульфоната хлора (ФСХ) и пероксидисульфурилдифторида (ПБС) с хлористым водородом:С 0 Я 02 Е+(ЕЯ 020)2+3 Н С 1 - ЗН ЯОзЕ+2 С 2Проведение процесса не представляет трудностей и заключается в барботировании хлористого водорода через фторсульфатирующую смесь, При этом хлористый водород эффективно с выделением тепла, при атмосферном давлении, реагирует со смесью пероксидисульфурилдифторида и фторсул ьфоната хлора (ФСС) с количественным образованием фторсульфоновой кислоты, Соотношение фторсульфоната хлора и пероксидисульфурилдифторида в исходной ФСС не оказывает влияния на выход НЯОзЕ Химизм процесса заключается в следующих реакциях. Хлористый водород взаимодействует с фторсульфонатом хлора (ФСХ) с образованием фторсульфоновой кислоты (ФСК) и хлора:С 10 ЯО 2 Е+Н С 1 - НЯОзЕ+С 12 (1) а с пероксидисул ьфурилдифторидом (П БС) - с образованием фторсульфоновой кислоты (ФСК) и фторсульфоната хлора (ФСХ), который далее вовлекается в вышеприведенную реакцию (1)(ЕЯО 202)+НС 1 -+ НЯОзЕ+СОЯ 02 Е Кроме того, образующийся в процессе хлор (реакция 1), взаимодействует с пероксидисульфурилдифторидом (ПБС) с образованием фторсульфоната хлора, который далее вовлекается в вышеприведенную реакцию (1)(ЕЯ 0202)+С 122 С 10 Я 02 ЕКонтроль за скоростью реакции и ее окончанием легко осуществляться по выделению тепла.После окончания реакции через образо вавшуюся фторсульфоновую кислоту барботируют инертный гаэ для удаления остатков непрореагировавшего хлористого водорода и растворенного хлора, Фторсульфоновая кислота характеризуется высокой чистотой и не требует перегонки,Приведенные примеры иллюстрируют сущность предлагаемого изобретения.П р и м е р 1, В реактор из нержавеющей стали, емкостью 6 л, снабженный мешалкой турбинного типа, обратным холодильником, охлэждаемым технической водой, термопарой, загружают 10 кг фторсульфатирующей смеси (ФСС), состоящей из 40% весовых фторсульфоната хлора (ФСХ) и 60% весовых пероксидисульфурилдифторида, При перемешивании и охлаждении технической водой барботируют хлористый водород со скоростью 60-70 л/час в течение 30 часов, поддерживая температуру реакционной смеси в пределах 20-30 С (за счет скорости подачи НС), После завершения реакции, реакционную смесь продувают азотом и в остатке получают 9,3 кг (примерно 100%) фторсульфоновой кислоты (ФСК), не требующей дополнительной очистки,Эквивалент: найдено 100,05, Вычислено: 100.Элементный анализ: найдено Н=0,98%, Е=19,04% Я=32,11%;вычислено: Н = 1,00%, Е=19,00%, Я.=32,11%,ЯМР-спектр Е,(относительно СЕСз):синглет - 41,5 м д.Положительный эффект предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом1787932Результаты опытов в запредельных условиях,15 20 25 30 35 Составитель О.ЖирновТехред М,Моргентал Корректор С, Пекарь Редактор Заказ 45 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 состоит в снижении опасности и упрощении процесса получения фторсульфоновой кислоты.Так, предложенный способ прост в аппаратурном оформлении, кратковремен, технологичен, позволяет осуществить получение фторсульфоновой кислоты (ФСК) по непрерывной схеме, обеспечивает практически количественный выход высокочистого целевого продукта.Предположительный экономический эффект связан с экономией рабочего времени и энергозатрат от аналогичных затрат ввыбранном прототипе.Формула изобретенияСпособ получения фторсульфоновой5 кислоты, включающий взаимодействие соединений, содержащих фтор, хлор и серу,при 20 - 30 С, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью упрощения процесса и повышениячистоты целевого продукта, процесс осуще 10 ствляют взаимодействием смеси пероксидисульфурилдифторида и фторсульфонатахлора с хлористым водородом,