HFO-1234yf优良的性能和广泛的用途,使其合成技术越来越引起了人们的关注。早在20世纪50年代杜邦和道化学公司就报道了HFO-1234yf的制备,当时HFO-1234yf主要用于聚合单体和共聚单体。20世纪80年代初,大金公司也开始进行了HFO-1234yf的技术开发。进入21世纪后,霍尼韦尔公司、杜邦公司对HFO-1234yf的研发进行了大量的工作,并申报了大量的专利。
以一氯甲烷与四氟乙烯或一氯二氟甲烷为原料
反应方程如下:
CF2=CF2+CH3Cl→CF3CF=CH2+HCl,(1)
2CHClF2+CH3Cl→CF3CF=CH2+3HCl。(2)
(1)式反应条件:温度700-950℃,n(CF2CF2):n(CH2Cl)=0.8:1-1.25:1,接触时间为0.5-3s;(2)式反应条件:温度700-900℃,n(CHClF2):n(CH3Cl)=1:1-2:1,接触时间为0.5-3s。这2个反应转化率分别为13%和14.8%。反应极易生成高分子化合物,易结碳使催化剂失活。
上述制备法需较高的反应温度,对设备要求较高,且转化率低,不利于工业化生产。
以HFC-236ea和HFC-245eb的混合物为原料
反应方程如下:
2CF3CHFCH2F→CF3CF=CH2+CF3CH=CH+HF。(3)
(3)式的反应温度为350-400℃,接触时间60-120s,HFO-1234yf的选择性为55%-85%。催化剂为活性炭、AIF3。此专利中详细阐述了催化剂的制备。
该制备法的优势是能联产HFO-1234yf、1,3,3,3-四氟丙烯(CF3CH=CHF,HFO-1234ze)和HFC-1225ye,但混合物的摩尔比较难控制,HFO-1234yf的产率也不高。
以HCFC-225ca力原料
反应方程如下:
CHCl2CF2CF3→CCl2=CFCF3+HF,(4)
CCl2=CFCF3+2H2→CH2=CFCF3+2HCl。(5)
HCFC-225ca脱氟化氢生成CCl2=CFCF3(CFC-1214ya),再在加氢脱氯催化剂下生成HFO-1234yf。(4)式反应温度350℃,HCFC-225ca的转化率>50%,CFC-1214ya为主要产物,催化剂为Cr2O3、AlF3;(5)式反应温度200℃,n(H2):n(CFC-1214ya):n(N2)=2:1:2,催化剂为Pd/Al2O3,转化率50%。
以四氟乙烯和三氯一氟甲烷为原料
反应方程如下:
CF2=CF2+CCl3F→CCl3CF2CF3,(6)
CCl3CF2CF3+3H2→CH3CF2CF3+3HCl,(7)
CH3CF2CF3→CH2=CFCF3+HF。(8)
先合成中间产物CCl3CF2CF3(CFC-215cb),CFC-215cb加氢脱氯,再进行消去反应。(6)式为液相、放热反应,反应温度15-40℃,催化剂为AlClxF3-x;(7)、(8)式反应条件:温度为100-400℃,n(H2):n(CCl3CF2CF3)=1:1-4:1;(7)式所用催化剂为Pd、Pd/AlF3,(8)式所用催化剂为AlF3、Cr2O3、活性炭。
以HFC-1225ye为原料
反应方程如下:
CF3CF=CHF+H2→F3CHFCH2F,(9)
CF3CHFCH2F→CF3CF=CH2+HF。(10)
先在氢化催化剂下加氢反应生成HFC-245eb,然后消去HF。(9)式反应条件:n(H2):n(CF3CF=CHF)=1:1-50:1,接触时间5-100s,催化剂为Pd/C;(10)式反应条件:温度350-400℃,催化剂为AlF3、活性炭等,HFC-245eb转化率87.2%-98.1%,HFO-1234yf的选择性84.2%-91.3%。