[发明专利]五氟丙酰氟的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种五氟丙酰氟的合成方法，尤其是涉及一种以六氟环氧丙烷为原料合成五氟丙酰氟的方法。

背景技术

五氟丙酰氟(Pentafluoropropionyl Fluoride)，分子式：CF₃CF₂COF；Cas号：422-61-7；分子量166.02；沸点：-28℃；常温下是无色气体，呈酸性，易于醇发生酯化反应，遇水生成HF气体和全氟丙酸。

五氟丙酰氟作为特殊含氟功能材料的原料和中间体，是非常重要的化合物，如可以制备一系列含氟烷基乙烯基醚，这种化合物是含氟弹性体的改性单体，可以有效地破坏共聚体的结晶度，分子中的C-O键赋予分子的柔软性，以改善含氟弹性体的某些性能，如：耐低温性能、韧性、耐撕裂性能、与基材的粘结性能等；可以广泛应用于合成含氟弹性体材料。五氟丙酰氟还可以制备全氟丙酰基过氧化物，这种化合物是制备性能优异的高纯级含氟聚合物所必需的一类引发剂，高纯级氟聚合物与普通氟聚合物相比，具有更低的金属等杂质离子析出度，更好的物理、化学稳定性，不会污染所接触的化学物品，广泛用于制造、储存、运输高纯化学品、超纯化学品的容器、管子、泵、阀门等设备的材料。五氟丙酰氟还可以制备全氟酮，全氟酮是一类环境、灭火性能优异的灭火剂，其ODP＝0，GWP＝1，灭火性能与哈龙1211、1301相当。五氟丙酰氟也可以水解制的五氟丙酸，五氟丙酸可以制备五氟丙酸甲酯或乙酯，可以制备五氟丙酸酐，这些含氟化合物是合成含氟医药和农药的原料。

现有技术中五氟丙酰氟的制备方法主要有三种原料路线：

(1)六氟环氧丙烷为原料

美国专利US4729856描述了采用封闭的铂管和Carious管作反应器，在一定反应温度下，以DMF或醚类等做溶剂，在原料自身压力或加压下，用碱性催化剂KHF₂、Na₂CO₃、二甲基胺、六亚甲基四胺做催化剂，六氟环氧丙烷异构化成全氟丙酰氟。此反应产品选择性较低，反应器设计复杂，反应压力较高，反应时间长，不利于工业化生产。

美国专利US5684193描述了用衬有FEP的管式反应器或压力釜反应器，以氟化氢胺络合物做催化剂，在一定温度下将六氟环氧丙烷异构化成全氟丙酰氟，专利推荐使用管式鼓泡反应器，反应的原料转化率和产品选择性较理想，但该技术反应器的设计较复杂，催化剂的制备也较复杂，会用到腐蚀性较强的HF，不利于工业化生产。

日本专利JP58038231描述了用KF或CsF做催化剂，以六氟环氧丙烷做原料异构化全氟丙酰氟，反应温度0℃～200℃，反应压力1～10atm下，以活性炭为载体的KF或CsF催化剂，产品全氟丙酰氟收率达到71％，原料以气相形式进入反应器。

日本专利JP4134046描述了用三乙胺、二甲基吡啶、甲基喹啉等胺类作溶剂，用六氟环氧丙烷做原料异构化全氟丙酰氟，在40℃反应温度下，反应4小时，产品全氟丙酰氟收率61.9％，该技术产品收率不高，存在原料六氟环氧丙烷和产品五氟丙酰氟分离困难的不利因素。

(2)全氟甲基乙烯基醚为原料

Zompatori和V.Tortelli在Journal of Fluorine Chemistry.125(2)199-204，2004上报道了以全氟甲基乙烯基醚为原料异构化制备五氟丙酰氟，该路线存在原料昂贵，反应产物选择性差的缺点，不利于规模化制备五氟丙酰氟。

(3)四氟乙烯为原料

美国专利US5259938描述了以四氟乙烯为原料和氟光气调聚合成五氟丙酰氟，产品收率达到68％，该技术路线同样存在原料不易得到，产品收率低，不利于规模化制备五氟丙酰氟的缺点。

上述五氟丙酰氟合成方法中均存在产品收率低、工业化生产困难的缺点，需要寻找一种高产率的五氟丙酰氟合成方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种五氟丙酰氟的制备方法，具有制备工艺温和、操作简单、合成的五氟丙酰氟收率高等优点。

为达到发明目的本发明采用的技术方案是：

以六氟环氧丙烷为原料，在催化剂作用下异构化合成五氟丙酰氟，该技术路线用反应方程式表示如下：

本技术所用原料六氟环氧丙烷，主要是由六氟丙烯氧化法制备。

本发明所述的催化剂包括主催化剂和助催化剂，主催化剂为有机胺类化合物、五元或六元含氮类杂环化合物或六元稠环类芳基化合物，助催化剂为提供F^-阴离子的碱金属氟盐。