[发明专利]一种2,3,3,3-四氟丙烯的制备方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种在离子液体介质中，以复合氟化剂与三氟乙酰乙酸酯反应制备2,3,3,3-四氟丙烯的方法。

背景技术

欧盟F-Gas指令规定从2011年1月1日起，禁止在新车型中使用GWP（全球变暖潜势）值超过150的制冷剂。作为第四代制冷剂2,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234yf)的GWP值仅为4。EPA已正式批准HFO-1234yf作为新型汽车制冷剂，HFO-1234yf替代HFC- 134a（1,1,1,2-四氟乙烷）的步伐日趋渐近。目前开展关于替代制冷剂二氟乙烷（HFC-152a）、CO₂和2,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234yf)的研究非常活跃。HFC-152a具有相对较低的GWP (140)，但易燃，必须配备在独立的二级循环中以避免危及乘客，但同时也意味着增加额外的费用和重量。CO₂ (R744) GWP为1，但需要特别高的运行压力而引起对工程结构的挑战。HFC-134a 温室效应比较高，GWP为1300，大气寿命长，大量使用会引起全球气候变暖，已经进入倒计时阶段。HFO-1234yf是Honeywell和 Dupont联合开发用于HFC-134a替代的新型汽车制冷剂，GWP为4，ODP为0，毒性低，并且系统性能与HFC-134a非常类似，轻度可燃，具有在直接膨胀系统中使用的潜力。2,3,3,3-四氟丙烯（HFO-1234yf）作为单一工质制冷剂，具有优异的环境参数，而且系统性能优于HFC-134a。若选用HFO-1234yf 替代HFC- 134a 制冷剂，则汽车生产商就可以继续沿用原车载空调（MAC）系统。所以HFO-1234yf 被认为较具潜力的新一代汽车制冷剂替代品， 目前在西欧已被汽车生产商所接受。

目前，合成2,3,3,3-四氟丙烯的方法分为液相法与气相法。液相法包括 1）以2,2,3,3,3-四氟丙烯-五氟丙醇为原料，经对甲苯磺酰基化反应，再在二乙二醇中与碘化钾发生取代反应生成1,l,1,2,2-五氟-3-碘丙烷，最后在冰醋酸中与锌粉反应生成2,2,2,3-四氟丙烯，该方法存在反应步骤较多，原料不易得到等缺点；2）以1,1,1,2,2-五氟-3-卤代丙烷(溴或碘代)与三(二乙胺基)膦在室温下以苯甲腈作为反应溶剂制备得到目标化合物，该反应存在反应时间长，转化率低，三(二乙胺基)膦用量过多等缺点；3）以2-氯-1,1,1,2-四氟丙烷为原料，在低压、温和液相反应条件下脱氯化氢制得2,3,3,3-四氟丙烯-四氟丙烯，该方法主要是反应原料受到工业化的限制。4）在无水氟化氢存在的条件下，将三氟乙酰丙酮与四氟化硫反应合成目标化合物。气相法较多，主要是杜邦、霍尼韦尔、道化学、大金等公司主要集中在以卤代丙烷或卤代丙烯为原料，通过氢化、氟化、氟氯化、脱卤化氢等方法来制备。但是这些方法普遍存在反应温度和反应压力高，设备投入大，反应转化率低，催化剂制备困难及催化剂寿命短等不足。因此，开发环境友好的绿色反应技术具有广阔的应用前景。

发明内容                            

本发明所要解决的技术问题是，提供一种在离子液体反应介质中，用四氟化硫、硫酰氟与三氟乙酰乙酸烷基酯反应制备2,3,3,3-四氟丙烯的方法。

为解决以上技术问题，本发明所述的2,3,3,3-四氟丙烯的制备方法，以式（Ⅱ）所示离子液体为反应介质，原料四氟化硫和硫酰氟与三氟乙酰乙酸烷基酯反应即得到式（Ⅰ）所示的2,3,3,3-四氟丙烯，

                 

（Ⅰ）                （Ⅱ）

 其中，式（Ⅱ）中R表示碳原子数为1～8的直链或支链的烷基；L^-为BF₄^-、PF₆^-、OAc^-、CF₃SO₃^-中的任意一种；

所述三氟乙酰乙酸烷基酯中，烷基为C1～C6的直链或支链烷基。

优选地，所述三氟乙酰乙酸烷基酯中，烷基选自甲基、乙基，正丁基，异丙基或叔丁基中的任意一种。

进一步地，所述原料于0~100℃、密闭条件下搅拌反应1～20小时，制得2,3,3,3-四氟丙烯产物，其反应过程中用气相色谱跟踪反应原料至反应完全。