[发明专利]一种制备高纯度八氟丙烷的方法

说明书

本发明涉及一种制备高纯度八氟丙烷的方法，包括步骤：在反应器内，设定反应温度为50～250℃，以三氟化钴为催化剂、六氟丙烯和氟气为反应气体，反应制备八氟丙烷；所述六氟丙烯与所述氟气的摩尔比为1:2～6。本制备方法中，以三氟化钴作为催化剂，可以实现连续反应，促进了六氟丙烯与氟气的加成反应，六氟丙烯的转化率几乎为100％，八氟丙烷的收率可达90％以上，反应的选择性好，副产物含量少。获得的粗产品经后续纯化处理后能制备高纯度八氟丙烷，是一种低成本、高效率的可实现工业化生产的八氟丙烷生产方法。

技术领域

本发明涉及八氟丙烷的制备方法，尤其涉及一种在钴系催化剂作用下由六氟丙烯与氟气直接反应制备高纯度八氟丙烷的方法。

背景技术

由于八氟丙烷具有良好的化学稳定性和热稳定性，因此是一种用途广泛的氟碳气体，在半导体行业中常用作刻蚀气体、清洁气体或电介质气体；又由于其有较高的生理耐药性能，在医药临床上主要用作玻璃体视网膜手术后填充物及超声造影剂；此外，在其它工业中还作为制冷剂混合物的成分之一。目前，国内外仍在继续开发八氟丙烷的新用途。

现有技术中，八氟丙烷的制备方法主要有下列五种。

第一种、烃类的直接气相氟化法。

饱和或不饱和烃类在催化剂作用下用元素氟直接氟化。用此方法所得到的八氟丙烷产率并不高，这是因为在元素氟氟化过程中，放出大量热量，会发生碳-碳键的断裂，产生很多碎片，还会生成二聚物和多聚物等副产物；同时每个碳-氢键中的氢被氟取代后，会生成大量氟化氢，氟化氢很难从产物中分离出来并加以回收利用，因此限制了此方法的发展。

第二种，在氟化氢中烃类的电解氟化和在碱金属中电解。

电解氟化是将有机化合物溶解或分散在无水HF中，在电压低于8V下进行电解，在阳极释放出氟化物，在阴极释放出氢气。此合成方法需要设备，并消耗大量的能量，碳链容易断裂，产物很复杂，要完全除去未反应的烃类很困难。

第三种，氟氯烷烃的氟化。

氟氯烷烃在350～500℃与氟或三氟化氮或三氟化锰反应，得到80％的八氟丙烷，但是未反应的氟氯烷烃对后续的纯化工段带来麻烦，难以获得高纯度的八氟丙烷。由于相邻氟原子的影响(电负性)，碳和最后氯原子之间的键是非常坚固的，因此氯原子很难用氟原子替代。氢氟化显示出低的转化成全氟乙烷的转化率。

第四种，六氟丙烯和氟气直接进行氟化反应。

六氟丙烯直接与元素氟反应。

CF₃CF＝CF₂+F₂→CF₃CF₂CF₃

由于氟气化学性质十分活泼，具有很强的氧化性，反应放出大量的热量，需要在特别谨慎的条件下进行，且反应过程中易造成C-C键断裂产生四氟化碳和六氟乙烷等副产物，导致目标产物八氟丙烷的产率和选择性降低。

第五种，六氟丙烯在催化剂作用在经过两步反应获得八氟丙烷。

在氟化催化剂存在下，于150～450℃温度下，六氟丙烯先与氟化氢反应得到2H-七氟丙烷，然后在无催化剂存在下，2H-七氟丙烷与氟气反应制备八氟丙烷。

CF₃-CF＝CF₂+HF→CF₃-CHF-CF₃

CF₃-CHF-CF₃+F₂→CF₃CF₂CF₃