[发明专利]一种全氟烷基醚及其制备和应用

说明书

本发明涉及一种全氟烷基醚及其制备和应用，该制备方法具体为：以全氟烷基酰氟和氟化金属盐为原料，在卤化金属催化剂下，和卤代烷烃类底物反应，即得到目标产物全氟烷基醚类化合物。与现有技术相比，本发明合成工艺简单绿色，具有优良的选择性和较高产率，同时，所涉及的全氟烷氧基化试剂和原料廉价易得，反应条件温和，操作简单，成本低，容易推广，适合大批量生产，此外，利用本发明的方法，可以方便高效制备多种新的可应用于抗指纹涂料的全氟聚醚的烷氧基硅烷。

技术领域

本发明属于全氟烷基醚制备技术领域，涉及一种全氟烷基醚及其制备和应用。

背景技术

氟原子位于元素周期表右上角的位置，具有最强的电负性，能够使分子的电子云分布发生偏移，从而影响分子的偶极矩和酸碱性。氟原子的引入能够增强分子的脂溶性，从而使得含氟化合物在生物体内的膜穿透力增强。C-F键具有与C-H键相似的键长，使得用氟原子代替分子中的氢原子后整个分子的体积变化不大。C-F键具有很高的键能，含氟化合物进入生物体后，代谢过程中很难以断裂C-H键的方式断裂C-F键，使得含氟化合物既能参与代谢过程又有明显的抗代谢性。含氟化合物的众多优点使得其在医药、农业化学品、功能材料等领域有着广泛的应用。

全氟烷基醚是一类非常重要的含氟化学物，在特种橡胶、导电离子交换膜、抗指纹剂、含氟涂料等领域有着广泛的用途。有机底物分子的全氟烷氧基化是最直接和重要的合成方法之一。例如，文献Inorg.Chem.2002,41,6118.中报道，以(Alk₂N)₃C⁺Me₃SiF₂^-盐和全氟烷基磺酰氟反应生成相应的全氟烷基氧负离子盐，再和相应的卤代烷烃反应，完成全氟烷氧基化得到目标全氟烷基醚。但是该方法所用的氟负离子源合成难度大，难以大规模应用。文献Angew.Chem.Int.Ed.2015,54,2945.中报道，以R_fCF₂OCH₃为底物和叔胺反应，可以得到相应的全氟烷氧基负离子铵盐，它可以和相应的卤代烷烃反应，完成全氟烷氧基化得到目标全氟烷基醚。但是R_fCF₂OCH₃的合成困难，也难以大规模应用。在中国专利CN 108516935 A中公布了一种全氟烷氧基化试剂RC(O)OR_f的制备和应用，可以较好地对有机底物进行氟烷氧基化，但是试剂本身的合成较困难，不直接和不经济。因此，开发一种试剂和原料廉价易得，易于操作，反应体系简单的全氟烷氧基化方法来大规模制备全氟烷基醚类化合物有着重要实际意义和价值。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种全氟烷基醚的制备方法，其原料廉价易得，反应条件温和，操作简单，成本低，容易推广，适合大批量生产。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种全氟烷基醚的制备方法，以全氟烷基酰氟和氟化金属盐为原料，在卤化金属催化剂下，和卤代烷烃类底物反应，即得到目标产物全氟烷基醚类化合物。

其反应通式参考如下：

进一步的，该制备方法的具体过程为：

往反应容器中加入卤代烷烃类底物、氟化金属盐和卤化金属催化剂，然后在惰性气体保护下加入反应溶剂和全氟烷基酰氟，油浴加热反应，分离提纯后，即得到目标产物全氟烷基醚类化合物。

进一步的，所述的全氟烷基酰氟为具有以下任一结构通式的化合物中的其中一种或几种的混合：

(1)X(CF₂)_nC(O)F，其中，n＝1-10，X＝F，H，Cl或Br；

(2)FSO₂CF₂C(O)F；