[发明专利]二(氟甲基)醚和二氟甲烷的制备

说明书

本发明涉及通过甲醛与氟化氢反应制备二（氟甲基）醚的方法，还涉及结合由甲醛和氟化氢制备二（氟甲基）醚的步骤以制备二氟甲烷的方法。

甲醛与氟化氢一起反应生成等摩尔量的二（氟甲基）醚和水。反应受平衡限制，即使用7∶1摩尔的过量氟化氢与甲醛比以促使平衡向生成物方向移动时，在20℃甲醛转化为二（氟甲基）醚的最高转化率约为55%。为了克服这平衡问题，我们发现当它/它们生成之后，尽快从反应混合物中移出一种或二种产品会促使平衡向生成物方向移动。

二（氟甲基）醚是制备二氟甲烷和甲基氟化物（如在合适的催化剂存在下将二（氟甲基）醚加热到高温度）的有用原料。我们发现被加热的二（氟甲基）醚不希望有显著量的水存在，因为我们发现水会促进不想要的副反应。因此，在二（氟甲基）醚进一步处理以生产二氟甲烷和甲基氟化物之前，希望从水和二（氟甲基）醚反应产品混合物中除去水。

现在，我们发现用“反应萃取”法可有效地实现前述的从水中分离出二（氟甲基）醚和从反应混合物中分离出已形成的二（氟甲基）醚制品。

本发明提供一种制备二（氟甲基）醚的方法，包括在基本上与水不混溶的对该醚的溶剂中甲醛与氟化氢接触。生成的溶剂相中含有相对于水的大于等摩尔量的二（氟甲基）醚。之后，该溶剂相与水相分开。优选溶剂相中二（氟甲基）醚为水摩尔数的至少2倍，更优选为5倍，特优选为10倍。

“反应萃取”意指的是一种方法，在该方法中，一种平衡反应产物被萃取成为溶剂相，从而，有效地从反应中移去产物使平衡朝着生成的方向。在本发明的反应萃取法中，甲醛与氟化氢反应生成的平衡混合物是包括水，二（氟甲基）醚，没有反应的甲醛和未反应的氟化氢的含水相。与其它方式相比，优选萃取二（氟甲基）醚的溶剂存在可显著地提高甲醛转变成二（氟甲基）醚的转化率，同时将二（氟甲基）醚与水分开。

甲醛/氟化氢水相优选为液相，溶剂可以是气相或液相，不过为了方便，我们优选水相或溶剂相都为液相。

通常，实现本方法的温度和压力的条件应是在水相和溶剂相都为液体的状况下。该方法容易在周围环境温度和周围大气压力下完成。如果需要，除了环境温度之外，可采用从约-20℃到约100℃以及低于大气压或高于大气压的压力。

应理解，所述”在有……的情况下”意指氟化氢和甲醛本身和/或与甲醛和氟化氢相接触的反应生成物的混合物是至少有些时间而不一定是全部时间在有机溶剂存在的情况下。因此甲醛和氟化氢原料可以一开始就混合以形成含水平衡相，然后与溶剂接触。另外，这三种组分可以同时混合在一起，接着，含水相可以从溶剂相中分离出来。在这种情况下，这三种组分可以以任意次序混合。

不管甲醛和氟化氢是一开始就混合在一起，然后进入溶剂中或是这些组分同时混合在一起，这在一定程度上取决于实现该方法所用的设备。例如，该方法是在一系列单个的容器中完成的。三个组分可以同时注入第一个容器中并让其达到平衡。溶剂相含二（氟甲基）醚。并且溶剂可从含水相分离出来，然后将含水相送入第二个容器，在第二个容器中与更多溶剂接触以便从含水相萃取更多的二（氟甲基）醚，并且该方法可连续通过一系列容器。另外的甲醛和氟化氢可以加到这些逐个的容器中。

本发明的方法为了方便和容易地进行连续的操作，我们优选使用液-液接触塔设备或混合澄清器设备，使甲醛，氟化氢和溶剂连续进入塔或混合澄清器设备并连续收集含水相，溶剂相中包含溶剂和二（氟甲基）醚。

混合澄清器设备包括一系列交替混合和澄清容器。含水相和溶剂相分别从该系列容器相对端部引入并连续注入并通过该系列容器。各相在混合容器中混合并使之澄清，在送入相邻混合容器之前在澄清容器中分离，并重复该方法。一相从一个方向连续进入并通过该设备，另一相从相对方向连续进入也通过该设备，在设备的进口端从含水相连续收集溶剂相，从溶剂相进口端连续收集水相。从理论上，串联的混合澄清器单元的数目没有限制，一般，我们优选使用至少15个混合澄清器单元，更优选至少20个单元。液-液接触塔主要包括一个塔，在该塔中有用来使液-液接触的被固定的或静止的部件，例如筛板或不规则或规则填料，或者移动部件，如旋转板或网。该塔可以在有或没有能量输入下操作。

许多液-液接触塔和混合澄清器的结构和设计是公知的，并收集描述了，如在Ullmann′s    Ency    Clopaedia    of    Industrial    Chemistry卷B3，6-14页到6-22页，该内容一并作为参考。在本发明中，任一种这样的结构都可使用。