CN103483139B - 一种制备全氟-2-甲基-2-戊烯的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种全氟-2-甲基-2-戊烯的制备方法,以全氟-4-甲基-2-戊烯为原料经催化异构化反应制备,具有操作简便、反应速度快、安全性好等特点。制备的全氟-2-甲基-2-戊烯可用于合成表面活性剂、织物处理剂、纸张处理剂等。

Description

一种制备全氟-2-甲基-2-戊烯的方法
技术领域
本发明涉及一种制备全氟-2-甲基-2-戊烯的方法。
背景技术
全氟-2-甲基-2-戊烯是一个重要的含氟中间体,可用于合成表面活性剂、织物处理剂、纸张处理剂等,也可以作为产品替代氟氯烷烃应用在电子元件的冷冻剂、灭火剂、泡沫材料的发泡剂和热转移剂等。。
全氟-2-甲基-2-戊烯的生产方法主要有两条,即以六氟丙烯齐聚而得,或以全氟-4-甲基-2-戊烯为原料异构化生成。齐聚法分为气相齐聚法和液相齐聚法。专利US4377717、专利US4296265和文献J.Org.Chem.,30,3524(1965)介绍的气相齐聚法是以六氟丙烯为原料,不需要溶剂,利用金属氟化物、活性炭、金属氟化物附着在活性炭上作催化剂。该方法存在着高温带压的特点,对设备要求高,产物中全氟-2-甲基-2-戊烯含量较低,主要以全氟-4-甲基-2-戊烯或六氟丙烯三聚体为主。中国专利US4042638、中国专利CN93121609和文献FluorineChem.,9,94(1977)介绍的液相齐聚法是在极性溶剂(N,N’-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜和乙腈等)和催化剂(氟化钾、硫腈酸钾、腈化钾、氟化铵等)的作用下发生齐聚反应,通过变更溶剂和催化剂来控制产物的生成,而冠醚的加入则可以提高催化剂在体系的溶解度,加快反应速率。该方法普遍应用于制备六氟丙烯二聚体,但主产物为全氟-4-甲基-2-戊烯,含量一般在90%以上。
目前有工业意义的全氟-2-甲基-2-戊烯制备方法是以全氟-4-甲基-2-戊烯为原料,经异构化反应而得。专利GB1511470提出在氟化钾和18-冠醚-6的催化下,制备全氟-2-甲基-2-戊烯的方法。该方法是以乙腈为溶剂,通过变更催化剂比例、催化剂加入量、反应温度来改善反应结果。此方法中,反应的适宜温度是40℃,催化剂加入量为5mol%,反应时间3小时,转化率为99.3%。该方法需使用克氏烧瓶(Kjeldahlflask)中进行,在投料前需要进行预搅拌,反应时间较长。
发明内容
本发明要解决的是现有的全氟-2-甲基-2-戊烯制备方法高温高压或者反应时间长的问题,提供一种简便易行的、设备要求低的全氟-2-甲基-2-戊烯制备方法。
为达到发明目的本发明采用的技术方案是:
一种由全氟-4-甲基-2-戊烯催化异构化制备全氟-2-甲基-2-戊烯的方法,在非质子极性溶剂中,在催化剂的作用下,在40~80℃温度下全氟-4-甲基-2-戊烯异构化生成全氟-2-甲基-2-戊烯,
所述催化剂由主催化剂和助催化剂组成,主催化剂选自氟化钠、氟化钾、氟化铯或氟化铝中的一种、两种或三种以上组合;
所述助催化剂选自乙醚、环丁砜、15-冠醚-5或18-冠醚-6中的一种、两种或三种以上组合;
所述主催化剂与助催化剂的摩尔配比为1~0.1:1;
所述主催化剂与全氟-4-甲基-2-戊烯的摩尔配比为0.05~0.5:1;
所述助催化剂与全氟-4-甲基-2-戊烯的摩尔配比为0.05~0.5:1;
所述非质子溶剂选自甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚(简称DG)、乙腈或N,N’-二甲基甲酰胺中的一种、两种或三种以上组合。
发明人在试验过程中发现,当主催化剂与助催化剂的摩尔配比小于等于1时,转化率与主催化剂与助催化剂的摩尔配比成正比。主催化剂与助催化剂的摩尔配比优选为0.8~0.2:1。
上述反应温度优选为40~70℃。
上述主催化剂优选为氟化钾和/或氟化铯,助催化剂优选为18-冠-6醚和/或环丁砜。
上述主催化剂与全氟-4-甲基-2-戊烯的摩尔配比优选为0.1~0.2:1。
上述助催化剂与全氟-4-甲基-2-戊烯的摩尔配比为0.15~0.35:1。
上述非质子溶剂为二甘醇二甲醚和/或乙腈。
本发明提供的制备方法与现有技术相比具有操作简便、无需高温高压、反应速度快、安全性好等特点。
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本发明进行进一步说明,但并不将本发明局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到,本发明涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。
实施例1
在500mL的装有回流冷凝管和机械搅拌装置的三口烧瓶中,分别加入100mL的全氟-4-甲基-2-戊烯、1.05g氟化钠、6.6g18-冠醚-6,100mL的二甘醇二甲醚。开启搅拌后升温至40℃。反应3小时后,用气相色谱分析反应产物,产物为全氟-2-甲基-2-戊烯,以全氟-4-甲基-2-戊烯计转化率为45.1%。
实施例2
在500mL的装有回流冷凝管和机械搅拌装置的三口烧瓶中,分别加入100mL的全氟-4-甲基-2-戊烯、1.45g氟化钾、6.6g18-冠醚-6,100mL的二甘醇二甲醚。开启搅拌后升温至40℃。反应3小时后,用气相色谱分析反应产物,产物为全氟-2-甲基-2-戊烯,以全氟-4-甲基-2-戊烯计转化率为81.8%。
实施例3
在500mL的装有回流冷凝管和机械搅拌装置的三口烧瓶中,分别加入100mL的全氟-4-甲基-2-戊烯、3.8g氟化铯、6.6g18-冠醚-6,100mL的二甘醇二甲醚。开启搅拌后升温至40℃。反应3小时后,用气相色谱分析反应产物,产物为全氟-2-甲基-2-戊烯,以全氟-4-甲基-2-戊烯计转化率为85.0%。
实施例4
在500mL的装有回流冷凝管和机械搅拌装置的三口烧瓶中,分别加入100mL的全氟-4-甲基-2-戊烯、3.8g氟化铯、5.5g15冠5醚,100mL的二甘醇二甲醚。开启搅拌后升温至40℃。反应3小时后,用气相色谱分析反应产物,产物为全氟-2-甲基-2-戊烯,以全氟-4-甲基-2-戊烯计转化率为62.1%。
实施例5
在500mL的装有回流冷凝管和机械搅拌装置的三口烧瓶中,分别加入100mL的全氟-4-甲基-2-戊烯、3.8g氟化铯、3.0g环丁砜,100mL的二甘醇二甲醚。开启搅拌后升温至40℃。反应3小时后,用气相色谱分析反应产物,产物为全氟-2-甲基-2-戊烯,以全氟-4-甲基-2-戊烯计转化率为87.3%。
实施例6
在500mL的装有回流冷凝管和机械搅拌装置的三口烧瓶中,分别加入100mL的全氟-4-甲基-2-戊烯、11.4g氟化铯、9.0g环丁砜,100mL的二甘醇二甲醚。开启搅拌后升温至40℃。反应3小时后,用气相色谱分析反应产物,产物为全氟-2-甲基-2-戊烯,以全氟-4-甲基-2-戊烯计转化率为93.7%。
实施例7
在500mL的装有回流冷凝管和机械搅拌装置的三口烧瓶中,分别加入100mL的全氟-4-甲基-2-戊烯、19.0g氟化铯、15.0g环丁砜,100mL的二甘醇二甲醚。开启搅拌后升温至40℃。反应3小时后,用气相色谱分析反应产物,产物为全氟-2-甲基-2-戊烯,以全氟-4-甲基-2-戊烯计转化率为93.7%。
实施例8
在500mL的装有回流冷凝管和机械搅拌装置的三口烧瓶中,分别加入100mL的全氟-4-甲基-2-戊烯、26.6g氟化铯、21.0g环丁砜,100mL的二甘醇二甲醚。开启搅拌后升温至40℃。反应3小时后,用气相色谱分析反应产物,产物为全氟-2-甲基-2-戊烯,以全氟-4-甲基-2-戊烯计转化率为95.2%。
实施例9
在500mL的装有回流冷凝管和机械搅拌装置的三口烧瓶中,分别加入100mL的全氟-4-甲基-2-戊烯、11.4g氟化铯、18.0g环丁砜,100mL的二甘醇二甲醚。开启搅拌后升温至40℃。反应3小时后,用气相色谱分析反应产物,产物为全氟-2-甲基-2-戊烯,以全氟-4-甲基-2-戊烯计转化率为95.1%。
实施例10
在500mL的装有回流冷凝管和机械搅拌装置的三口烧瓶中,分别加入100mL的全氟-4-甲基-2-戊烯、11.4g氟化铯、27.0g环丁砜,100mL的二甘醇二甲醚。开启搅拌后升温至40℃。反应3小时后,用气相色谱分析反应产物,产物为全氟-2-甲基-2-戊烯,以全氟-4-甲基-2-戊烯计转化率为91.9%。
实施例11
在500mL的装有回流冷凝管和机械搅拌装置的三口烧瓶中,分别加入100mL的全氟-4-甲基-2-戊烯、11.4g氟化铯、18.0g环丁砜,100mL的二甘醇二甲醚。开启搅拌后升温至55℃。反应3小时后,用气相色谱分析反应产物,产物为全氟-2-甲基-2-戊烯,以全氟-4-甲基-2-戊烯计转化率为98.3%。
实施例12
在500mL的装有回流冷凝管和机械搅拌装置的三口烧瓶中,分别加入100mL的全氟-4-甲基-2-戊烯、11.4g氟化铯、18.0g环丁砜,100mL的二甘醇二甲醚。开启搅拌后升温至70℃。反应3小时后,用气相色谱分析反应产物,产物为全氟-2-甲基-2-戊烯,以全氟-4-甲基-2-戊烯计转化率为99.5%。
实施例13
在500mL的装有回流冷凝管和机械搅拌装置的三口烧瓶中,分别加入100mL的全氟-4-甲基-2-戊烯、11.4g氟化铯、18.0g环丁砜,100mL的二甘醇二甲醚。开启搅拌后升温至70℃。反应1.5小时后,用气相色谱分析反应产物,产物为全氟-2-甲基-2-戊烯,以全氟-4-甲基-2-戊烯计转化率为99.5%。
实施例14
在500mL的装有回流冷凝管和机械搅拌装置的三口烧瓶中,分别加入100mL的全氟-4-甲基-2-戊烯、11.4g氟化铯、18.0g环丁砜,100mL的二甘醇二甲醚。开启搅拌后升温至70℃。反应0.5小时后,用气相色谱分析反应产物,产物为全氟-2-甲基-2-戊烯,以全氟-4-甲基-2-戊烯计转化率为99.5%。

Claims (5)

1.一种由全氟-4-甲基-2-戊烯催化异构化制备全氟-2-甲基-2-戊烯的方法,其特征在于:在非质子极性溶剂中,在催化剂的作用下,在40~80℃温度下全氟-4-甲基-2-戊烯异构化生成全氟-2-甲基-2-戊烯,
所述催化剂由主催化剂和助催化剂组成,主催化剂选自氟化钠、氟化钾、氟化铯或氟化铝中的一种、两种或三种以上组合;
所述助催化剂选自环丁砜;
所述主催化剂与助催化剂的摩尔配比为0.8~0.2:1
所述主催化剂与全氟-4-甲基-2-戊烯的摩尔配比为0.1~0.2:1;
所述助催化剂与全氟-4-甲基-2-戊烯的摩尔配比为0.05~0.5:1;
所述非质子溶剂选自甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚、乙腈或N,N’-二甲基甲酰胺中的一种、两种或三种以上组合。
2.按照权利要求1所述的由全氟-4-甲基-2-戊烯催化异构化制备全氟-2-甲基-2-戊烯的方法,其特征在于所述反应温度为40~70℃。
3.按照权利要求1所述的由全氟-4-甲基-2-戊烯催化异构化制备全氟-2-甲基-2-戊烯的方法,其特征在于所述主催化剂为氟化钾和/或氟化铯,助催化剂为环丁砜。
4.按照权利要求1所述的由全氟-4-甲基-2-戊烯催化异构化制备全氟-2-甲基-2-戊烯的方法,其特征在于所述助催化剂与全氟-4-甲基-2-戊烯的摩尔配比为0.15~0.35:1。
5.按照权利要求1所述的由全氟-4-甲基-2-戊烯催化异构化制备全氟-2-甲基-2-戊烯的方法,其特征在于所述非质子溶剂为二甘醇二甲醚和/或乙腈。
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