CN105753661A - 一种聚醚型氢氟醚及其制备方法 - Google Patents

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戴楠楠
李景旺
高国红
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肖鑫
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Abstract

本发明公开了一种聚醚型氢氟醚，其创新点在于：其通式为：其中1≤n≤8。本发明还公开聚醚型氢氟醚制备方法，其创新点在于：以六氟环氧丙烷寡聚体与金属氢氧化物溶液为原料，依次通过成盐、脱羧反应得到聚醚型氢氟醚。本发明中产品的收率高，反应收率大于90％，容易分离提纯，得到纯度99％以上的氢氟醚化合物。反应过程中不使用含氟催化剂，并且无二次污染、操作简单，适合制备聚醚型氢氟醚产品，具有良好的工业应用前景，制备得到的聚醚型氢氟醚，具有良好的绝缘性、传热性以及光学性能等，可用于清洗或干燥流体，用作涂层沉积中的溶剂、干洗流体、聚合反应介质以及蒸汽相焊接中的传热剂等，使用效果好，用途广泛。

Description

一种聚醚型氢氟醚及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种聚醚型氢氟醚，本发明还涉及一种聚醚型氢氟醚的制备方法，属于含氟精细化工领域。
背景技术
氢氟醚是一类含氟、碳、氢、氧元素的醚类化合物，臭氧消耗潜值(ODP)为零，温室效应潜值(GWP)低，且大气停留时间很短，是臭氧消耗物质的新一代替代品。单纯的氢氟醚具有良好的混溶性，在清洗、制冷、发泡、医药等领域具有重要应用。
氢氟醚类化合物(HFEs)的合成方法分为两类，第一类是醚类化合物的氟化，包括直接氟化法和电化学氟化法；第二类是通过含氟化合物与其他化合物的反应制备氢氟醚，反应类型主要包括不饱和烃与醇的加成反应、含氟羰基化合物的烷基化反应和卤代烷与醇的分子间消除反应。其中，碱催化不饱和烃与醇加成制备氢氟醚操作简便，反应条件相对温和，产物易分离提纯，是一具有工业化前景的氢氟醚合成方法。
现有氢氟醚的制备方法包括以下几种：(1)氟气(F2)或金属氟化物对醚类化合物的氟化。(2)醚化合物的电化学氟化。(3)含氟醇在金属钠或碱金属的氢氧化物存在下，与卤代烃反应得到氢氟醚。(4)含氟醇与含氟烯烃的加成反应。上述方法均存在一定的不足，方法(2)和方法(3)由于制备过程成本高，且产品收率低，在实际生产中的应用较少。根据专利USP3962460、WO97/38962的报道，在使用金属氟化物作为反应物时会有大量的反应物和在反应过程中形成的无机盐留在最终的混合物中需要处理。报道较多的是采用含氟醇与含氟烯烃的加成反应来制备氢氟醚，在含氟烷醇与氟化烯烃反应制备氢氟醚的过程中会有与目标产物沸点接近的双键副产物生成，因此增加了最终产品的纯化工序，且纯化过程中所用氯气或溴素毒性大，对操作步骤要求严格。
专利CN1651378A报道，以二甲基亚砜DMSO为溶剂，以含氟烯烃和含氟醇为原料制备氢氟醚时，不仅最终产品分离困难，而且由于DMSO本身沸点很高，导致溶剂的回收成本较高。CN102115428A中氢氟醚的制备虽不使用溶剂、含氟催化剂，但是反应条件较为苛刻，需要较高的温度和压力。因此，需要一种能解决上述技术问题的制备氢氟醚化合物的方法，目前，在水溶液中由六氟环氧丙烷寡聚体制备相应氢氟醚的方法还未见报道。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种聚醚型氢氟醚及其制备方法，产品的收率高，反应收率大于90％，容易分离提纯，得到纯度99％以上的氢氟醚化合物。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种聚醚型氢氟醚，其创新点在于：其通式为：其中1≤n≤8。
本发明的另一个目的是提供一种聚醚型氢氟醚的制备方法，其创新点在于：以六氟环氧丙烷寡聚体与金属氢氧化物溶液为原料，依次通过成盐、脱羧反应得到聚醚型氢氟醚。
在此基础上，所述制备方法的具体步骤如下：
(1)配制浓度为0.5-6mol/L的金属氢氧化物水溶液250mL，将其通过漏斗引入耐压、耐腐蚀反应釜中；
(2)通过漏斗向反应釜中引入六氟环氧丙烷寡聚体，设定反应釜转速为：100-600rpm，待六氟环氧丙烷寡聚体与金属氢氧化物溶液充分混合后，缓慢升高反应釜反应温度为20-300℃；
(3)待反应釜内压力保持不变时反应结束，反应压力为0-1.0MPa，反应时间为3-48h；
(4)待反应釜自然降至室温后，打开排液阀，将产物排除转入分液漏斗，静止分层，对下层有机相进行常规水洗、碱洗、蒸馏即得到聚醚型氢氟醚化合物。
在此基础上，所述原料六氟环氧丙烷寡聚体与金属氢氧化物溶液的反应计量比1∶1。
在此基础上，所述金属氢氧化物为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化钡中的一种或任意几种混合物。
在此基础上，所述六氟环氧丙烷寡聚体为：F[CF(CF3)CF2O]nCF(CF3)COF，其中n＝1、2、3、4、5、6、7、8中的任一值。
在此基础上，所述步骤(4)中碱洗用的溶液为浓度是0.5-10％的氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化钡溶液或任意几种的混合液。
本发明制备方法的化学方程式表示如下：
本发明的反应原理为：
本发明的有益效果如下：
(1)本发明中产品的收率高，反应收率大于90％，容易分离提纯，得到纯度99％以上的氢氟醚化合物。反应过程中不使用含氟催化剂，并且无二次污染、操作简单，适合制备聚醚型氢氟醚产品，具有良好的工业应用前景。
(2)本发明的方法生产步骤简单、安全，反应时间短，六氟环氧丙烷寡聚体通过成盐、脱羧反应得到相应的氢氟醚，反应收率大于90％，且该反应以水取代其它有机溶剂作为反应溶剂，反应过程中不使用含氟催化剂，反应结束后无废弃物污染环境。
(3)本发明方法制备得到的聚醚型氢氟醚，具有良好的绝缘性、传热性以及光学性能等，可用于清洗或干燥流体，用作涂层沉积中的溶剂、干洗流体、聚合反应介质以及蒸汽相焊接中的传热剂等，使用效果好，用途广泛。
附图说明：
图1为本发明的F[CF(CF3)CF20]2CHFCF3化合物的气相色谱图
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作详细说明。
实施例1
氢氟醚化合物：F[CF(CF3)CF2O]4CHFCF3的制备：
(1)配制浓度为1mol/L的氢氧化钠水溶液250mL，真空状态下，通过漏斗引入耐压、耐腐蚀反应釜中。
(2)向反应釜中真空引入与氢氧化钠反应计量比1∶1的六氟环氧丙烷五聚体：F[CF(CF3)CF2O]4CF(CF3)COF207.5g，开启搅拌，设定反应釜转速为：150rpm。
(3)待六氟环氧丙烷五聚体与氢氧化钠水溶液充分混合后，缓慢升高反应釜温度至50℃，记录反应釜内压力，当该压力保持0.8MPa不变时反应结束，反应时间为3h。
(4)反应釜自然降至室温后，向釜内通入氮气，依靠氮气的压力排出产物，将产物静止分液，对下层有机相分别进行水洗、选用1％氢氧化钠水溶液碱洗两次、蒸馏即得到氢氟醚化合物：F[CF(CF3)CF2O]4CHFCF3，对收集到的产品进行红外和气相色谱测试，
本实施例的分析结果显示：其中F[CF(CF3)CF2O]4CHFCF3含量为97.54％，该氢氟醚产品收率92.18％。
实施例2
氢氟醚化合物：F[CF(CF3)CF2O]3CHFCF3的制备：
(1)配制浓度为2mol/L的氢氧化钠水溶液250mL，真空引入耐压、耐腐蚀反应釜中。
(2)向反应釜中真空引入与氢氧化钠反应计量比1∶1的六氟环氧丙烷四聚体：F[CF(CF3)CF2O]3CF(CF3)COF332g，开启搅拌，设定反应釜转速为：150rpm。
(3)待六氟环氧丙烷四聚体与氢氧化钠水溶液充分混合后，缓慢升高反应釜温度至50℃，记录反应釜内压力，当该压力保持0.95MPa不变时反应结束，反应时间为5h。
(4)反应釜自然降至室温后，向釜内通入氮气，依靠氮气的压力排出产物，将产物静止分液，对下层有机相分别进行水洗、5％氢氧化钠水溶液碱洗两次、蒸馏即得到氢氟醚化合物：F[CF(CF3)CF2O]3CHFCF3，对收集到的产品进行红外和气相色谱测试。
本实施例的分析结果显示：其中F[CF(CF3)CF2O]3CHFCF3含量98.26％，该氢氟醚产品收率93.55％。
实施例3
氢氟醚化合物：F[CF(CF3)CF2O]2CHFCF3的制备：
(1)配制浓度为1.5mol/L的氢氧化钾水溶液300mL，真空引入耐压、耐腐蚀反应釜中。
(2)向反应釜中真空引入与氢氧化钠反应计量比1∶1的六氟环氧丙烷三聚体：F[CF(CF3)CF2O]2CF(CF3)COF224.1g，开启搅拌，设定反应釜转速为：120rpm。
(3)待六氟环氧丙烷三聚体与氢氧化钾水溶液充分混合后，缓慢升高反应釜温度至100℃，记录反应釜内压力，当该压力保持1.05MPa不变时反应结束，反应时间为5h。
(4)反应釜自然降至室温后，向釜内通入氮气，依靠氮气的压力排出产物，静止分液，对下层有机相分别进行水洗、3％氢氧化钾水溶液碱洗两次、蒸馏即得到氢氟醚化合物：F[CF(CF3)CF2O]2CHFCF3，对收集到的产品进行红外和气相色谱测试，其中气相色谱图如图1所示：
本实施例分析结果显示：F[CF(CF3)CF2O]2CHFCF3含量99.07％，该氢氟醚产品收率98.72％。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种聚醚型氢氟醚，其特征在于：其通式为：其中1≤n≤8。
2.一种权利要求1所述的聚醚型氢氟醚的制备方法，其特征在于：以六氟环氧丙烷寡聚体与金属氢氧化物溶液为原料，依次通过成盐、脱羧反应得到聚醚型氢氟醚。
3.根据权利要求2所述的聚醚型氢氟醚的制备方法，其特征在于：所述制备方法的具体步骤如下：
(1)配制浓度为0.5-6mol/L的金属氢氧化物水溶液250mL，在真空状态下，将其通过漏斗引入耐压、耐腐蚀反应釜中；
(2)通过漏斗向反应釜中引入六氟环氧丙烷寡聚体，设定反应釜转速为：100-600rpm，待六氟环氧丙烷寡聚体与金属氢氧化物溶液充分混合后，缓慢升高反应釜反应温度为20-300℃；
(3)待反应釜内压力保持不变时反应结束，反应压力为0-1.0MPa，反应时间为3-48h；
(4)待反应釜自然降至室温后，打开排液阀，将产物排除转入分液漏斗，静止分层，对下层有机相进行常规水洗、碱洗、蒸馏即得到聚醚型氢氟醚化合物。
4.根据权利要求2或3所述的聚醚型氢氟醚的制备方法，其特征在于：所述原料六氟环氧丙烷寡聚体与金属氢氧化物溶液的反应计量比1∶1。
5.根据权利要求2或3所述的聚醚型氢氟醚的制备方法，其特征在于：所述金属氢氧化物为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化钡中的一种或任意几种混合物。
6.根据权利要求2或3所述的聚醚型氢氟醚的制备方法，其特征在于：所述六氟环氧丙烷寡聚体为：F[CF(CF3CF2O]nCF(CF3)COF，其中n＝1、2、3、4、5、6、7、8中的任一值。
7.根据权利要求3所述的聚醚型氢氟醚的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中碱洗用的溶液为浓度是0.510％的氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化钡溶液或任意几种的混合液。
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