CN115724712A - 一种1,1,1,4,4,4-六氟丁烷的制备方法 - Google Patents

一种1,1,1,4,4,4-六氟丁烷的制备方法 Download PDF

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王瑞英
张丽平
李丕永
蒙刚
王欢
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Abstract

本发明公开了一种1,1,1,4,4,4‑六氟丁烷的制备方法,属于含氟精细化学品技术领域。本发明的1,1,1,4,4,4‑六氟丁烷的制备方法以3‑氯‑1,1,1‑三氟丙烷为底物,在卤化亚铜、叔丁醇碱金属盐条件下,与反应溶剂中与三氟甲烷反应生成1,1,1,4,4,4‑六氟丁烷。所利用的3‑氯‑1,1,1‑三氟丙烷为3,3,3‑三氟丙烯工业生产中所产生的副产物,原料来源广泛价廉易得。在卤化亚铜和叔丁醇碱金属盐存在下一步法制备1,1,1,4,4,4‑六氟丁烷,原料转化率高,产物选择性高,产率高于83%。反应过程简短可控,反应条件温和,避免了现有的1,1,1,4,4,4‑六氟丁烷制备方法中使用氢气带来的安全问题。

Description

一种1,1,1,4,4,4-六氟丁烷的制备方法
技术领域
本发明公开了一种1,1,1,4,4,4-六氟丁烷的制备方法,属于含氟精细化学品技术领域。
背景技术
1,1,1,4,4,4-六氟丁烷(1,1,1,4,4,4-hexafluorobutane),又称HFC-356,分子式C4H4F6、分子量166.06、密度1.37g/cm3、沸点24~25ºC、熔点-53ºC。HFC-356与CFC-11的沸点很接近,并在泡沫气泡中有可接受的低温冷凝作用。可以利用普通的加工技术进行加工应用,无需特殊的泡沫加工设备。这是由于HFC-356没有闪点,不会与空气形成爆炸性混合物的缘故。另外1,1,1,4,4.4-六氟丁烷对常用之内衬材料的腐蚀性比 CFC-11小,此性能可以使设备生产商停止釆用昂贵的材料和方法。因此HFC-356有希望取代HCFC-141b,用于设备的泡沫材料配方中的发泡剂,应用前景广泛。
现有技术的1,1,1,4,4,4-六氟丁烷生产存在制备条件苛刻容易发生爆炸的问题,如美国专利US 5510545A报道了以R113a制备1,1,1,4,4,4-六氟丁烷。在反应管中填入Ni/SiO2催化剂,通入R113a和氢气,加热,生成物经洗涤,分子筛干燥后冷凝,得到混合物。经气相色谱定性分析,其中96%为HFC-356,1.85%为R113a,0.9%为1-氯-2,2,2-三氟乙烷,0.5%为1,1,1-三氟乙烷等更少含量的卤代产物。美国专利US 5523497A报道了1,1,1-三氟-2,2-二氯乙烷的热解反应,得到六氟氯丁烯的方法,以这种方法获得的六氟氯丁烯可以通过氢化反应来生成六氟丁烷。美国专利US 5672787A报道了在液相中制备1,1,1,4,4,4-六氟丁烷的方法,1,1,1,4,4,4-六氟丁烯在贵金属催化剂存在下在液相中与氢反应时具有优异的选择性,产率达到99%。
上述各种方法均用到氢气,存在如下缺点:反应物料具有燃爆危险性,氢气的爆炸极限为4%~75%,具有高燃爆危险特性;加氢为强烈的放热反应,氢气在高温高压下与钢材接触,钢材内的碳分子易与氢气发生反应生成碳氢化合物,使钢制设备强度降低,发生氢脆;催化剂再生和活化过程中易引发爆炸;加氢反应尾气中有未完全反应的氢气和其他杂质在排放时易引发着火或爆炸。
因此,一种能够克服现有技术的1,1,1,4,4,4-六氟丁烷制备方法条件苛刻、容易发生爆炸、存在安全隐患的问题,反应条件温和、安全性高的1,1,1,4,4,4-六氟丁烷制备方法急需开发研究。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的1,1,1,4,4,4-六氟丁烷制备方法条件苛刻、容易发生爆炸、存在安全隐患的问题,提供一种以3-氯-1,1,1-三氟丙烷、三氟甲烷为主要原料制备1,1,1,4,4,4-六氟丁烷的方法,该方法反应条件温和、安全性高的1,1,1,4,4,4-六氟丁烷制备方法。
为达到发明目的本发明采用的技术方案是:
一种1,1,1,4,4,4-六氟丁烷的制备方法,以3-氯-1,1,1-三氟丙烷为底物,在卤化亚铜、叔丁醇碱金属盐的存在下,与反应溶剂中与三氟甲烷(R23)反应生成1,1,1,4,4,4-六氟丁烷。其合成路线如下:
Figure 260399DEST_PATH_IMAGE001
优选的,所述的叔丁醇碱金属盐与三氟甲烷与3-氯-1,1,1-三氟丙烷的摩尔比为1:1:3~5。
优选的,所述的卤化亚铜为氯化亚铜。
优选的,所述的叔丁醇碱金属盐为叔丁醇钠、叔丁醇钾中的任意一种。
优选的,所述的反应溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜中的任意一种。
优选的,所述的卤化亚铜、叔丁醇碱金属盐、反应溶剂的摩尔比为:1:1~5:5~25。
优选的,所述反应的反应时间为12~20h。
优选的,所述反应的反应压力为0~2.0MPa。
优选的,所述反应的反应温度为100~220℃。
优选的,所述反应采用高压反应釜作为反应容器。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、本发明的1,1,1,4,4,4-六氟丁烷的制备方法,所利用的3-氯-1,1,1-三氟丙烷为3,3,3-三氟丙烯工业生产中所产生的副产物,原料来源广泛价廉易得。
2、本发明的1,1,1,4,4,4-六氟丁烷的制备方法,在卤化亚铜和叔丁醇碱金属盐存在下一步法制备1,1,1,4,4,4-六氟丁烷,原料转化率高,产物选择性高,产率高于83%。
3、本发明的六氟丁烷的制备方法,反应过程简短可控,反应条件温和,有效避免了现有的1,1,1,4,4,4-六氟丁烷制备方法中使用氢气带来的系列安全问题。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的描述,以下实施例用于说明本发明,但不能用来限制本发明的保护范围。实施例中的条件可以根据具体条件做进一步的调整,在本发明的构思前提下对本发明的方法简单改进都属于本发明要求保护的范围。
实施例1
向1L不锈钢搅拌高压釜中加入氯化亚铜(9.9g, 0.1mol)、叔丁醇钾(56.1g,0.5mol)、N,N-二甲基甲酰胺(36.6g,0.5mol),室温下搅拌0.5h,加入3-氯-1,1,1-三氟丙烷(197.8g, 1.5mol),再将三氟甲烷(35.0g, 0.5mol)充入上述反应液中,缓慢升温至140℃,反应14h,冷却至室温,精馏,收集21~23℃馏分,得到1,1,1,4,4,4-六氟丁烷成品。以三氟甲烷为底物,统计产率。
实施例2
向1L不锈钢搅拌高压釜中加入氯化亚铜(9.9g, 0.1mol)、叔丁醇钠(48.05g,0.5mol)、N,N-二甲基甲酰胺(36.6g,0.5mol),室温下搅拌0.5h,加入3-氯-1,1,1-三氟丙烷(329.6g, 2.5mol),再将三氟甲烷(35.0g, 0.5mol)充入上述反应液中,缓慢升温至140℃,反应14h,冷却至室温,精馏,收集21~23℃馏分,得到1,1,1,4,4,4-六氟丁烷成品。以三氟甲烷为底物,统计产率,产率90.5%。
实施例3~5
实施例3~5与实施例1的区别在于:改变溶剂,反应参数与反应结果如表1所示。
表1实施例3~5的反应参数与结果
溶剂 产率,%
实施例1 N,N-二甲基甲酰胺 91.5
实施例3 N,N-二甲基乙酰胺 90.7
实施例4 N-甲基吡咯烷酮 91.4
实施例5 二甲基亚砜 87.6
实施例6~7
实施例6~7与实施例1的区别在于:三氟甲烷与3-氯-1,1,1-三氟丙烷摩尔比,对反应结果的影响如表2所示。
表2实施例6~7的反应参数与结果
三氟甲烷与3-氯-1,1,1-三氟丙烷摩尔比 产率,%
实施例1 1:3 91.5
实施例6 1:4 92.1
实施例7 1:5 90.7
实施例8~10
实施例8~10与实施例1的区别在于:溶剂量,对反应结果的影响如表3所示。
表3实施例8~10的反应参数与结果
N,N-二甲基甲酰胺溶剂量/mol 产率,%
实施例1 0.5 91.5
实施例8 0.7 90.6
实施例9 0.9 88.4
实施例10 1.0 88.2
实施例11~12
实施例11~12与实施例1的区别在于:反应时长,对反应结果的影响如表4所示。
表4实施例11~12的反应参数与结果
反应时长 产率,%
实施例1 12 91.5
实施例11 16 91.8
实施例12 20 90.9
实施例13~15
实施例13~15与实施例1的区别在于:反应温度,对反应结果的影响如表5所示。。
表5实施例13~15的反应参数与结果
反应温度/℃ 产率,%
实施例1 100 91.5
实施例13 140 90.2
实施例14 180 85.4
实施例15 220 83.6
综上,通过上述实施例具体实施数据,本发明的1,1,1,4,4,4-六氟丁烷的制备方法反应条件温和,产率高于83%,产物选择性高。
以上详细描述了本公开的优选实施方式,但是,本公开并不限于上述实施方式中的具体细节,在本公开的技术构思范围内,可以对本公开的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本公开的保护范围。另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。此外,本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本公开的思想,其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (9)

1.一种1,1,1,4,4,4-六氟丁烷的制备方法,其特征在于:以3-氯-1,1,1-三氟丙烷为底物,在卤化亚铜、叔丁醇碱金属盐条件下,与反应溶剂中与三氟甲烷反应生成1,1,1,4,4,4-六氟丁烷;其合成路线如下:
Figure 344601DEST_PATH_IMAGE001
2.一种如权利要求1所述的1,1,1,4,4,4-六氟丁烷的制备方法,其特征在于:所述的叔丁醇碱金属盐与三氟甲烷与3-氯-1,1,1-三氟丙烷的摩尔比为1:1:3~5。
3.一种如权利要求1所述的1,1,1,4,4,4-六氟丁烷的制备方法,其特征在于:所述的卤化亚铜为氯化亚铜。
4.一种如权利要求1所述的1,1,1,4,4,4-六氟丁烷的制备方法,其特征在于:所述的叔丁醇碱金属盐为叔丁醇钠、叔丁醇钾中的任意一种。
5.一种如权利要求1所述的1,1,1,4,4,4-六氟丁烷的制备方法,其特征在于:所述的反应溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜中的任意一种。
6.一种如权利要求1~5任意一项所述的1,1,1,4,4,4-六氟丁烷的制备方法,其特征在于:所述的卤化亚铜、叔丁醇碱金属盐、反应溶剂的摩尔比为:1: 5:5~10。
7.一种如权利要求1所述的1,1,1,4,4,4-六氟丁烷的制备方法,其特征在于:所述反应的反应时长为12~20h。
8.一种如权利要求1所述的1,1,1,4,4,4-六氟丁烷的制备方法,其特征在于:所述反应的反应温度为100~220℃。
9.一种如权利要求1所述的1,1,1,4,4,4-六氟丁烷的制备方法,其特征在于:向1L不锈钢搅拌高压釜中加入9.9g氯化亚铜、56.1g叔丁醇钾、36.6g N,N-二甲基甲酰胺,室温下搅拌0.5h,加入197.8g 3-氯-1,1,1-三氟丙烷,再将35.0g三氟甲烷充入上述反应液中,缓慢升温至140℃,反应14h,冷却至室温,精馏,收集21~23℃馏分,得到1,1,1,4,4,4-六氟丁烷。
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