[发明专利]一种制备硫酰氟的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硫酰氟的制备方法，尤其是涉及一种以硫酰氯为原料制备硫酰氟的方法。

背景技术

硫酰氟（Profume），常温下是无色无味气体，具有杀虫广谱、扩散渗透性强、毒性低、残留少、使用温度范围广、不燃不爆、无腐蚀性等特点，是物流除害、出入境卫生检疫和植物检疫以及农业、林业、商品贸易、交通卫生、水利、建筑等相关行业使用的目前国内外最为理想的熏蒸剂，是替代甲基溴，不破坏大气臭氧层的绿色环保优良熏蒸剂。

目前报导的硫酰氟的制备方法如下：

（1）以三氧化硫为原料

US3403144报道了采用氟化钡或氟硅酸钡与三氧化硫反应制备硫酰氟的方法，反应温度为500～600℃，氟化钡由硫化钡与氢氟酸反应制备。

专利CN102351681报道了连续合成三氟乙酰氯和硫酰氟的方法，即将三氧化硫与三氟三氯乙烷连续通入装有催化剂和填料的反应精馏塔中下部，控制塔釜温度120～130℃、回流比2.5～3，从塔顶收集三氟乙酰氯，塔釜中的硫酰氯和焦硫酰氯经分馏后，将硫酰氯与氟化氢在Pd/C催化剂的作用下，氟化反应生成硫酰氟。

（2）以二氧化硫为原料

Muetterties报道了氟化银与二氧化硫反应制备硫酰氟的方法（Inorganic Syntheses,VolumeⅥ,p158-161）。

美国专利US2772144、US3092458、US3320030、US4102987等报道了以二氧化硫、氯气、氟化氢为原料，在Pd/C催化剂的催化下制备硫酰氟，反应产生二氟亚砜、副产物，与硫酰氟较难分离，该方法催化剂易失活，催化效率低，且催化剂成本高。

（3）以硫酰氯为原料

专利CN1489560报道了采用具有至少两个氮原子（其中至少一个氮原子插入环中）的单环或双环化合物作为氟氯置换反应的催化剂或氟化剂使用，如硫酰氯与DBN或DBU的氟化氢加合物反应可以得到硫酰氟与硫酰氟氯的混合物。但该方法仍需使用氢氟酸，对反应设备要求较高。

Tullock等报道了（J.O.C 1965，25，2016-2019）使用高分散的无水氟化钠作为氟化剂与氯化物进行交换反应制备相应氟化物的反应，其中硫酰氯与氟化钠反应时，当氟化钠与硫酰氯的摩尔配比为4.96:1，反应溶剂为乙腈时，反应产物仅得到硫酰氟氯，当反应溶剂改为DMF时，反应产物为硫酰氟与硫酰氟氯的混合物，以硫酰氟氯为主。

Padam等报道了以氟化氢钾或氟化钾为氟化试剂与硫酰氯进行氟氯交换反应，反应产物为硫酰氟与硫酰氟氯的混合物，其中硫酰氟氯为主产物，硫酰氟氯的收率约40%，硫酰氟的收率约20%（Indian Journal of Chemistry 1981,Vol 20A,p777-779）。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种制备硫酰氟的工艺方法，具有工艺及设备简单，易于放大生产，且易得到高纯度产品等优点。

为达到发明目的本发明采用的技术方案是：

一种以硫酰氯为原料制备硫酰氟的工艺方法，其特征在于采用两级氟化反应，

（1）第一级氟化反应：往第一反应器中加入极性非质子有机溶剂、有机胺催化剂和无水氟化钾，在搅拌状态下加入硫酰氯，控制加料温度为40～90℃，加料完成后升温至50～150℃，反应压力控制为1～10atm，硫酰氯与无水氟化钾进行氟氯交换反应，生成气态的含SO₂F₂和SO₂ClF的反应产物流；

（2）第二级氟化反应：第二反应器中含有极性非质子有机溶剂和无水氟化钾，第一级氟化反应生成的含SO₂F₂和SO₂ClF的反应产物流以气体鼓泡方式自第二反应器底部加入，与无水氟化钾进一步反应后生成基本上为SO₂F₂的反应产物流，经冷凝后得到SO₂F₂，控制反应温度为40～90℃，反应压力为1～5atm。

本发明反应方程式如下：

SO₂Cl₂+KF→SO₂F₂+SO₂ClF    (1)

SO₂ClF+KF→SO₂F₂           (2)