[发明专利]一种氢氟醚及含氟酯的制备方法

说明书

本发明公开了一种氢氟醚及含氟酯的制备方法，碱金属盐与极性非质子溶剂混合，在冷浴环境下，逐滴缓慢加入过量含氟醇，直至反应完全；反应混合物转移至高压反应釜，再加入全氟‑2‑甲基‑2,3‑环氧戊烷，在温度5～85℃、搅拌速度100～400rpm条件下反应0.5～5h；将混合产物转移至圆底烧瓶中进行精馏提纯，分别收集氢氟醚及含氟酯的馏分，同时回收作为溶剂的含氟醇，重复使用。本发明采用了极性非质子溶剂与含氟醇作混合溶剂，解决了全氟‑2‑甲基‑2,3‑环氧戊烷与含氟醇盐在氟醇条件下难以反应的问题。同时收率能够提高到80％以上，且最终产物纯度达到99.5％，此外产物氢氟醚及含氟酯都具有极大经济价值。

(一)技术领域

本发明属于精细氟化工技术领域，具体涉及到一种氢氟醚及含氟酯的制备方法，特别是采用含氟醇与极性非质子溶剂的混和溶剂，使得全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷与含氟醇盐开环生成对应的氟醚及氟酯的方法。

(二)背景技术

氢氟醚可作为氟碳化合物的替代品在清洗剂、发泡剂、冷却液、医药中间体等领域使用。此外，氢氟醚低表面张力、不易燃等化学特性或者作为锂电池电解液中的添加剂，因此具有良好的应用前景。

含氟酯可作含氟砌块、医药中间体，同时近几年，随着各国对环保的高度重视，锂电池产业和新能源汽车等下游行业规模的不断扩大。以及锂电池对安全性、循环寿命和能量密度要求的提升，电解液添加剂的需求量逐年增加。在锂金属电池中含氟酯也可用于电池的稀释剂，提高在低温条件下电池性能，防止电极材料产生结构退化(如裂纹)，从而使得电池拥有更好的循环性能。

文献(“synthesis and conversions of perfluoro(2,4-dimethyl-3-heptene)oxide”，Zapevalov，A.Ya，《Zhurnal Organicheskoi Khimii》，第20卷11期，第2267-3373页，19841231，)和中国发明专利CN112028747A中均提到，以甲醇作为溶剂，全氟-2-甲基-2，3-环氧戊烷与甲醇钠生成六氟异丙基甲基醚和五氟丙酸甲酯。该方法成本低，操作简单。按照一般的研究思路，以全氟-2-甲基-2，3-环氧戊烷为原料，更换其他的含氟醇和氟醇钠，按照同样的反应方程式，应该可以得到相应的六氟异丙基氟醚和五氟丙酸氟酯。但是实际研究过程中发现，在仅仅有氟醇溶剂中，加入原料全氟-2-甲基-2，3-环氧戊烷和和碱如NaH，NaOH，几乎不能与全氟-2甲基-2，3-环氧戊烷反应，其原因是该反应为S_N2亲核反应正向进行难度大。按照原有的专利或文献提供的技术路线不能制备六氟异丙基氟醚和五氟丙酸氟酯。

因此，进一步研究其合成反应途径具有重要意义。

(三)发明内容

本发明目的是提供一种氢氟醚及含氟酯的制备方法，采用极性非质子溶剂与含氟醇作混合溶剂，使全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷与含氟醇盐发生反应，同时得到对应的氢氟醚和含氟酯，解决了全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷与含氟醇盐在含氟醇为溶剂的条件下反应难以进行的问题，使全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷能发生开环烷基化反应。

以全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷与三氟乙醇钠反应为例，该反应为S_N2亲核取代，但含氟醇由于氟原子的引入，氟代官能团具有强吸电子能力，导致环氧键缺电子，极易被亲核试剂进攻。三氟乙氧基亲核性较弱，本发明引入极性非质子溶剂成功克服了反应不能进行的缺陷(反应机理示意图见图1)。

本发明采用的技术方案是：

本发明提供一种氢氟醚及含氟酯的制备方法，所述方法包括如下步骤：