[发明专利]一种短链全氟烷基碘的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及全氟烷基碘领域，具体涉及一种短链全氟烷基碘的合成方法。

背景技术

短链全氟烷基碘，主要为碳链长度1-4的全氟烷基碘，是合成全氟烷基碘化物的重要原料，主要用于生产全氟烷基碘的初始调聚剂，还可用于生产含氟医药中间体等含氟精细化学品。其下游产品全氟烷基碘化物生产的氟表面活性剂、氟整理剂等，种类很多，应用很广。

目前，合成短链全氟烷基碘的主要方法如下：

1)四氟乙烯与氟化剂加成法合成五氟碘乙烷。以I₂、IF₅与TFE在金属氟化物的催化剂作用下，生成五氟碘乙烷，反应通常在高压釜中进行，反应温度高，压力大，采用间歇式反应。碘随五氟化碘加入或以热四氟乙烯蒸汽载带的形式引入。所用催化剂可以为Nb、SbF₃、SbF₅、MoF₆、金属卤化物，如TiCl₄、ZrCl₄或VF₅等，以Sb的氟化物最为常用。也可以用ICl和HF的混合物代替IF₅。反应中使用了原料碘、五氟化碘及ICl、HF等，在高温高压下，强酸性对反应介质的腐蚀性很大，这对反应装置的要求较高，一般采用不锈钢加涂层的方法解决腐蚀性问题。同时因反应温度过高容易发生深度副反应，所以收率较低。

2)双碘化物与氟化剂加成法合成五氟碘乙烷。以F₂ICCF₂I和IF₅或HF等反应得到全氟乙基碘。催化剂为Nb、含氧卤酸或卤酸盐等。此法中使用的F₂ICCF₂I和IF₅、HF都为有毒物质，其中F₂ICCF₂I的毒性国内尚不明确，毒性属高毒类。含氧卤酸或卤酸盐不稳定，容易引起爆炸。

3)卤代烷替换法合成五氟碘乙烷。在有机溶剂中，用五氟一溴乙烷或者五氟一氯乙烷同碱金属碘化物反应，替换掉五氟一溴乙烷或者五氟一氯乙烷中的溴或者氯，得到五氟碘乙烷。此方法操作步骤较多，产物为混合物，产品分离困难，收率低。

4)全氟酰卤脱羰基法合成全氟烷基碘。在有碱金属碘化物的情况下，脱掉全氟羰酸卤酸酐中的羰基，得到全氟烷基碘。

5)五氟乙烷碘化法。C₂F₅H和I₂组成的混合气体，流经碱金属催化剂层，在其催化下反应，得到C₂F₅I、CF₃I、C₂F₅H、I₂气态混合物。

6)氟化钾氟化法合成七氟异丙基碘。六氟丙烯和氟化钾及碘在溶剂中反应得到七氟异丙基碘。该反应只能在玻璃等非金属溶剂中进行，收率45-60％，碘的利用率不足50％。

以上合成方法中，全氟烯烃与氟化剂加成法合成全氟烷基碘的工艺被大部分厂家所采用，但该工艺反应温度及压力较高，高温下酸性物质对设备的腐蚀难以解决，同时全氟烯烃在高压、酸性条件下易发生自聚反应，收率较低，成为其放大工业化生产的瓶颈。因此，开发新型高效催化剂，降低反应的温度和压力，成为研究的热点。

发明内容

本发明针对现有技术的不足之处，提供了一种工艺简单，反应条件温和，效率高，安全可控的短链全氟烷基碘的合成方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种短链全氟烷基碘的合成方法,向单质碘、催化剂和五氟化碘(IF₅)的混合物中通入全氟烯烃进行反应，所述单质碘与五氟化碘的摩尔比为1:0.45～0.65，单质碘与催化剂的摩尔比为1:0.02～0.1，单质碘与全氟烯烃的摩尔比为1:2.35～2.85，反应温度为-10～55℃，通过全氟烷烃的通入量控制反应压力为0.1～0.6MPa，反应结束后蒸馏、碱洗、干燥、冷凝得到短链全氟烷基碘产品。

所述的催化剂优选为锑、锡、钛、钼中的一种或几种的混合物。

所述的全氟烯烃优选为四氟乙烯、六氟丙烯、八氟丁烯、八氟-2-丁烯、八氟异丁烯中的一种或几种的混合物。

所述的单质碘与五氟化碘的摩尔比优选为1:0.5～0.6。

所述的单质碘与催化剂的摩尔比优选为1:0.04～0.06。

所述的单质碘与全氟烯烃的摩尔比优选为1:2.4～2.6。

所述的反应温度优选为5～45℃。