专利名称：一步法制备全氟烷基碘的方法
技术领域：
本发明涉及氟制品中间体领域，特别涉及一种一步法制备全氟烷基碘的方法。
背景技术：
目前制备全氟烷基碘的方法主要是通过两步来进行首先用五氟化碘、碘和四氟乙烯在催化剂的作用下合成五氟碘乙烷，再经过分离提纯得到五氟碘乙烷；然后五氟碘乙烷和四氟乙烯在另一种催化剂的作用下合成含多碳数的全氟烷基碘。该方法是目前大家普遍采用的方法。该方法首先合成五氟碘乙烷，再用五氟碘乙烷与四氟乙烯合成含多碳数的全氟烷基碘，合成工艺需要通过两步来完成。这样需要使用两套反应设备、两套精馏设备进行合成，增加了生产过程步骤，加大了设备投资，提高了生产成本。
发明内容
为了解决以上问题，本发明提供了一种用五氟化碘、碘和四氟乙烯在复合催化剂的作用下一步合成全氟烷基碘的方法。用五氟化碘、碘和四氟乙烯在催化剂的作用下一步合成全氟烷基碘，与两步法相比需要克服的问题是催化剂的选择、反应过程中温度压力的控制。由于反应在一个反应釜内连续进行，选用的催化剂需要能够同时满足催化两步反应的效果。通过实验，我们选择金属氟化物与过渡金属的混合物作为复合催化剂。本发明是通过以下措施实现的
一种一步法制备全氟烷基碘的方法，包括以下步骤
(1)向反应容器中加入碘、五氟化碘和复合催化剂，抽真空并用氮气置换多次，至反应容器中的水份含量彡lOOppm，氧含量彡30ppm后，使容器内温度为6(T80°C，加入四氟乙烯保持压力为0. 5^0. 7Mpa反应；
(2)当加入四氟乙烯后压力无下降时，将反应温度升至130-150°C，继续通入四氟乙烯， 控制压力为2. SMPa进行反应，得到全氟烷基碘。反应式如下
1/5 IF5 + 2/5 I2 + η CF2=CF2 — F (CF2CF2) ηI 其中η = 1,2,3,4,5……
所述复合催化剂为过渡金属合金与金属氟化物组成的复合催化剂，所述过渡金属合金为锰、铬、铜、镍、锌和钴中的两种以上组成的合金，所述金属氟化物为氟化铝、氟化镁、氟化铬或氟化锑。过渡金属为钛镍合金或钛镍铬合金，钛镍合金中钛镍重量比为3070，钛镍铬合金中钛镍铬重量比为30 60 10，优选金属氟化物为氟化锑。所述复合催化剂的量占五氟化碘重量的6. 6^11%, 碘与五氟化碘的摩尔比为2:1。四氟乙烯与五氟化碘的摩尔比为6. 5-10:1。过渡金属合金与金属氟化物的重量比为1-1. 5 :1。
总反应时间为12 16小时，由反应效率以及四氟乙烯的加入量所影响，时间较短，合成目标产物少而不经济，时间过长则会产生大量的高碳数废弃物。四氟乙烯的加入采用连续加入或者分次加入，分次加入时每次加15、0g。反应釜是耐酸碱腐蚀、耐强氧化的，可以选择不锈钢304、316L材质，或者哈氏合金材质等，同时能够承受一定的高压。五氟化碘与单质碘的投料摩尔比按1 :2进行。为提高反应速度，单质碘应选择粉末状态，而非大颗粒晶体。复合催化剂选择金属氟化物与过渡金属合金的的复配，为提高反应效率，催化剂的状态最好选择细微粉末。反应是在密闭状态下进行的，对水份、氧气含量有严格要求，一般控制水份 (lOOppm，氧含量;^ 30ppm。反应完毕，经过碱洗、水洗，除去反应物中的酸性物质。过滤除去催化剂，再经过精馏除掉轻组分C2、C4或者C6，得到主要成分为C6 C12的产物，可以经过再次提纯获得单组分产物。本发明的有益效果是
(1)催化剂选用复合催化剂，由五氟化碘一步合成全氟烷基碘，两步反应在一个反应釜内连续进行，该复合催化剂的使用使反应效果大大提高；
(2)使原来两步反应变为一步反应进行，减少了生产步骤，简化了生产工艺和设备，降低了生产投资。
具体实施例方式实施例1
在2L材质为不锈钢316L耐压反应釜中，加入单质碘762g (3mol),五氟化碘333g (1.5mol),五氟化锑1 lg，钛镍合金粉1 Ig(钛/镍=30/70)。将反应釜内抽真空至_0. 095MPa, 高纯氮气置换多次，使釜内水份< lOOppm，氧含量<30ppm。开启搅拌，加热升温至60°C，分次加入四氟乙烯，使釜内压力保持在0.5、. 7MPa，每次加15、0g。当通入四氟乙烯后压力不再下降时，将反应温度升至130°C，四氟乙烯压力升至2.8MPa。当整个反应持续12小时后，共加入四氟乙烯1050g (10. 5mol)，停止反应，降温至-5°C，放出反应物料，用KOH溶液及纯水洗涤后，过滤掉催化剂，得到全氟烷基碘粗品。将粗品用直径3cm，高160cm的精馏柱精馏，除掉C2、C4，再减压精馏得到长链全氟烷基碘混合物253g，检测结果见表1 表1全氟烷基碘各成分含量表
权利要求
1.一种一步法制备全氟烷基碘的方法，其特征是包括以下步骤(1)向反应容器中加入碘、五氟化碘和复合催化剂，抽真空至-0.095MPa，使容器内温度为6(T80°C，水份含量彡lOOppm，氧含量彡30ppm，加入四氟乙烯保持压力为0. 5 0. 7Mpa反应；(2)当加入四氟乙烯后压力无下降时，将反应温度升至130-150°C，继续通入四氟乙烯， 控制压力为2. SMPa进行反应，得到全氟烷基碘。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述复合催化剂为过渡金属合金与金属氟化物组成的复合催化剂，所述过渡金属合金为锰、铬、铜、镍、锌和钴中的两种以上组成的合金，所述金属氟化物为氟化铝、氟化镁、氟化铬或氟化锑。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于过渡金属为钛镍合金或钛镍铬合金，钛镍合金中钛镍重量比为30:70，钛镍铬合金中钛镍铬重量比为30 60 10，优选金属氟化物为氟化锑。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于所述复合催化剂的量占五氟化碘重量的6. 6 11%。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于碘与五氟化碘的摩尔比为2:1。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于四氟乙烯与五氟化碘的摩尔比为 6.5-10:1。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于过渡金属合金与金属氟化物的重量比为 1-1. 5 :1。
8.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于总反应时间为12 16小时。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于四氟乙烯的加入采用连续加入或者分次加入，分次加入时每次加15、0g。
10.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于所使用的碘优选为粉末状；反应容器为耐腐蚀的不锈钢耐压反应釜；得到的全氟烷基碘经过精馏处理。
全文摘要
本发明涉及氟制品中间体领域一种一步法制备全氟烷基碘的方法。包括以下步骤向反应容器中加入碘、五氟化碘和复合催化剂，抽真空至-0.095MPa，高纯氮气置换多次使容器中水份含量≤100ppm，氧含量≤30ppm，使容器内温度为60~80℃，加入四氟乙烯保持压力为0.5~0.7MPa反应；当加入四氟乙烯后压力无下降时，将反应温度升至130-150℃，继续通入四氟乙烯，控制压力为2.8MPa进行反应，得到全氟烷基碘。由五氟化碘一步合成全氟烷基碘，两步反应在一个反应釜内连续进行，复合催化剂的使用使反应效果大大提高；使原来两步反应变为一步反应进行，减少了生产步骤，简化了生产工艺和设备，降低了生产投资。
文档编号C07C19/16GK102241561SQ20111012241
公开日2011年11月16日 申请日期2011年5月12日 优先权日2011年5月12日
发明者何日兴, 张立亭, 毛震, 肖玉岭 申请人:山东中氟化工科技有限公司