一种肺腔通气液的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种肺腔通气液的制备方法，具体涉及一种可用作肺腔通气液和制造眼科手术器械的全氟辛烷的制备方法。
[0002]
【背景技术】
[0003]全氟辛烷作为一种肺腔通气液的关键组份，其纯度直接影响肺腔通气液治疗肺部疾病的效果。以往全氟辛烷的制备方法有三氟化钴氟化法、电解氟化法和单质氟直接氟化法。三氟化钴氟化法需要将二氟化钴或氧化钴预先与氟气反应转化为三氟化钴，三氟化钴再在反应器中与辛烷反应得到含有全氟辛烷的混合物；三氟化钴需要不断再生，反应器温度难以控制均匀，放大受限制，生产不能连续进行，不适于大批量生产。电解氟化法合成全氟辛烷设备复杂，条件控制难度高，副产物多，收率低，一般不超过20%。单质氟直接氟化法需要有元素氟，元素氟运输十分困难，就地制氟设备复杂，操作难度大，反应物容易断链导致副产物多，收率不高；而且氟气生产受到严格的法规管控，不轻易获得生产许可。因此，需要研究一种安全、高效的全氟辛烷制备方法，可以规模灵活、容易实现生产。
[0004]
【发明内容】
[0005]本发明一方面提供一种全氟辛烷的制备方法，其特征在于包括以下步骤:
(1)在反应器内填充催化剂，用氟化剂在高温下进行氟化处理；
(2)将辛烷加入汽化器以得到辛烷蒸汽，控制汽化器温度在100?150°C之间；
(3)将惰性气体通入汽化器对所述辛烷蒸汽进行稀释，将辛烷蒸汽稀释混合气连续通入反应器与氟化剂进行氟化取代反应；
(4)将反应产物通过碱洗、水洗、精馏提纯，得到全氟辛烷。
[0006]如上所述的制备方法，其中，所述氟化处理温度为300°C。
[0007]如上所述的制备方法，其中，所述催化剂选自碱金属、碱土金属氟化物或由镍、钴、铜、铝、锰等金属或其氧化物或氟化物之一种或几种组成。
[0008]如上所述的制备方法，其中，所述氟化剂为纯三氟化氮或三氟化氮混合气。
[0009]如上所述的制备方法，其中，所述三氟化氮与辛烷蒸汽加料摩尔比范围为15:1?50:1之间。
[0010]如上所述的制备方法，其中，所述三氟化氮混合气为三氟全化氮与惰性气体的混合气，三氟化氮在混合气中浓度范围为20%?80%。
[0011]如上所述的制备方法，其中，辛烷蒸汽在所述辛烷蒸汽稀释混合气中的浓度范围为5%?50%O
[0012]如上所述的制备方法，其中，所述氟化取代反应温度控制在150?350°C之间。
[0013]如上所述的制备方法，其中，所述全氟辛烷纯度不低于98%。
[0014]本发明另一方面在于将如上所述的制备方法制备的全氟辛烷用作肺腔通气液或用于制造眼科手术器械。
[0015]与制备全氟辛烷的传统方法相比，本发明采用了三氟化氮作为氟化剂与辛烷在催化剂的作用下发生氟化取代反应的方法制备全氟辛烷。本发明方法所用三氟化氮原料易得，设备投资少，反应条件易于控制，产率高，副产物少，反应产物容易分离提纯，生产过程无三废排放，操作安全，适于各种大小规模间歇或连续化生产。
[0016]
【具体实施方式】
[0017]全氟辛烷的制备原理如下:在反应器中，辛烷气体与氟化剂三氟化氮在催化剂的作用下发生氟化取代反应得到辛烷的全氟化产物或部分氟化副。为提高其氟化程度，提高全氟辛烷的纯度，需对反应条件进行控制。通过控制氟化剂与辛烷气体的加料比、反应温度及反应混合物在反应器内的停留时间，使辛烷气体尽可能氟化完全，同时最大限度减少辛烷分子内C-C键的断裂，从而提高目标产物全氟辛烷的产率。
[0018]在本实施方式中，所述反应器可为管式反应器，材质为蒙乃尔合金、镍、不锈钢、紫铜或碳钢。管内填充的催化剂可选自碱金属、碱土金属氟化物或由镍、钴、铜、铝、锰等金属或其氧化物或氟化物之一种或几种组成。
[0019]在一些实施方式中，全氟辛烷的制备过程如下:
步骤一:催化剂以颗粒状装入反应器，该催化剂颗粒的粒度可在100目以上。在向反应器通入反应物之前，先用氟化剂三氟化氮或三氟化氮与惰性气体如氮气、氦气或氩气的混合气在高温如150?300°C之间对催化剂进行氟化处理，使催化剂转化为氟化物。
[0020]步骤二:将辛烷液体加入汽化器中，控制汽化器温度在100?150°C之间以生成辛烷蒸汽，将惰性气体如氮气、氦气、氩气与辛烷蒸汽按比例通入混合器稀释混合。辛烷蒸汽在稀释混合气中的浓度在5%?50%之间，最佳为10%?30%之间。
[0021]步骤三:向反应器中连续通入氟化剂纯三氟化氮或三氟化氮混合气，三氟化氮混合气可以是三氟化氮与氮气、氦气、氩气等惰性气体的混合气，混合气体中三氟化氮的浓度不低于20%，最佳为50%?80%之间。
[0022]步骤四:将辛烷蒸汽稀释混合气连续通入反应器中与氟化剂三氟化氮进行催化氟化反应，通过控制氟化剂和/或辛烷稀释混合气的通入速率以控制三氟化氮与辛烷摩尔比在15:1?50:1之间，最佳在20:1?40:1之间。反应时间以反应物在反应器内停留时间来表征，该反应停留时间的范围可为3?60秒，最佳停留时间为5?10秒。
[0023]氟化取代反应温度控制在150?350°C之间，最佳反应温度为200?300°C之间。反应压力为负压或常压或正压，没有特别限制，最好在常压操作。
[0024]步骤五:将反应产物通过碱洗、水洗、精馏提纯，得到全氟辛烷。
[0025]以上步骤并非限于本实施方式，在其他实施方式中，反应步骤的实施根据实际情况进行调整，例如，以上步骤可以按照不同顺序进行，一个步骤与另一个步骤可同步进行，可根据实际需要添加一些有利于提高反应速率或提高产物纯度的步骤。根据步骤的调整，反应容器可进行相应增加或相应的减少。
[0026]【具体实施方式】一: 在内径为50mm、长1000mm的蒙乃尔合金反应器内，填充直径为3mm的球状氟化招。反应器加热至300°C，通入纯三氟化氮气体进行氟化处理。然后使反应器温度维持在150°C，辛烷汽化器温度维持在100°C，按三氟化氮与辛烷摩尔比15:1比例连续通入20%三氟化氮-氮混合气和5%辛烷-氮混合气进行反应，控制停留时间60秒。计量折纯辛烷通过反应器的量达到500克时停止加料。将收集到的反应产物用20%氢氧化钾水溶液中和至PH值为中性，静置，分层后取有机相用去离子水洗涤三次，分出有机相用无水硫酸钠干燥后进行精馏分离，取沸点103?105°C馏分，得1152克全氟辛烷，纯度98%，按加入辛烷计收率约60%。
[0027]【具体实施方式】二:
用与实施例1相同设备。反应器温度维持在200°C，按三氟化氮与辛烷摩尔比30:1比例连续通入50%三氟化氮-氮混合气和20%辛烷-氮混合气进行反应，控制停留时间10秒。计量折纯辛烷通过反应器的量达到500克时停止加料。将收集到的反应产物用20%氢氧化钾水溶液中和至PH值为中性，静置，分层后取有机相用去离子水洗涤三次，分出有机相用无水硫酸钠干燥后进行精馏分离，取沸点103?105°C馏分，得1248克全氟辛烷，纯度99%，按加入辛烷计收率约65%。
[0028]【具体实施方式】三:
用与实施例1相同设备。反应器温度维持在300°C，按三氟化氮与辛烷摩尔比50:1比例连续通入80%三氟化氮-氮混合气和50%辛烷-氮混合气进行反应，控制停留时间3秒。计量折纯辛烷通过反应器的量达到500克时停止加料。将收集到的反应产物用20%氢氧化钾水溶液中和至PH值为中性，静置，分层后取有机相用去离子水洗涤三次，分出有机相用无水硫酸钠干燥后进行精馏分离，取沸点103?105°C馏分，得1440克全氟辛烷，纯度99%，按加入辛烷计收率约75%。
[0029]【具体实施方式】四:
在实施例1相同反应器内，填充直径为3_的球状氧化钴。反应器加热至300°C，通入50%三氟化氮-50%氮混合气进行活化。然后使反应器温度维持在350°C，辛烷汽化器温度维持在150°C，按三氟化氮与辛烷摩尔比30:1比例连续通入纯三氟化氮和20%辛烷-氮混合气进行反应，控制停留时间5秒。计量折纯辛烷通过反应器的量达到500克时停止加料。将收集到的反应产物用20%氢氧化钾水溶液中和至PH值为中性，静置，分层后取有机相用去离子水洗涤三次，分出有机相用无水硫酸钠干燥后进行精馏分离，取沸点103?105°C馏分，得1537克全氟辛烷，纯度99%，按加入辛烷计收率约80%。
[0030]通过以上实施方式制备的全氟辛烷，其纯度不低于98%。在一些实施方式中，通过如上制备方法得到的全氟辛烷可用作肺腔通气液或用于制造眼科手术器械。
[0031]虽然结合特定的实施方式对本发明进行了说明，但本领域的技术人员可以理解，对本发明可以做出许多修改和变型。因此，要认识到，权利要求书的意图在于涵盖在本发明真正构思和范围内的所有这些修改和变型。
【主权项】
1.一种全氟辛烷的制备方法，其特征在于包括以下步骤: (1)在反应器内填充催化剂，用氟化剂在高温下进行氟化处理； (2)将辛烷加入汽化器以得到辛烷蒸汽，控制汽化器温度在100?150°C之间； (3)将惰性气体通入汽化器对所述辛烷蒸汽进行稀释，将辛烷蒸汽稀释混合气连续通入反应器与氟化剂进行氟化取代反应； (4)将反应产物通过碱洗、水洗、精馏提纯，得到全氟辛烷。2.如权利要求1所述的制备方法，其中，所述氟化处理温度为300°C。3.如权利要求1所述的制备方法，其中，所述催化剂选自碱金属、碱土金属氟化物或由镍、钴、铜、铝、锰等金属或其氧化物或氟化物之一种或几种组成。4.如权利要求1所述的制备方法，其中，所述氟化剂为纯三氟化氮或三氟化氮混合气。5.如权利要求4所述的制备方法，其中，所述三氟化氮与辛烷蒸汽加料摩尔比范围为15:1?50:1之间。6.如权利要求4所述的制备方法，其中，所述三氟化氮混合气为三氟全化氮与惰性气体的混合气，三氟化氮在混合气中浓度范围为20%?80%。7.如权利要求1所述的制备方法，其中，辛烷蒸汽在所述辛烷蒸汽稀释混合气中的浓度范围为5%?50%。8.如权利要求1所述的制备方法，其中，所述氟化取代反应温度控制在150?350°C之间。9.如权利要求1所述的制备方法，其中，所述全氟辛烷纯度不低于98%。10.将如权利要求1所述的制备方法制备的全氟辛烷用作肺腔通气液或用于制造眼科手术器械。
【专利摘要】本发明公开一种全氟辛烷的制备方法。该方法包括如下步骤：（1）在反应器内填充催化剂，用氟化剂在高温下进行氟化处理。（2）将辛烷加入汽化器以得到辛烷蒸汽，控制汽化器温度在100～150℃之间。（3）将惰性气体通入汽化器对所述辛烷蒸汽进行稀释，将辛烷蒸汽稀释混合气连续通入反应器与氟化剂进行氟化取代反应。（4）将反应产物通过碱洗、水洗、精馏提纯，得到全氟辛烷。通过本发明公开的该制备方法得到的全氟辛烷可用作肺腔通气液或用于制造眼科手术器械。
【IPC分类】A61P11/00, A61K31/02, C07C17/10, C07C19/08
【公开号】CN104926597
【申请号】CN201410099868
【发明人】鲁俞, 方治文
【申请人】上海华捷视医疗设备有限公司
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2014年3月18日