专利名称：一种氟代磷腈化合物的制备方法
技术领域：
本发明涉及化学合成领域，特别是涉及氟代磷腈化合物的一种制备方法。详细地说将氯代磷腈化合物与氟化剂在碘化钾的作用下进行氟取代反应，得到氟代磷腈化合物。
背景技术：
磷腈作为一种新型的磷氮系阻燃剂骨架材料，其分子式为(PNX2)n (式中X为烷氧基、苯氧基或氯或氟元素)。磷腈衍生物具有优秀的阻燃性能，广泛应用于阻燃、生物医学材料、弹性体、导电材料等领域，其中阻燃材料是其最主要的应用领域。通过调控取代基团的种类和数量，能够获得满足性能要求的各种化合物。现已有多种磷腈类化合物在锂电池中表现出优异的阻燃性能及电化学稳定性。因此开发磷腈类化合物具有很好的应用前景和经济价值。
关于氟代磷腈类化合物有相关的文献报道。J. Chem. Soc.中报道了氯代磷腈与氟化钾在液体二氧化硫中加热反应22天,得到氟代磷腈化合物。Chem. and Indust.中报道了氯代磷腈化合物与氟化钠在新鲜制备的硝基苯溶剂、少量水存在的条件下合成氟代磷腈化合物。GB924565提出了在高温条件下氯代磷腈化合物与氟硅酸钠反应合成氟代磷腈化合物的方法。J. Inorg. and Nucl. Chem.报道了氯代磷腈化合物与氟化银合成氟代磷腈化合物的方法。Chimica Acta.提出了在溶剂存在下，以冠醚为催化剂，由氯代磷腈化合物与氟化钾进行氟取代反应得到氟代磷腈化合物。在Anorg. Chem.中报道了氯代磷腈化合物与KS02F在硝基苯溶剂中反应得到氟代磷腈化合物。以上合成氟代磷腈化合物的方法，有的反应时间长、有的需要高温条件、有的需要特殊的试剂、有的需要昂贵的试剂，这些条件在生产上是不利的，除了生产成本高外，还具有一定的危险性。针对目前氟代磷腈化合物合成上存在的问题，本发明提供了一种在温和的条件高收率得到氟代磷腈化合物的方法，该方法是在在碘化钾的存在下，氯代磷腈化合物与氟化剂进行氟取代反应，得到氟代磷腈化合物。该方法反应条件温和，收率高，生产成本低，易于实现工业化生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氟代磷腈化合物的合成方法。本发明中提到的氯代磷腈化合物具有如下的结构[NPCl2]n n=2 4，包括二聚、三聚和四聚氯代磷腈。本发明中提到的氟代磷腈化合物具有如下的结构[NPF2]n n=2 4，包括二聚、三聚和四聚氯代磷腈。本发明合成氟代磷腈化合物的方法，是在碘化钾的存在下，将氯代磷腈化合物与氟化剂在温和的条件下进行氟取代反应，得到氟代磷腈化合物。本发明合成氟代磷腈化合物的方法，氟化剂是氟化钠、氟化钾、氟化铯、氟化钙、氟化铅等，从原料获得的难易程度和成本考虑，优选氟化钠或氟化钾，特别优选氟化钠。本发明合成氟代磷腈化合物的方法，是在溶剂存在的条件下进行的。合适的溶剂包括乙腈、四氢呋喃、二氧六环等极性溶剂。本发明合成氟代磷腈化合物的方法，碘化钾可以起到加速反应及提高转化率的 作用。本发明合成氟代磷腈化合物的方法，可以采用分馏方法的方法，根据反应物和产物沸点的差异，将反应物和产物分离；也可以在反应结束后，采用已知的蒸馏或结晶的方法分离得到产物。本发明采用如下技术方案本发明合成氟代磷腈化合物的方法，是在溶剂中，在碘化钾的作用下，氯代磷腈化合物与氟化剂进行氟取代反应，得到氟代磷腈化合物。本发明合成氟代磷腈化合物的方法，氟化剂可以是氟化钠、氟化钾、氟化铯、氟化钙、氟化铅等，可以单独使用一种氟化剂，也可以两种或两种以上氟化剂混合使用。本发明合成氟代磷腈化合物的方法，氟化剂的量为氯化磷腈化合物量的4 20倍。本发明合成氟代磷腈化合物的方法，溶剂选择极性溶剂，包括乙腈、四氢呋喃、二氧六环等。可以单独使用一种溶剂，也可以两种或两种以上溶剂混合使用。溶剂的量为氯代磷腈化合物重量的3 10倍。本发明合成氟代磷腈化合物的方法，碘化钾的加入量为氯代磷腈化合物的O. 01 10%。本发明合成氟代磷腈化合物的方法，反应温度为50 120°C，对反应温度没有特别的限定。本发明合成氟代磷腈化合物的方法，可以采用分馏方法的方法，在反应过程不断地将产物馏出反应体系，促进反应完全。也可以在反应结束后，采用已知的蒸馏或结晶的方法分离得到产物。
具体实施例方式下面通过具体实施例对本发明作进一步的描述，但本发明不只限定于这些实例。实施例I先后一次性将175g (NPCl2) 3、300gKF、3gKI加入装有搅拌器、温度计、冷凝管的2000ml烧瓶中，然后加入IOOOml乙腈，接着在80°C以内搅拌反应5h。反应结束后，过滤，然后采用蒸馏的方法收集产物(NPF2) 30实施例2在装有搅拌器、温度计、分馏柱、冷凝管的2000ml烧瓶中，先后一次性加入200g(NPCl2) 3、200gNaF、I. 5gKI，然后加入1000ml 二氧六环，接着在80°C以内搅拌反应，在反应过程中不断地将产物(NPF2)3通过分馏柱馏出反应体系，反应时间4h。反应结束后，可以采用分馏的方法提纯产物(NPF2) 3。实施例3先后一次性将232g (NPCl2) 4、350gKF、2gKI加入装有搅拌器、温度计、冷凝管的3000ml烧瓶中，然后加入1200ml四氢呋喃，接着在70°C以内搅拌反应6h。反应结束后，过滤，然后采用蒸馏的方法收集产物(NPF2) 4。实施例4先后一次性将450g (NPCl2)4、450gNaF、IOgKI加入装有搅拌器、温度计、冷凝管的5000ml烧瓶中，然后加入3000ml乙腈，接着回流搅拌反应6h。 反应结束后，过滤，然后采用蒸馏的方法收集产物(NPF2) 4。
权利要求
1.一种氟代磷腈化合物的制备方法，其特征在于在极性溶剂存在下，在碘化钾的作用下，氯代磷腈化合物与氟化剂进行氟取代反应，得到氟代磷腈化合物。
2.如权利要求I所述的氟代磷腈化合物的制备方法，其特征在于所述的极性溶剂选自乙腈、四氢呋喃或二氧六环中的一种，或选自其中的两种或两种以上混合使用。
3.如权利要求I和所述的氟代磷腈化合物的制备方法，其特征在于所述的极性溶剂的用量为氯代磷腈化合物重量的3 10倍。
4.如权利要求I所述的氟代磷腈化合物的制备方法，其特征在于所述的氟化剂选自氟化钠、氟化钾、氟化铯、氟化钙或氟化铅中的一种，或选自其中两种或两种以上混合使用。
5.如权利要求I或4所述的氟代磷腈化合物的制备方法，其特征在于所述的氟化剂用量为氯化磷腈化合物量的4 20倍。
6.如权利要求I所述的氟代磷腈化合物的制备方法，其特征在于所述的碘化钾的加入量为氯代磷腈化合物的0. 01 10%。
全文摘要
本发明提供了一种氟代磷腈化合物的制备方法。在极性溶剂的存在下，氯代磷腈化合物与氟化剂在碘化钾的作用下进行氟取代反应，生成氟代磷腈化合物。氟代磷腈化合物包括链状或环状化合物。氟代磷腈化合物是一种性能优良的阻燃剂。
文档编号C01B21/098GK102757026SQ201210249290
公开日2012年10月31日 申请日期2012年7月18日 优先权日2012年7月18日
发明者吴茂祥 申请人:中国科学院福建物质结构研究所