本发明涉及氟化合物制备领域,特别是涉及一种1,1,2,2-四氟乙基-2,2,2-三氟乙基醚的制备方法。
背景技术:
1、四氟乙基三氟乙基醚(perfluoroethyl trifluoromethyl ether,简称pfem)是一种具有特殊化学性质和广泛应用的氟化合物。
2、pfem的化学结构中含有氟元素,具有非常强的化学惰性和热稳定性。这使得pfem能够在高温、高压和强酸碱等极端条件下稳定存在,并且不易发生化学反应。由于pfem分子中的氟原子具有极强的电负性,使得pfem具有良好的介电性能和绝缘性能。这使得pfem成为一种理想的绝缘材料,广泛应用于电子器件、电力设备和航空航天等领域。
3、pfem还具有较低的表面张力和粘度,使其具备优良的润湿性和流动性。因此,pfem被广泛用作润滑剂和浸润剂。在一些特殊的工艺中,pfem可以有效地减少物体之间的摩擦,并提供良好的润滑效果。此外,pfem还具有较好的耐腐蚀性和耐化学性,被用于一些需要抵抗酸碱腐蚀的场合。除了上述的应用领域,pfem还被广泛应用于材料表面处理、纺织印染、油墨和涂料等领域。它在电子器件、电力设备、航空航天、材料表面处理、纺织印染、油墨和涂料等领域有着广泛的应用。
4、绿色化学是科研人员以及其他从业人员不断追求的目标,对于化学工业来说,研究符合人们期望的污染小、工艺简单、绿色环保的新工艺是大势所趋。而催化剂作为化学工业中必不可少的一部分,研究一种催化活性高又绿色无污染的催化剂很有必要。近年来,化学家们研究发现了一类特殊的离子液体:低共熔溶剂(des),是氢键受体(hba)和氢键供体(hbd)通过氢键作用形成的一种混合物。des的凝固点要明显低于各个纯物质的熔点,在室温下常以液体形式存在。其制备简易,绿色无毒,可生物降解,且合成过程中原子利用率高达100%。因此,des已成为一种强大的、潜在的离子液体的替代品。
5、中国发明专利cn105061162公开了一种强碱性阴离子交换树脂/n-羟乙基全氟辛基磺酰胺/1,8-二氮杂双环(5,4,0)十一碳-7-烯(dbu/乙二胺四乙酸二钠复合材料组成的催化体系,但该催化体系用料繁多,催化剂制作麻烦,工业化实用性不佳;中国发明专利cn110407673,在催化剂存在下,三氟乙醇与四氟乙烯在聚醚二醇二烷基醚溶剂中进行反应,制成1,1,2,2-四氟乙基-2,2,2-三氟乙基醚。该方法生产过程中需要使用聚醚二醇二烷基醚,溶剂回收需要单独的装置,增加了设备投资和操作费用,从经济利益上说不划算。
技术实现思路
1、本发明旨在公开一种1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯(dbu)/氯化胆碱(chcl)低共熔溶剂催化合成1,1,2,2-四氟乙基-2,2,2-三氟乙基醚的方法,该方法工艺条件温和、后处理步骤简单,能够大规模的应用于工业生产,具有较强的工业前景。
2、为实现上述目的,采用的如下方案:
3、(1)按一定的摩尔比分别称取适量1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯(dbu)和氯化胆碱(chcl),将氯化胆碱在75℃下真空干燥1h,再将两者混合置于反应瓶中加热至60-80℃,然后搅拌至澄清透明液体,所得产品即为低共熔溶剂催化剂dbu-chcl,备用;
4、(2)分别称取适量底物三氟乙醇和步骤(1)制备所得的dcu-chcl催化剂,均加入到耐压反应釜中,向反应釜内鼓干燥氮气1-2min,然后将釜内物料升温至一定温度,搅拌下通入四氟乙烯进行反应,反应时间为2.5-4.5h;反应压力0.05-0.50mpa;
5、(3)反应结束后,将物料冷却至25℃左右,将反应液移至蒸馏装置内进行常压蒸馏,收取52-56℃的馏分即得产品1,1,2,2-四氟乙基-2,2,2-三氟乙基醚。
6、进一步,所述步骤(1)中1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯(dbu)和氯化胆碱(chcl)的摩尔比为1:0.5-1:2.0。
7、进一步,所述步骤(2)中底物三氟乙醇与dbu-chcl的重量比为1:0.3-1:1.5。
8、进一步,所述步骤(2)的反应温度为50℃-75℃。
9、进一步,残液为催化剂dbu-chcl和少量未反应的三氟乙醇,该混合溶液连续使用5-8次后,经高精密过滤去除杂质后循环使用。
10、化学反应方程式:
11、
12、与传统的催化剂相比,本反应采用的低共熔溶剂催化剂,其具有制备简单、生产成本低、可重复利用、绿色低毒、无污染、无须使用大量的有机溶剂等优势,在保证产品质量的同时,也符合绿色化工的要求,可用于工业化生产,具有广阔的应用前景。
13、与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
14、1、工艺简单,只有反应、蒸馏两个步骤,省去了现有工艺中一系列的后处理工序,大大提高了生产效率。
15、2、反应中无需使用溶剂,既缩短了工艺流程,又避免溶剂损耗,降低了单位成本,同时还避免了溶剂挥发造成的环境危害。
16、3、反应条件温和,本发明反应温度和压力较低,对设备要求低,设备投资相对节省。
17、4、创造性应用低熔体溶剂催化体系,且发明了dbu-chcl催化剂配合的新型低熔体溶剂用于有机合成领域。
1.一种基于低共熔溶剂催化合成1,1,2,2-四氟乙基-2,2,2-三氟乙基醚的方法,其特征在于包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述一种基于低共熔溶剂催化合成1,1,2,2-四氟乙基-2,2,2-三氟乙基醚的方法,其特征在于,所述步骤(1)中,1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯(dbu)和氯化胆碱(chcl)的摩尔比为1:0.5-1:2.0。
3.根据权利要求1所述一种基于低共熔溶剂催化合成1,1,2,2-四氟乙基-2,2,2-三氟乙基醚的方法,其特征在于,所述步骤(2)中,底物三氟乙醇与dbu-chcl催化剂的重量比为1:0.3-1:1.5。
4.根据权利要求1所述一种基于低共熔溶剂催化合成1,1,2,2-四氟乙基-2,2,2-三氟乙基醚的方法,其特征在于,所述步骤(2)的反应温度为50℃-75℃。
5.权利要求1所述的一种基于低共熔溶剂催化合成1,1,2,2-四氟乙基-2,2,2-三氟乙基醚的方法,其特征在于,残液为催化剂dbu-chcl和少量未反应的三氟乙醇,该混合溶液连续使用5-8次后,经高精密过滤去除杂质后循环使用。