一种全氟烷基环氧丙烷的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种全氟烷基环氧丙烷的制备方法，包括以下步骤：全氟烷基碘丙醇在极性有机溶剂中，常温常压且碱性无水条件下催化发生消去反应，生成全氟烷基环氧丙烷。本发明专利技术提供的全氟烷基环氧丙烷的制备方法，整体反应条件温和，反应步骤少，不需要复杂的反应设备；同时产品收率(85％以上)及纯度(98％以上)均较高。综上所述本发明专利技术提供的全氟烷基环氧丙烷的制备方法适合工业化生产。

A preparation method of perfluoroalkyl propylene oxide

The invention discloses a preparation method of perfluoroalkyl propylene oxide, which comprises the following steps: perfluoroalkyl iodopropanol catalyzes elimination reaction in polar organic solvents under normal temperature, pressure and alkaline anhydrous conditions to produce perfluoroalkyl propylene oxide. The preparation method of perfluoroalkyl propylene oxide provided by the invention has mild overall reaction conditions, less reaction steps and no need for complex reaction equipment, and high product yield (over 85%) and purity (over 98%). In summary, the preparation method of perfluoroalkyl propylene oxide provided by the invention is suitable for industrial production.

【技术实现步骤摘要】
一种全氟烷基环氧丙烷的制备方法
本专利技术属于含氟化合物及其衍生物领域，更具体地，涉及一种全氟烷基环氧丙烷的制备方法。
技术介绍
全氟烷基环氧丙烷(通式为RfCH2CH(0)CH2),其中Rf是碳素为4～n的全氟烷基，是一种全氟烷基环氧化合物，它是生产含氟惊喜化学品的关键中间体，通过光化作用，可用于含氟涂料、含氟油墨及含氟胶粘剂等合成领域。例如3-(全氟辛基)-1,2-环氧丙烷是应用于特种光纤领域低折射率涂料的关键原材料。近年来特种光纤产品需求量的不断增加推动了低折射率涂料需求量的增加，但是目前低折射率涂料的相关供应商非常少，究其原因主要是全氟烷基环氧丙烷的工业合成困难，文献报道的制备路线均较长，且产物收率低，或者反应条件苛刻、设备要求高，不利于推广和工业化生产。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种全氟烷基环氧丙烷的制备方法，其目的在于采用两步法制备全氟烷基环氧化合物，并在成环步骤采用极性溶剂降低反应难度，从而缩短制备路线、降低设备要求，由此解决现有的全氟烷基环氧丙烷的制备方法合成路线长或者反应条件苛刻、设备要求高，不利于推广和工业化生产的技术问题。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种全氟烷基环氧丙烷的制备方法，包括以下步骤：全氟烷基碘丙醇在极性有机溶剂中，常温常压且碱性无水条件下催化发生消去反应，生成全氟烷基环氧丙烷，反应式如下：其中Rf是碳素为4～n的全氟烷基。优选地，所述全氟烷基环氧丙烷的制备方法，其所述全氟烷基碘丙醇发生消去反应为非均一相界面反应：强碱性固体与极性有机溶剂形成非均一相，优选形成固液两相。优选地，所述全氟烷基环氧丙烷的制备方法，其所述全氟烷基碘丙醇发生消去反应操作为：将全氟烷基碘丙醇与强碱性固体按照1：0.8-1.2的摩尔比投入装有极性有机溶剂的反应容器中，室温搅拌反应3h以上，减压抽滤，得滤液，滤液经蒸馏去除极性有机溶剂后用非极性试剂萃取。优选地，所述全氟烷基环氧丙烷的制备方法，其所述强碱性固体为氢氧化钠或氢氧化钾中的任一种或多种的混合；所述强碱性固体与极性有机溶剂用量比例为0.1mol:100-200mL。优选地，所述全氟烷基环氧丙烷的制备方法，其所述强碱性固体40目-60目。优选地，所述全氟烷基环氧丙烷的制备方法，其所述极性有机溶剂选自二氯甲烷、三氯甲烷或乙醚中的任一种或多种的组合，优选三氯甲烷。优选地，所述全氟烷基环氧丙烷的制备方法，其所述全氟烷基碘丙醇按照如下方法合成：以全氟烷基碘为原料，催化条件下和丙烯醇发生加成反应，获得全氟烷基碘丙醇；反应原理如下：优选地，所述全氟烷基环氧丙烷的制备方法，其所述全氟烷基碘丙醇合成反应操作为：全氟烷基碘、丙烯醇及催化剂按照10:10～12:0.8～1.2的摩尔比投入装有有机溶剂的反应容器中，控制反应温度为30-80℃，优选35-40℃，搅拌反应3-7h，减压抽滤，滤液经蒸馏去除有机溶剂后，冷却结晶，最后减压抽滤，滤饼即为全氟烷基碘丙醇。优选地，所述全氟烷基环氧丙烷的制备方法，其所述催化剂为金属催化剂，优选为锌粉。优选地，所述全氟烷基环氧丙烷的制备方法，其所述有机溶剂选自二氯甲烷、三氯甲烷或乙醚中的任一种或多种的组合。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：本专利技术提供的全氟烷基环氧丙烷的制备方法，整体反应条件温和，反应步骤少，不需要复杂的反应设备；同时产品收率(85％以上)及纯度(98％以上)均较高。综上所述本专利技术提供的全氟烷基环氧丙烷的制备方法适合工业化生产。附图说明图1是本专利技术提供的全氟烷基环氧丙烷的制备方法原理示意图；图2是本专利技术实施例1中S1制备的目标产物3-(全氟辛基)-2-碘丙醇的NMR图谱；图3是本专利技术实施例1中S2制备的目标产物3-(全氟辛基)-1,2-环氧丙烷的NMR图谱。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本专利技术提供的全氟烷基环氧丙烷的制备方法，包括以下步骤：全氟烷基碘丙醇在极性有机溶剂中，常温常压且碱性无水条件下催化发生消去反应，脱去碘化氢，生成全氟烷基环氧丙烷，反应式如下：其中Rf是碳素为4～n的全氟烷基，优选为全氟辛基。所述全氟烷基碘丙醇发生消去反应为非均一相界面反应：强碱性固体与极性有机溶剂形成非均一相，优选形成固液两相。具体操作为：将全氟烷基碘丙醇与强碱性固体按照1：0.8-1.2的摩尔比投入装有极性有机溶剂的反应容器中，室温搅拌反应3h以上，减压抽滤，得滤液，滤液经蒸馏去除极性有机溶剂后用非极性试剂萃取。所述强碱性固体为氢氧化钠或氢氧化钾中的任一种或多种的混合，40目-60目；所述极性有机溶剂沸点低于80℃，选自二氯甲烷、三氯甲烷或乙醚中的任一种或多种的组合；所述强碱性固体与极性有机溶剂用量比例为0.1mol:100-200mL。本专利技术提供的强碱性固体是参与形成反应界面的重要组成，其在极性有机溶剂中有一定的溶解度，因此其用量及状态，对于降低反应条件和提高产物收率至关重要，实验证实在40目-60目，与极性有机溶剂用量比例为0.1mol:100-200mL条件下，不需要温度、压力等条件，即可获得85％以上的产物收率。进一步的由于反应温度较低，因此能满足有机溶剂沸点较低的限制，通过多种溶剂对比显示，三氯甲烷为最佳溶剂，产物最终产率最高。碘丙醇类物质，在碱性无水环境下，分子内脱去碘化氢，得到环氧化合物，该反应为固液两相反应，反应发生在强碱性固体表面，其反应原理如图1所示。添加的强碱性固体为固体颗粒或粉末，强碱性固体作用为强碱催化剂，在极性有机溶剂与常温的条件下形成非均一相，当部分溶解时形成固液两相，在相的界面上能高效催化反应，从而在温和的反应条件下，全氟烷基碘丙醇脱去碘化氢，成环生成全氟烷基环氧丙烷。不需要加热，反应条件温和，装置简单。本专利技术消去反应采用极性有机溶剂，考虑到以下因素：一是因为相似相溶原理，反应环境为极性，溶剂选择极性溶剂；二是选择沸点较低的溶剂滤液经过常压蒸馏即可去除溶剂，同时消去反应条件更加温和。优选的极性有机溶剂为：二氯甲烷、三氯甲烷或乙醚的一种，对比试验显示三氯甲烷为最佳溶剂，产物最终产率最高，达到90％以上。同时巧妙的采用非极性试剂萃取，产品纯度达到98％以上。所述全氟烷基碘丙醇按照如下方法合成：以全氟烷基碘为原料，催化条件下和丙烯醇发生加成反应，获得氟烷基碘丙醇；反应原理如下：其中Rf是碳素为4～n的全氟烷基，优选为全氟辛基。具体操作为：全氟烷基碘、丙烯醇及催化剂按照10:10～12:0.8～1.2的摩尔比投入装有有机溶剂的反应容器中，控制反应温度为30-80℃，优选35-40℃，搅拌反应3-7h，减压抽滤，滤液经蒸馏去除有机溶剂后，冷却结晶，最后减压抽滤，滤饼即为全氟烷基碘丙醇。所述催化剂为金属催化剂，例如铜粉、锌粉，优选为锌粉；所述有机溶剂选自二氯甲烷、三氯甲烷或乙醚中的任一种或多种的组合。本步骤采用的有机溶剂优选与消去反应采用相同的溶剂，从而方便制备、提高纯度。按照本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全氟烷基环氧丙烷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：全氟烷基碘丙醇在极性有机溶剂中，常温常压且碱性无水条件下催化发生消去反应，生成全氟烷基环氧丙烷，反应式如下：

【技术特征摘要】
1.一种全氟烷基环氧丙烷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：全氟烷基碘丙醇在极性有机溶剂中，常温常压且碱性无水条件下催化发生消去反应，生成全氟烷基环氧丙烷，反应式如下：其中Rf是碳素为4～n的全氟烷基。2.如权利要求1所述的全氟烷基环氧丙烷的制备方法，其特征在于，所述全氟烷基碘丙醇发生消去反应为非均一相界面反应：强碱性固体与极性有机溶剂形成非均一相，优选形成固液两相。3.如权利要求2所述的全氟烷基环氧丙烷的制备方法，其特征在于，所述全氟烷基碘丙醇发生消去反应操作为：将全氟烷基碘丙醇与强碱性固体按照1：0.8-1.2的摩尔比投入装有极性有机溶剂的反应容器中，室温搅拌反应3h以上，减压抽滤，得滤液，滤液经蒸馏去除极性有机溶剂后用非极性试剂萃取。4.如权利要求3所述的全氟烷基环氧丙烷的制备方法，其特征在于，所述强碱性固体为氢氧化钠或氢氧化钾中的任一种或多种的混合；所述强碱性固体与极性有机溶剂用量比例为0.1mol:100-200mL。5.如权利要求4所述的全氟烷基环氧丙烷的制备方法，其特征在于，所述强碱性固...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国锬，吕大娟，姜胜斌，袁泉，郭飞，汪洪海，徐东，
申请(专利权)人：长飞光纤光缆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42