制备α,ω‑二碘全氟烷烃的方法技术

本发明专利技术公开了一种制备α,ω‑二碘全氟烷烃的方法，其包括组合以下组分：双原子碘、由下式表示的至少一种全氟环氧烷烃

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制备α,ω-二碘全氟烷烃的方法
本公开广泛涉及制备具有式I(CF2)nI的化合物的方法，其中n是1至11范围内的整数。
技术介绍
α,ω-二碘全氟烷烃(例如，I(CF2)nI，其中n＝3-11)通常昂贵且难以大量获得。例如，可从四氟乙烯(TFE)和碘(I2)通过碘加成和调聚反应来制备α,ω-二碘八氟丁烷。然而，中间材料1,2-二碘四氟乙烷(C2)有毒性，并且四氟乙烯由于其反应性而难以处理。二碘二氟甲烷同样有危害性。期望有这样的制备α,ω-二碘全氟烷烃的方法，其产率高和/或具有很少或者没有C1和C2同源副产物。
技术实现思路
在一个方面，本公开提供一种制备α,ω-二碘全氟烷烃的方法，该方法包括组合组分，所述组分包括：i)双原子碘；ii)由下式表示的全氟环氧烷烃其中Rf表示全氟烷基基团；以及iii)下列物质中的至少一种：a)包含镍的第一金属化合物；以及组成上不同于所述第一金属化合物的包含钼的第二金属化合物；或b)金属合金，基于所述金属合金的总重量计，所述金属合金包含50至70重量％的镍和20至40重量％的钼，从而制备由下式表示的至少一种产物I(CF2)nI其中n独立地表示1至11范围内的整数，并且其中基于重量计，其中n为3或更大的所述至少一种产物的总重量超过其中n为1或2的所述至少一种产物的总重量至少4倍。在第一实施例(实施例1)中，组分iii)包括：包含镍的第一金属化合物；以及组成上不同于所述第一金属化合物的包含钼的第二金属化合物。在第二实施例(实施例2)中，组分iii)包括：金属合金，基于所述金属合金的总重量计，所述金属合金包含50至70重量％的镍和20至40重量％的钼。在一些实施例中，所述全氟环氧烷烃包括六氟环氧丙烷。在一些实施例中，所述第二金属化合物还包含镍。意外地，根据本公开，可根据式I(CF2)nI制备直链α,ω-二碘全氟烷烃，选择性地使得具有n≥3的产物超过具有n＝1-2的产物。另外，所述方法可在单步的化学反应器中实践。如本文所用，术语“金属合金”是指至少两种多价金属(例如，Ni、Mo、Co、Al、Fe、Cr、Mn、V、Ti和/或W)的紧密混合物，其可包含不是多价金属的另外的元素(例如，C、P、S、B和/或Si)。如本文所用，术语“金属化合物”包括处于其元素态的单种金属或者合金或两种或更多种金属。贯穿说明书和权利要求书，除非另外指明，否则数值范围包括其端点。在考虑具体实施方式以及所附权利要求书之后，将进一步理解本公开的特征和优点。具体实施方式根据本公开，全氟环氧烷烃向根据本公开的α,ω-二碘全氟烷烃的转化可通过组合组分来实现，所述组分包括：i)双原子碘；ii)由下式表示的全氟环氧烷烃其中Rf表示全氟烷基基团；以及iii)下列物质中的至少一种：a)包含镍的第一金属化合物；以及组成上不同于所述第一金属化合物的包含钼的第二金属化合物；或b)金属合金，基于所述金属合金的总重量计，所述金属合金包含50至70重量％的镍和20至40重量％的钼。上述组分的组合导致形成由下式表示的一种或多种产物I(CF2)nI其中n独立地表示1至11范围内的整数。有利地，根据本公开的方法，其中n在3至11的范围内(即，3、4、5、6、7、8、9、10或11)的α,ω-二碘全氟烷烃I(CF2)nI的总合重量超过其中n为1或2的具有上式的那些产物的总合重量至少4倍。由于通常在α,ω-二碘全氟烷烃的合成期间作出显著努力来减少和/或消除其中n为1或2的化合物，本公开提供一种更简单、更经济的方法来合成其中n在3至11范围内的更可取的化合物。根据本公开的方法通常在反应期间禁闭组分的容器(称为“化学反应器”)中进行。合适的化学反应器是本领域普通技术人员所熟知的。在反应期间，通常进行搅拌，使得金属组分(例如，第一金属化合物、第二金属化合物和/或金属合金)接触任何非金属组分(例如，碘和/或由下式表示的全氟环氧烷烃其中Rf表示全氟烷基基团)。在一些实施例中，金属组分中的至少一种可存在于化学反应器内的液相和/或汽相内。在一些实施例中，可通过在化学反应器中将一些或所有金属组分(例如，包含钼的那些金属组分)至少部分地置于液相上方来增加选择性。本公开的实践中可使用的各种组分的描述如下：第一金属化合物包含镍。所述镍可以是元素，或者可以作为包含至少一种其它金属元素的合金(不是上文的组分iii)b)中的金属合金)被包括。合适的其它元素的示例包括铬、铁、钨和钴。第一金属化合物还可包含非金属元素，诸如例如硅和碳。为了使快速反应所需的第一金属化合物的量最小化，通常可取的是第一金属化合物具有相对高的表面积与体积比。例如，第一金属化合物可包括细碎的粉末(例如，粒度小于约100微米)。另选地，第一金属化合物可作为丝、薄片、碎屑、球或任何其它形式来供应。在一个实施例中，第一金属化合物可作为进行反应的化学反应器的内表面来供应。除了镍以外，第一金属化合物还可包括钼，只要第二金属化合物包括钼即可。在一些实施例中，第一金属化合物包含至少16重量％、至少18重量％、至少20重量％、至少22重量％、至少24重量％、至少26重量％、至少28重量％、至少30重量％、至少35重量％、至少40重量％、至少45重量％、至少50重量％、至少55重量％、至少60重量％、至少65重量％、至少70重量％、至少75重量％、至少80重量％、至少85重量％、至少90重量％、至少95重量％、至少99重量％或者甚至至少100重量％的镍。第一金属化合物和第二金属化合物在组成上不同。为了使快速反应所需的第一金属化合物的量最小化，通常可取的是第一金属化合物具有相对高的表面积与体积比。例如，第一金属化合物可包括细碎的粉末(例如，平均粒度小于约100微米)。另选地，第一金属化合物可作为丝、薄片、碎屑、球或任何其它形式来供应。在一个实施例中，第二金属化合物可作为进行反应的化学反应器的内表面来供应。第二金属化合物包含钼。所述钼可以是元素，或者可以作为包含至少一种其它金属元素的合金(不是上文的组分iii)b)中的金属合金)包括。合适的其它元素的示例包括镍、铬、铁、钨和钴。第二金属化合物还可包含非金属元素，例如硅和碳。除了钼以外，第二金属化合物还可包括镍，只要第一金属化合物包括镍即可。在一些实施例中，第二金属化合物中的钼与第一金属化合物中的镍的重量比为至少0.28、至少0.35或者甚至至少0.4。在一些实施例中，第二金属化合物包含至少16重量％、至少18重量％、至少20重量％、至少22重量％、至少24重量％、至少26重量％、至少28重量％、至少30重量％、至少35重量％、至少40重量％、至少45重量％、至少50重量％、至少55重量％、至少60重量％、至少65重量％、至少70重量％、至少75重量％、至少80重量％、至少85重量％、至少90重量％、至少95重量％、至少99重量％或者甚至至少100重量％的钼。在一些实施例中，第二金属元素(实施例1)和/或金属合金(实施例2)包含少于15重量％、少于12重量％、少于10重量％、少于8重量％、少于6重量％、少于4重量％、或者甚至少于2重量％的铬。本公开的实践中可使用的合金的示例包括具有商品名“HASTELLOY”的那些合金(由美国印第安纳州科科莫的哈氏合金国际公司(HaynesI本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备α,ω‑二碘全氟烷烃的方法，所述方法包括组合包含以下物质的组分：i)双原子碘；ii)由下式表示的全氟环氧烷烃其中Rf表示全氟烷基基团；以及iii)下列物质中的至少一种：a)包含镍的第一金属化合物；和组成上不同于所述第一金属化合物的包含钼的第二金属化合物；或者b)金属合金，基于所述金属合金的总重量计，所述金属合金包含50至70重量％的镍和20至40重量％的钼，从而制备由下式表示的至少一种产物I(CF2)nI其中n独立地表示1至11范围内的整数，并且其中基于重量计，其中n为3或更大的所述至少一种产物的总重量超过其中n为1或2的所述至少一种产物的总重量至少4倍。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.10.17 US 61/715,0591.一种制备α,ω-二碘全氟烷烃的方法，所述方法包括组合包含以下物质的组分：i)双原子碘；ii)由下式表示的全氟环氧烷烃其中Rf表示全氟烷基基团；以及iii)下列物质中的至少一种：a)包含镍的第一金属化合物；和组成上不同于所述第一金属化合物的包含钼的第二金属化合物；或者b)金属合金，基于所述金属合金的总重量计，所述金属合金包含50至70重量％的镍和20至40重量％的钼，从而制备由下式表示的至少一种产物I(CF2)nI其中n独立地表示1至11范围内的整数，并且其中基于重量计，其中n为3或更大的所述至少一种产物的总重量超过其中n为1或2的所述至少一种产物的总重量至少4倍。2.根据权利要求1所述的方法，其中组分iii)包含所述第一金属化合物和所述第二金属化合物二者。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一金属化合物包括粉末。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二金属化合物还包含镍，并且其中所述第二金属化合物中的钼与镍的重量比为至少0.28。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二金属化合物还包含镍，并且其中所述第二金属化合物中的钼与镍的重量比为至少0.4。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述钼占所述第二金属化合物的至少16重量％。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法在具有与所述组分接触的内表面的化学反应器中进行，并且其中所述内表面的至少一部分包含所述第一金属化合物或所述第二金属化合物。8.根据权利要求1所述的方法，其中组分ii...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂文·J·马丁，卢克·T·德雷塞尔，阿伦·E·胡特，埃里克·A·肖茨，特伦斯·D·斯帕，米格尔·A·格拉，福士达夫，杰里米·A·米勒，克里斯托弗·M·盖泽，詹姆斯·A·麦克唐奈，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US