全氟(2‑甲基‑3‑戊酮)的合成方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种全氟(2‑甲基‑3‑戊酮)的合成方法与应用，属于有机合成领域。将全氟环氧化物在溶剂及胺类催化剂存在的条件下，异构化，收集比重最大的反应产物，精馏，得全氟(2‑甲基‑3‑戊酮)。溶剂包括乙腈和/或1,1,2‑三氯三氟乙烷。胺类催化剂包括N,N‑二甲基环己胺、双(2‑二甲氨基乙基)醚、N,N,N’,N’‑四甲基亚烷基二胺、三乙胺、N,N‑二甲基苄胺、三乙醇胺和N,N’‑二甲基吡啶中的至少一种。异构化反应是于48～52℃的条件下回流反应10～14h。该合成方法工艺简单，产物纯度和合成产率均较高。合成而得的全氟(2‑甲基‑3‑戊酮)可作为灭火剂用于消防灭火，灭火效果好且绿色环保。

【技术实现步骤摘要】
全氟(2-甲基-3-戊酮)的合成方法与应用
本专利技术涉及有机合成
，且特别涉及一种全氟(2-甲基-3-戊酮)的合成方法与应用。
技术介绍
全氟(2-甲基-3-戊酮)是一种新型的哈龙替代物，其ODP值为0，GWP值为1，属于绿色环保化合物，对环境、人体的危害几近为零；常温下为无色液体，易汽化，常温常压，易于存储，蒸发热仅为水的1/25，吸热能力强。可用于物理灭火，灭火性能优良，适合保护紧密贵重设备。当用作洁净灭火剂时，不属于危险品，在释放后不遗留残留物，运输方便。在全氟(2-甲基-3-戊酮)生产工艺中，除主产物全氟(2-甲基-3-戊酮)外还含有含氟或全氟烯烃杂质，这些含氟或全氟烯烃与全氟(2-甲基-3-戊酮)的物理化学性质相近且相对挥发度较小，会形成共沸物质或近似共沸物质。同时，生产工艺中使用的有机溶剂也与全氟(2-甲基-3-戊酮)的相对挥发度较小，不易分离，严重影响全氟(2-甲基-3-戊酮)成品的纯度。由于全氟(2-甲基-3-戊酮)是新一代哈龙替代品，关于其生产工艺和产物分离提纯的研究意义较高，但现有技术中，全氟(2-甲基-3-戊酮)的生产工艺较为复杂，损失率较高，得率和纯度均较低。因此，需要对全氟(2-甲基-3-戊酮)的生产工艺进行改进。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种全氟(2-甲基-3-戊酮)的合成方法，该合成方法工艺简单，产物纯度和合成产率均较高。本专利技术的另一目的在于提供一种由上述合成方法合成而得的全氟(2-甲基-3-戊酮)的应用，将其作为灭火剂用于消防灭火，灭火效果好且绿色环保。本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：本专利技术提出一种全氟(2-甲基-3-戊酮)的合成方法，包括以下步骤：将全氟环氧化物在溶剂及胺类催化剂存在的条件下，异构化，收集比重最大的反应产物，精馏，，得全氟(2-甲基-3-戊酮)。溶剂包括乙腈和1,1,2-三氯三氟乙烷中的至少一种。胺类催化剂包括N,N-二甲基环己胺、双(2-二甲氨基乙基)醚、N,N,N’,N’-四甲基亚烷基二胺、三乙胺、N,N-二甲基苄胺、三乙醇胺和N,N’-二甲基吡啶中的至少一种。优选地，异构化反应是于48～52℃的条件下回流反应10～14h。本专利技术还提出了一种由上述全氟(2-甲基-3-戊酮)的合成方法合成而得的全氟(2-甲基-3-戊酮)在消防灭火中的应用。本专利技术实施例的全氟(2-甲基-3-戊酮)的合成方法与应用的有益效果是：将全氟环氧化物与胺类催化剂在48～52℃的条件下回流反应10～14h，能够使全氟环氧化物彻底异构化，然后再针对性地对比重最大的下层物进行精馏，从而有效提高了全氟(2-甲基-3-戊酮)的得率和纯度。该合成方法工艺简单，产物纯度和合成产率均较高。合成而得的全氟(2-甲基-3-戊酮)可作为灭火剂用于消防灭火，灭火效果好且绿色环保。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本专利技术实施例的全氟(2-甲基-3-戊酮)的合成方法与应用进行具体说明。本实施例的全氟(2-甲基-3-戊酮)的合成方法可以包括以下步骤：将全氟环氧化物在溶剂及胺类催化剂存在的条件下，异构化反应，收集比重最大的反应产物。优选在异构化反应后冷却至0～5℃，静置分层，然后收集比重最大的反应物(下层物)进行精馏，收集沸点为48～50℃的精馏物，得到全氟(2-甲基-3-戊酮)。作为可选地，上述溶剂例如可以选自非质子极性溶剂中的至少一种，如乙腈和1,1,2-三氯三氟乙烷。因阴离子供体通常是由带有正电部分和负电部分组成，为削弱正电部分与负电部分之间的电吸引力，使二者分离从而释放出阴离子，优选为极性较大的乙腈。作为可选地，上述胺类催化剂包括N,N-二甲基环己胺、双(2-二甲氨基乙基)醚、N,N,N’,N’-四甲基亚烷基二胺、三乙胺、N,N-二甲基苄胺、三乙醇胺和N,N’-二甲基吡啶中的至少一种。本专利技术实施例中所选用的胺类催化剂较其它催化剂(如金属氟化物)对全氟(2-甲基-3-戊酮)的合成具有更佳的催化效果，且能够缩短反应时间。较佳地，本实施例中优选采用N,N-二甲基环己胺，成本较低且催化效果较佳，经济实惠。作为优选地，在合成过程中，上述全氟环氧化物、溶剂与胺类催化剂的重量比为90～110：45～55：3～7。具体地，可以将90～110重量份的全氟环氧化物、45～55重量份的溶剂和3～7重量份的胺类催化剂加入反应釜中，然后异构化反应。采用气相色谱仪分析异构化反应后的物质至反应物反应完全。其结果显示，异构化反应可以是在48～52℃的条件下回流反应10～14h。较佳地，异构化反应是于50℃的条件下回流搅拌反应12h，此条件下，异构化时间较短且转化率高。异构化反应结束后，冷却至0～5℃，静置分层，收集分层后的下层物进行精馏。然后收集沸点为48～50℃，优选为49℃的精馏物，得到全氟(2-甲基-3-戊酮)。该全氟(2-甲基-3-戊酮)的纯度达99％。进一步地，上述全氟环氧化物经以下步骤得到：将六氟丙烯二聚体与溶剂混合，冷却至13～17℃，加入氧化剂氧化反应，收集比重最大的反应产物。优选将氧化反应后的产物进行冷却，静置分层，收集下层物。其中，与六氟丙烯二聚体混合的溶剂优选为乙腈。氧化剂包括次氯酸盐溶液，较佳地，次氯酸盐溶液可以包括次氯酸钠溶液和次氯酸钙溶液。优选地，本专利技术实施例中的氧化剂采用次氯酸钠溶液，次氯酸钠溶液通过滴加的方式加入至六氟丙烯二聚体与乙腈的混合物中。具体地，例如可以将250～350重量份的六氟丙烯二聚体和40～60重量份的乙腈加入反应釜内，搅拌并冷却至13～17℃，然后再滴加500～700重量份的次氯酸钠溶液。优选地，六氟丙烯二聚体、乙腈与次氯酸钠的重量比为300：50：600。其中，次氯酸钠溶液中活性氯的质量浓度为8～12％，以使六氟丙烯二聚体得以充分氧化。通过控制次氯酸钠溶液的滴加速度以及进行夹套冷冻，将加入次氯酸钠溶液后的反应体系的温度控制在-35～20℃范围内。优选地，上述500～700重量份的次氯酸钠溶液的滴加时间共计7.5～8.5h。滴加完后，保温25～35min，采用气相色谱仪分析反应后的物质至六氟丙烯二聚体反应完全。然后冷却至0～3℃，静置分层，收集下层物，该全氟环氧化物的纯度达95％。其中，静置时间可以控制在28～32min。进一步地，上述六氟丙烯二聚体可以经以下步骤得到：将六氯丙烯与催化剂(溶液形式)混合，然后于30～40℃且0.1～0.15MPa的条件下反应，收集比重最大的反应产物。作为可选地，上述催化剂包括90～110重量份的乙腈、3～5重量份的胺类催化剂和1～3重量份的含氟盐。其中，胺类催化剂优选为四甲基乙二胺。含氟盐包括氟化钠、氟化钾、氟化铯、氟氢化钾、五氟化磷和四氟化硫中的至少一种，优选为氟化钾。具体地，可将90～100重量份的乙腈、3～5重量份的四甲基乙二胺和1～3重量份的氟化钾于氮气气氛下反应0.8～1.2h，得到黄色催化剂溶液。较佳地，反应温度可控制在35～45℃，反应过程中进行搅拌。值得说明的是，上述氮气还可以替本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全氟(2‑甲基‑3‑戊酮)的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：将全氟环氧化物在溶剂及胺类催化剂存在的条件下，异构化，收集比重最大的反应产物，精馏，得全氟(2‑甲基‑3‑戊酮)；所述溶剂包括乙腈和1,1,2‑三氯三氟乙烷中的至少一种；所述胺类催化剂包括N,N‑二甲基环己胺、双(2‑二甲氨基乙基)醚、N,N,N’,N’‑四甲基亚烷基二胺、三乙胺、N,N‑二甲基苄胺、三乙醇胺和N,N’‑二甲基吡啶中的至少一种；优选地，异构化反应是于48～52℃的条件下回流反应10～14h。

【技术特征摘要】
1.一种全氟(2-甲基-3-戊酮)的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：将全氟环氧化物在溶剂及胺类催化剂存在的条件下，异构化，收集比重最大的反应产物，精馏，得全氟(2-甲基-3-戊酮)；所述溶剂包括乙腈和1,1,2-三氯三氟乙烷中的至少一种；所述胺类催化剂包括N,N-二甲基环己胺、双(2-二甲氨基乙基)醚、N,N,N’,N’-四甲基亚烷基二胺、三乙胺、N,N-二甲基苄胺、三乙醇胺和N,N’-二甲基吡啶中的至少一种；优选地，异构化反应是于48～52℃的条件下回流反应10～14h。2.根据权利要求1所述的全氟(2-甲基-3-戊酮)的合成方法，其特征在于，所述全氟环氧化物、所述溶剂与所述胺类催化剂的重量比为90～110：45～55：3～7。3.根据权利要求1所述的全氟(2-甲基-3-戊酮)的合成方法，其特征在于，所述全氟环氧化物经以下步骤得到：将六氟丙烯二聚体与溶剂混合，冷却至13～17℃，加入氧化剂，收集比重最大的反应产物；优选地，与所述六氟丙烯二聚体混合的溶剂为乙腈；优选地，所述氧化剂包括次氯酸盐溶液；更优选地，所述次氯酸盐溶液包括次氯酸钠溶液或次氯酸钙溶液。4.根据权利要求3所述的全氟(2-甲基-3-戊酮)的合成方法，其特征在于，所述氧化剂为次氯酸钠溶液，加入所述次氯酸盐溶液的过程中，生成所述全氟(2-甲基-3-戊酮)的反应体系的温度为-35～20℃；优选地，所述次氯酸钠溶液通过滴加方式加入至所述六氟丙烯二聚体与乙腈的混合物中。5.根据权利要求4所述的全氟(2-甲基-3-戊酮)的合成方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗广州，
申请(专利权)人：北京天康达科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11