[發明專利]一種氣相催化合成全氟2-丁烯的方法

有效

• 申請號: 201710654519.5
• 申請日: 2017-08-03
• 公開（公告）號: CN107337578B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 慶飛要;陳朝暉;郭占英;權恒道
• 申請（專利權）人: 北京宇極科技發展有限公司
• 主分類號: C07C21/18
• 分類號: C07C21/18;C07C17/278
• 代理公司: 北京兆君聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 11333
• 代理人: 胡敬紅

本發明涉及“一種氣相催化合成全氟2?丁烯的方法”，屬于有機化學合成領域。本發明以堿金屬、堿土金屬或者過渡金屬其中一種或幾種作為催化劑中的活性組分，以多孔性活性炭為載體，并選以五氟乙烷、單質碘為原料在高溫氣相下反應合成全氟2?丁烯。該方法原料來源方便易得，易于運輸儲存；反應產物中的未反應原料可以循環利用，大大降低生產成本；同時轉化率和選擇性較高，極度增大了連續化工業化生產的可能性。

技術領域

本發明屬于有機合成領域，高溫條件下，利用五氟乙烷和碘單質在催化劑的作用下，氣相制備全氟2-丁烯的方法。

背景技術

在半導體行業中，已經被廣泛使用于電介質蝕刻的干蝕刻氣體中主要有CF₄、C₂F₆、C₃F₈和c-C₄F₈等PFCs物質。由于此類物質具有高的GWP值，所以尋找其替代物刻不容緩。目前，已經出現幾種不同類型的PFCs替代候選物，包括氫氟烴、碘氟烴、不飽和氟烴(UFC)等，其中UFC被認為是良好的替代物，首先因為其自身具有的雙鍵能夠很容易的與羥基自由基發生反應，在大氣中分解，其次它具有良好的蝕刻性質，能夠很好的運用于半導體行業中。與常規蝕刻氣體相比較，目前已經研究了包括六氟丙烯、六氟丁二烯、八氟-2-丁烯、八氟戊二烯等在內的不飽和氟烴。研究發現，在蝕刻氣體C₃F₆，C₄F₆，c-C₄F₈，全氟2-丁烯和C₅F₈中，全氟2-丁烯相較于其他幾種物質，具有更高的蝕刻效率，所以有利于工業化制備全氟2-丁烯的方法是目前研究的重點。當前，合成全氟2-丁烯的主要方法是由Petrov,V.A.；Krespan,C.G提出的一種由四氟乙烯、五氟碘乙烷為原料合成全氟2-丁烯的途徑，化學化學方程式如下：

雖然此合成反應的轉化效率比較高，能夠接近83％，但是此種合成方法存在諸多不利因素：首先四氟乙烯是易聚合的不穩定化合物，儲運時需加穩定處理，且與空氣能形成爆炸性混合物，引燃溫度只有180℃。五氟碘乙烷同樣是不穩定化合物，見光易分解，而且價格昂貴，增加八氟2-丁烯的生產成本。

發明內容

為了克服生產原料的不易儲存及昂貴的成本給生產帶來的困難，故提出一種同時生產全氟2-丁烯的方法，此種方法原料不僅來源方便，而且便于運輸儲存。同時，反應產物中未反應的原料可以循環利用，大大降低生產成本，增大了連續化工業化生產的可能性。

合成全氟2-丁烯的方法，以五氟乙烷、單質碘為原料，在催化劑和氧氣存在下，在400℃～650℃下發生反應制得，所述催化劑的活性成分為堿金屬、堿土金屬或者過渡金屬其中一種或幾種。

所述催化劑的活性成分為K⁺、Rb⁺、Cs⁺、Ga²⁺、Me²⁺、La³⁺、Ce³⁺。

優選K⁺、Rb⁺、Ga²⁺，與其結合的陰離子優選于Cl^-、F^-、NO₃^-。

所述催化劑活性成分通過浸漬法負載于多孔活性炭上，所述活性成分含量為10％。

所述反應前需要對催化劑進行活化和反應前預處理，所述活化為在反應器的升溫過程中向裝有催化劑的反應器內通入N₂，直至反應器溫度升至反應溫度；所述預處理為向反應器通入氣化好的五氟乙烷、氧氣，直至有HF生成。