[發明專利]一種電化學聯合氟化工藝

有效

• 申請號: 202011162661.6
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112226783B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 陳華峰;楊宇航;朱雨濤;韓文鋒;陳愛民;陶楊
• 申請（專利權）人: 浙江諾亞氟化工有限公司
• 主分類號: C25B3/28
• 分類號: C25B3/28;C25B3/09;C25B3/05;C25B3/11
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 周紅芳

本發明公開了一種電化學聯合氟化工藝，它以低沸點碳類化合物和高沸點胺類化合物作為兩種待氟化原料，將所述兩種待氟化原料的組合溶解在無水氟化氫中，進行聯合電解氟化反應，同時得到相應的低沸點全氟碳類化合物和高沸點全氟胺類化合物。其中電解氟化反應生成的低沸點全氟碳類化合物包括全氟三乙胺、全氟丁酰氟和全氟N?甲基嗎啉等中的至少一種。電解氟化反應生成的高沸點全氟胺類包括全氟三丙胺、全氟三丁胺和全氟三戊胺中的一種或多種。本發明將用于制備兩種不同沸點全氟化產物的原料在無水氟化氫中聯合氟化，能夠有效增強電解液溶解性和電導率，從而提高電氟化的效率及產品收率。

技術領域

本發明涉及一種電化學聯合氟化工藝。

背景技術

傳統的化學氟化方法一般反應和操作都較復雜，需要的設備比較苛刻，同時存在操作困難、資源利用率差、生產成本高、設備投資大、環境污染等問題；電化學氟化(Electrical Chemical Fluorination，簡稱ECF)技術是由美國人Simons在1941年及明的。它只需一步反應即可將氟原子引入有機物分子中，同時還可保持反應物中原有官能團不變，因而在工業上得到了廣泛應用。目前，電化學氟化方法已成為制備全氟化合物的主要方法之一。

化學工業在過去的時間里一直對電化學氟化法有濃厚的興趣，主要是因為它具有以下的優勢1.整個電化學氟化過程中原材料價格低廉。2.電化學氟化整個過程是電化學反應，可以通過電解電壓以及電解電流精密準確地控制反應。3.與其他類型的化學反應所需要的高壓釜相比，用的設備簡單，不需要壓力，降低了設備的生產成本。4.電化學氟化可以通過一步簡單的反應合成出某些特定的氟化物，如醚、羧酸、磺酸等。5.電化學氟化過程中所需要的條件都很溫和，不使用有安全隱患的試劑，符合綠色化學的要求。6.電力相對其他能源是一種廉價、清潔且便利的能源。綜上所述，利用電化學氟化法制備有機氟化物較其它全氟化方法相比有著無法比擬的優勢。

理論上，幾乎所有的有機化合物都可以進行電解氟化，得到相應的全氟化產物。但能夠以較高收率獲得氟化產物的關鍵點主要取決于化合物在無水氟化氫中的溶解性，以及與之形成溶液的導電性和穩定性，因此，醚、胺、含羧基和磺酸基的化合物往往比烷烴、鹵代烴更容易電解氟化。

另外，電化學氟化方法對于含有磺酰基、羧基及雜原子的化合物雖然可以保留原有的官能團，但還是會伴隨著成環、鍵斷裂、裂解、重排等反應，產生大量的副產物，收率比較低。

由于低沸點全氟化合物的原料在氟化氫中的溶解性往往較弱，生成的溶液導電性不足并且穩定性也不夠，影響了電氟化的效率。同時，在電氟化的過程中，由于分子量較小，低沸點的全氟化合物容易隨著電氟化的進行伴隨著氫氣和氟化氫從尾氣管中逃出，需要后置冷肼等后處理設備，既影響產率，又提高工藝設備要求。

為了提高主產品的產率,各生產廠家作了大量的研究試驗工作，如:采用泡沫鎳陽極；用計算機控制操作,提高操作的精確度,使電化學氟化的各項參數,如：溫度，濃度，槽電壓,電流密度等隨時處在最佳狀態下進行反應,提高產品產率等等。但其主要仍然是以單一化合物作為電解原料，未考慮到多種化合物的聯合氟化。

中國專利CN106748712A提供了本發明提供了一種用正丁酰氯與無水氟化氫進行電化學氟化反應制備七氟丁酸的方法。中國專利CN107761130A提供了一種氫氟醚的電化學氟化制備方法。將含氯醚類化合物、氟化試劑和非質子溶劑加入到氟化電解槽中進行氟化，生成不含氯的氫氟醚產品。中國專利CN 108441883A提供了一種制備全氟異丁酸甲酯的電化學氟化法，以甲基丙烯酸及其衍生物為起始原料，與氟化氫進行電化學氟化反應，產物通入甲醇溶液中制備全氟異丁酸甲酯。相比于上述的單一的原料電化學氟化過程，電化學氟化工藝的產品種類更豐富，目標產物產率也更高，既可以提高電氟化效率，提高目標產物產率，也可以減少反應工段，降低工藝成本。

發明內容

針對現有技術存在的上述技術問題，本發明的目的在于提供一種電化學聯合氟化工藝，本發明將用于制備兩種不同沸點全氟化產物的原料在無水氟化氫中聯合氟化，能有效提高電氟化的效率及產品收率。