一种高效合成含氟化合物的方法技术

本发明专利技术公开了一种高效合成含氟化合物的方法，涉及含氟化合物合成领域，本发明专利技术是以芳香氯化物或者活化的氯化物为原料，在新型催化剂作用下与氟化钾反应生成相应的氟原子取代的含氟化合物的方法，本发明专利技术的方法具有产物选择性好、效率高、反应条件温和、操作简便，便于应用等优点。应用等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种高效合成含氟化合物的方法


[0001]本专利技术涉及含氟化合物合成领域，尤其涉及一种高效合成含氟化合物的方法。

技术介绍

[0002]氟是元素周期表中电负性最大的元素，其半径小，碳氟键短，键能大。有机氟化合物的分子间凝聚力低，空气和聚合物界面间的分子作用力小，表面自由能低，表面摩擦系数小等优点，又赋予了有机氟化合物优异的耐水性、耐油性及耐磨性。正是含氟化合物具有“三高”(高表面活性、高耐热性、高化学稳定性)、“两憎”(憎水、憎油)的特性，使得含氟化合物在憎水憎油性、防污性、耐洗刷性、耐摩擦性、耐腐蚀性等方面比有着不可比拟的优势。使氟化工产品和含氟新材料在国防、航空、航天、航海、汽车、化工、石油、核能、环保、通信、电力、电器等装备制造，仪器仪表、电子信息、纺织、机械、医药、涂料、光纤、光伏、核材料、特种橡胶、制冷剂制造和高科技农业等产业领域具有日益重要的新用途。随着我国的快速发展和氟化工、含氟材料在技术上的不断突破，含氟化学品和含氟新材料的应用领域还将不断扩大。
[0003]通常含氟芳香化合物的合成方法主要有以下几种：Balz
‑
Schiemann法、直接氟化法和卤素交换法等。其中卤素交换法是指用碱金属氟化物与芳环上含有其他卤素(即指氯，溴，碘)的芳香族化合物反应,用氟原子取代其他卤素原子。有机卤化物与无机卤化物之间进行卤素交换的反应称Finkelstein卤素交换反应,也称为Finkelstein法。这一方法由于底物适用范围广，反应条件温和，是工业上采用较广的芳香族含氟化合物的合成方法。通常采用高沸点液体作为溶剂，以相转移催化剂进行催化进行。然而这一方面受催化剂热稳定性能差，通常不可回收；同时高温反应使溶剂分解，导致溶剂损耗大，回收成本高，能耗大等缺点，因此高效催化剂，特别是适用于无溶剂条件下的催化剂研发一直是本领域的一个热点。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种高效合成含氟化合物的方法。
[0005]本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种高效合成含氟化合物的方法，如下式所示，将通式为I的含氯化合物在催化剂III的作用下氟化钾反应，生成通式为II含氟化合物，
[0007][0008]式中，
[0009]X选自C,N,S,O原子；
[0010]Cl为氯原子:为单个氯原子或者2个以上的氯原子；
[0011]芳香化合物:指取代或者非取代的苯环、吡啶环、萘环、呋喃环、噻吩环及其衍生物，衍生物取代基包括但不限于腈基、醛基、羧基、硝基等官能团。
[0012]进一步的，所述催化剂III为咪唑盐及其衍生物，其结构可以用下团表示：
[0013][0014]式中，
[0015]R1、R2、R3各自独立选自：氢、取代的或未取代的C1
‑
C10烷基、取代的或未取代的C3
‑
C10环烷基、取代的或未取代的C4
‑
C12芳基或杂芳基；
[0016]其中，R1、R2、R3之间可以连接成C3
‑
C10环烷基、C4
‑
C24芳基或杂芳基；R3、R4之间可以连接成C3
‑
C10环烷基、C4
‑
C24芳基或杂芳基。
[0017]进一步的，所述取代的是指基团中一个或多个氢原子被选自下组的取代基所取代：卤素、C1
‑
C4烷基、C1
‑
C6烷氧基、胺基。
[0018]进一步的，所述Y是配阴离子，可以是氯、氟、溴、碘、六氯磷酸根、四氯硼酸根等。
[0019]进一步的，式中R1和R2的基团为正丁基，Y为氯离子。
[0020]进一步的，所述含氯化合物与催化剂III的摩尔比为100
‑
1000:1。
[0021]进一步的，所述反应的时间为2
‑
100小时。
[0022]进一步的，所述反应在100
‑
240℃温度范围内进行。
[0023]进一步的，所述反应是在无溶剂条件下进行或者在有机溶剂条件下进行。
[0024]进一步的，所述有机溶剂为DMF、二氧六环、乙二醇二甲醚、苯、甲苯、二甲苯、或其组合。
[0025]本专利技术具有以下有益效果:
[0026]1、本专利技术的高效合成含氟化合物的方法，将咪唑类相转移催化剂应用于含氟化合物的催化合成中，与传统含氟化合物的制备方法相比，本专利技术的方法实现了无溶剂反应，避免了有机物挥发，是一种环境友好的合成技术，具有的良好应用前景。
[0027]2、本专利技术的方法所用咪唑类催化剂，耐高温，相转移催化效果好，相比与传统四苯基磷或者冠醚类催化剂更加高效，催化剂用量更少，可实现回收利用。
[0028]3、本专利技术的方法以含氯化合物与氟化钾在无溶剂反应下生成，原子经济性高，反应条件温和，催化剂效率高，三废少，因此有着重要的应用价值，可以单独使用，也可以与其他相转移催化剂配合使用。
具体实施方式
[0029]下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数是重量百分比和重量份数。
[0030]首先以邻氯苯腈为例子，对催化体系进行系统研究和反应条件优化筛选。
[0031][0032]对照实验1：
[0033]在配有温度计、冷凝管和搅拌器的100毫升圆底烧瓶中，加入固体2
‑
氯苯腈13.7克(10mmol)和氟化钾5.8克(10mmol)和四丁基溴化铵1.0克(7.3％)，加入溶剂环丁砜45毫升(3倍重量)，使用沙浴加热的方式升温，开动搅拌，打开循环水，逐渐升温至设定温度180度。保温反应4小时。冷却后，取少量样品以乙腈稀释，以气相色谱检测反应结果，产率为34％。
[0034]对照实验2：
[0035]在配有温度计、冷凝管和搅拌器的100毫升圆底烧瓶中，加入固体2
‑
氯苯腈13.7克(10mmol)和氟化钾5.8克(10mmol)和催化剂a(1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑四氟硼酸盐)1.0克(7.3％)，加入溶剂环丁砜45毫升(3倍重量)，使用沙浴加热的方式升温。开动搅拌，打开循环水，逐渐升温至设定温度180度。保温反应4小时。冷却后，取少量样品以乙腈稀释，以气相色谱检测反应结果，产率为75％。
[0036]实施例1.
[0037][0038]在配有温度计、冷凝管和搅拌器的100毫升圆底烧瓶中，加入固体2
‑
氯苯腈13.7克(10mmol)和氟化钾5.8克(10mmol)和自制催化剂a 1.0克(7.3％)，使用沙浴加热的方式升温。体系融化后，开动搅拌，打开循环水，继续升温至设定温度180度。保温反应4小时。冷却后，取少量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效合成含氟化合物的方法，其特征在于：如下式所示，将通式为I的含氯化合物在催化剂III的作用下氟化钾反应，生成通式为II含氟化合物，式中，X选自C,N,S,O原子；Cl为氯原子:为单个氯原子或者2个以上的氯原子；芳香化合物:指取代或者非取代的苯环、吡啶环、萘环、呋喃环、噻吩环及其衍生物，衍生物取代基包括腈基、醛基、羧基、硝基官能团。2.根据权利要求1所述的一种高效合成含氟化合物的方法，其特征在于，所述催化剂III为咪唑盐及其衍生物，其结构可以用下团表示：式中，R1、R2、R3各自独立选自：氢、取代的或未取代的C1
‑
C10烷基、取代的或未取代的C3
‑
C10环烷基、取代的或未取代的C4
‑
C12芳基或杂芳基；其中，R1、R2、R3之间可以连接成C3
‑
C10环烷基、C4
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C24芳基或杂芳基；R3、R4之间可以连接成C3
‑
C10环烷基、C4
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C24芳基或杂芳基。3.根据权利要求2所述的一种高效合成含氟化合物的方法，其特征在于：所述取代的是指...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓忠汉，邱炳开，
申请(专利权)人：江苏合泰新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：