[发明专利]三氟甲磺酸酐的纯化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三氟甲磺酸酐的纯化方法，适用于以三氟甲磺酸和五氧化二磷为原料制备三氟甲磺酸酐的工业化生产，属于精细化工领域。

背景技术

三氟甲磺酸酐((CF₃SO₂)₂O)是三氟甲磺酸的衍生物，用途广泛：既是制药工业中常用中间体，可以用来合成核苷、抗生素、类固醇、蛋白质、维生素等。又可作为聚合、酯化、烷基化等反应的催化剂，广泛应用于塑料工业、电子化学工业、制糖业等领域。

三氟甲磺酸酐有多种制备方法：三氟甲磺酸与五氧化二磷反应法；三氟甲磺酸与五氯化磷、三氟甲磺酸与三氯化磷及氯气反应法；三氟甲磺酰氯与三氟甲磺酸的锂、钠、钾盐反应法等。工业上制备三氟甲磺酸酐的方法主要是采用三氟甲磺酸与五氧化二磷反应，反应方程式如下示。

6CF₃SO₃H+P₂O₅→3(CF₃SO₂)₂O+2H₃PO₄

三氟甲磺酸酐与五氧化二磷反应制得的三氟甲磺酸酐中的杂质主要包括三氟甲磺酸(CF₃SO₃H)，三氟甲磺酸三氟甲酯(CF₃SO₂OCF₃)、焦磷酸(H₄P₂O₇)、氟离子(F^-)、硫酸根离子(SO₄^2-)等。三氟甲磺酸酐及其杂质的主要物性见表1。

表1三氟甲磺酸酐及其杂质的主要物性

从表1可以看出，三氟甲磺酸酐的沸点与其杂质的沸点差别较大(≥38℃)，因此可采用蒸馏的方法进行提纯。三氟甲磺酸酐的蒸馏在常压和减压下都可进行，但是采取减压下蒸馏效果更佳，这是因为一方面随着压力的升高，三氟甲磺酸酐会发生聚合，使得F^-浓度上升，产品收率下降；另一方面，随着压力的升高，三氟甲磺酸酐沸点升高，蒸馏所需的温度上升，副反应生成的三氟甲磺酸三氟甲酯(CF₃SO₃CF₃)明显增多，因此可通过提高真空度来减小蒸馏过程中的副反应。

表2三氟甲磺酸酐的质量指标

虽然蒸馏的纯化方法也可以使三氟甲磺酸酐的纯度达到要求，但是纯化的效率较低，甚至需要多次蒸馏才能达到质量指标(见表2)，在多次蒸馏过程中，不可避免地会造成产品损失，引入新的杂质，并降低产率。

此外，反应蒸馏法也可以纯化三氟甲磺酸酐。日本专利JP2002088050报道向三氟甲磺酸酐粗品中加入一定量的五氧化二磷，通过反应蒸馏除去三氟甲磺酸酐中的三氟甲磺酸及硫酸根离子。俄罗斯专利RU2282620报道，向三氟磺酸酐中加入适量的五氧化二磷和二氧化硅，分别除去三氟甲磺酸及氟离子。反应蒸馏法可以降低杂质的含量，但是反应过程需要一定的时间，反应中也会发生副反应，反应结束后同样涉及到蒸馏的问题，且需要加入的试剂提高了纯化成本。

发明内容

针对现有的三氟甲磺酸酐纯化方法工艺较复杂，且得到的产品纯度较低的缺陷，本发明的目的在于提供一种三氟甲磺酸酐的纯化方法，所述方法操作简单，产品的纯度较高。

本发明的目的由以下技术方案实现：

一种三氟甲磺酸酐的纯化方法，所述方法如下：

将三氟甲磺酸酐粗品导入到带有精馏塔的精馏釜中，对精馏系统抽真空，待真空度稳定后，开始加热精馏釜，全回流1～5h，使沸点低于三氟甲磺酸酐杂质组分在精馏塔塔顶富集；当精馏釜温度为50～65℃，精馏塔塔顶温度为40～60℃时，以10～15的回流比收集前馏分，并冷凝回收；当精馏釜温度为65～70℃，精馏塔塔顶温度为60～68℃时，以4～6的回流比收集中馏分，并冷凝回收；当精馏釜温度上升2℃，即温度为67～72℃，精馏塔塔顶温度为66～71℃时，以6～8的回流比收集后馏分，并冷凝回收；当精馏釜温度大于等于120℃时，停止收集后馏分，停止加热，停止抽真空，精馏结束；所述中馏分即为三氟甲磺酸酐精品；