[发明专利]一步法合成全氟己基乙基磺酸的方法

说明书

本发明涉及一种一步法合成全氟己基乙基磺酸的方法，其包括如下步骤：（1）将全氟己基乙基磺酸盐投入反应瓶中；（2）升温至100~110℃，保持20~30min；（3）然后冷却至50~55℃，滴加发烟硫酸，全氟己基乙基磺酸盐与发烟硫酸的重量比为1:1~3；（4）滴毕后，在80~90℃温度下反应，搅拌4~6h；（5）冷却分层，下层为发烟硫酸，上层为硫酸盐和全氟己基乙基磺酸固体；（6）向上层混合液中加入过量甲醇，升温回流30~40min；（7）冷却过滤，得到硫酸盐；再蒸馏甲醇，得到全氟己基乙基磺酸；本发明所述的方法为一步法合成全氟己基乙基磺酸产品，工艺简单，反应条件温和，成本低；制备的全氟己基乙基磺酸产品含量较高，且收率高。

技术领域

本发明涉及氟碳表面活性剂的技术领域，尤其是涉及一种一步法合成全氟己基乙基磺酸的方法。

背景技术

全氟己基乙基磺酸是一种已知的最强有机酸，是万能的合成工具，对氧化还原均极稳定，可作为聚合、酯化、凝聚、脱水等反应的催化剂，广泛应用于塑料工业、燃料工业、制药工业、除草剂和生长调节剂的合成、维生素的合成以及糖工业等。全氟辛酸及其含铵的主盐 (PFOA)、全氟辛烷磺酰基化合物 (PFOS) 是用于生产高效能氟聚合物时所不可或缺的加工助剂。这些高效能氟聚合物可被广泛应用于航空科技、运输、电子行业，以及厨具等民生用品。

PFOA为含氟单体的乳液聚合中最常用的含氟表面活性剂，现有技术的通用合成方法大多为两步法形成，第一步反应是由全氟烷基乙基碘与硫氰化钾在相转移催化剂Aliquatt@336存在下反应生成硫氰酸酯，再用氯气进行氯氧化反应生成磺酰氯，然后用甲醇进行醇解即可得到相应的磺酸；第二步反应是在铜粉的催化下全氟烷基乙基碘与亚硫酸钠在醇水溶液中反应，该反应工艺步骤多，而且需要用到剧毒的氯气，操作条件苛刻，不易实现工业化生产；而且反应缓慢，收率低，铜粉价格也很高昂，生产成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种一步法合成全氟己基乙基磺酸的方法，是现有两步法合成的取代方案，采用一步法即可合成全氟己基乙基磺酸，工艺简单，反应条件温和，成本低且收率高。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种一步法合成全氟己基乙基磺酸的方法，包括如下步骤：

（1）将全氟己基乙基磺酸盐投入反应瓶中；

（2）升温至100~110℃，保持20~30min；

（3）然后冷却至50~55℃，滴加发烟硫酸，全氟己基乙基磺酸盐与发烟硫酸的重量比为1:1~3；

（4）滴毕后，在80~90℃温度下反应，搅拌4~6h；

（5）冷却分层，下层为发烟硫酸，上层为硫酸盐和全氟己基乙基磺酸固体；

（6）向上层混合液中加入过量甲醇，升温回流30~40min；

（7）冷却过滤，得到硫酸盐；再蒸馏甲醇，得到全氟己基乙基磺酸。

通过采用上述技术方案，将全氟己基乙基磺酸盐升温至100~110℃的温度，保持20~30min，可挥发掉少量水分，然后将反应温度冷却至50~55℃，有助于发烟硫酸与全氟己基乙基磺酸盐的反应，然后升温至80~90℃进行充分反应，反应生成全氟己基乙基磺酸，由于发烟硫酸密度较大，反应后，发烟硫酸会沉淀在分液漏斗的底部，去除发烟硫酸；上层的硫酸盐和全氟己基乙基磺酸固体采用甲醇进行分离提纯，最终得到全氟己基乙基磺酸产品；本发明所述的方法为一步法合成全氟己基乙基磺酸产品，，工艺简单，反应条件温和，成本低；制备的全氟己基乙基磺酸产品含量较高，且收率高。

本发明进一步设置为：所述全氟己基乙基磺酸盐选用全氟己基乙基磺酸钾或者全氟己基乙基磺酸钠。