[发明专利]通过直接氟化制备氟苯的工艺

说明书

本发明涉及氟化气体的用途，其中单质氟(Fsubgt;2/subgt;)以高浓度存在，例如单质氟(Fsubgt;2/subgt;)的浓度，特别是等于远远高于15体积％或甚至20体积％，并涉及一种使用氟化气体通过直接氟化制造氟化苯的工艺，其中单质氟(Fsubgt;2/subgt;)以高浓度存在。本发明的工艺涉及通过直接氟化制造氟化苯。本发明尤其关注于制备用于农业、制药、电子、催化剂、溶剂和其它功能性化学应用的氟化苯、终产物和中间体。本发明的氟化工艺可以分批或以连续方式进行。如果本发明的工艺分批进行，则可以使用柱式(塔式)反应器。如果本发明的工艺是连续的，则可以使用微反应器。本发明的特征在于，起始化合物是苯，并且所产生的氟化化合物是氟化苯(优选单氟苯)。

技术领域

本发明涉及一种使用包含单质氟(F₂)的氟化气体通过直接氟化来制造或制备氟化苯，特别是单氟苯的工艺。本发明的工艺可以包括使用包含单质氟(F₂)的氟化气体分批或连续制造或制备氟化苯，特别是单氟苯。

背景技术

工业规模的氟化有机化合物是通过使用无水HF进行氟卤素交换、将HF加至烯烃双键、氟化剂(如胺x nHF)、与HF进行电氟化(原位生成F₂)来制备的，在后一种情况下，选择性、可扩展性和缺乏环境友好性(形成剧毒的部分氟化化合物)常常是并且仍然是一个未解决的问题。另一种现有的氟化工艺是直接使用F₂气体。然而，这不仅需要工业数量，还需要对F₂气体和共同产生的HF进行非常熟练的处理(氢(H)与氟(F)交换反应)。

单质氟(F₂)是一种黄色的压缩气体(氟气、F₂气体)，具有刺激性气味，它是强氧化剂，与可燃和还原性物质剧烈反应。由于其强大的化学活性，因此需要对氟和HF具有强耐腐蚀性的设备和容器，F₂气体通常会与氮气(N₂)混合。在欧洲，通常只允许运输95％的N₂和仅5％的F₂气体的混合物，或者仅允许豁免F₂气体含量至多10％的混合物。

在亚洲，可使用的惰性气体(如N₂)中的F₂气体比例至多20％。

由于安全性以及降低和/或控制F₂气体在化学反应中的化学活性或反应性，因此需要用惰性气体如N₂来稀释F₂气体。然而，由于工业规模的“失活”的所述原因而需要的惰性气体对F₂气体的这种稀释具有以下缺点：一方面，用惰性气体稀释的F₂气体的计量非常具有挑战性，而另一方面，作为缺点甚至更为重要的是，在与 F₂气体化学反应期间，由于这些反应非常放热，惰性气体大大降低了反应器设备中的传热，并且由于稀释的惰性气体导致传热减少，最坏的情况下甚至可能导致失控。因此，原则上不期望惰性气体充当绝缘气体。

在现有技术中已知使用稀释的氟化气体(例如Chambers等人(《氟化学杂志(Journal of Fluorine Chemistry)》 128(2007)29-33)中)来氟化失活的苯衍生物。Chambers使用氟化气体，其在作为惰性气体的氮气(N₂)中含有10％(vol.-％)的单质氟(F₂)，并使用溶剂(例如乙腈或甲酸反应介质)进行反应。Chambers报道了使用微反应器技术对带有吸电子和释放电子基团的1,4-二取代芳族体系进行直接氟化反应。氟化产物是通过与亲电取代过程一致的工艺获得的，这取决于所使用的溶剂。因此，当使用乙腈或甲酸反应介质时，Chambers报道了单氟化产物的高选择性和高产率。现有技术中已知高相对介电常数的溶剂或质子酸可以非常有效地用于芳族体系的氟化，因为在这些介质中，氟分子通过与溶剂相互作用而更易于发生亲核攻击，而竞争自由基过程被最小化。然而，在Chambers描述的工艺中，通常仅在小规模反应中进行反应，例如在16小时内进行，可以收集 5至10克粗产物。