[发明专利]制备氟化苯和氟化二苯甲酮及其衍生物的新方法

说明书

本发明涉及分别制备或合成氟化苯和氟化二苯甲酮及其衍生物、特别是氟苯及其衍生物的新方法。本发明特别涉及用于合成氟化苯和二苯甲酮的新的环保方法，所述氟化苯和二苯甲酮是制造聚芳基醚酮(PAEK)的原料。通过Friedel‑Crafts反应制备化合物的更有效和节能的方法，以及更环保的方法，并提供有益的催化剂。本发明的另一个目的是采用Friedel‑Crafts反应，并采用有益的催化剂，该催化剂可以容易地与氟化反应结合，其中氟化反应可以在Friedel‑Crafts反应之前，或可以在Friedel‑Crafts反应之后。在此，本发明的又一个目的是采用催化剂用于Friedel‑Crafts反应，该催化剂可均用于Friedel‑Crafts反应和氟化反应中。

技术领域

本发明涉及分别用于制备或合成氟化苯和氟化二苯甲酮及其衍生物(特别是氟化苯及其衍生物)的新方法。

背景技术

二苯甲酮是制备聚芳基醚酮(PAEK)的起始材料。聚芳基醚酮(PAEK)是一类具有高温稳定性和高机械强度的半结晶热塑性塑料，其分子主链上交替含有酮(RL-CO-RL)和醚基(RL-O-RL)。官能团之间的连接基团RL由1,4-取代的芳基基团(例如1,4-取代的苯基)组成。

在有机分子的上下文中，芳基是衍生自芳族环的任何官能团或取代基，通常是芳族烃，如苯基和萘基。为了缩写或通用化，使用术语“芳基”，并且在化学结构图中，“Ar”用作芳基的占位符。

关于PAEK的特性，PAEK具有250℃(482℉)的连续工作温度，在短期负载下，最高可承受350℃(662℉)的温度。燃烧时，其毒性和腐蚀性最小。燃烧时它的热量输出也很低，因此适合在内部航空应用中使用。它还具有良好的整体耐化学性。它的抗张强度为85MPa(12,300psi)，杨氏模量为4,100MPa(590,000psi)。在23℃(73℉)时其屈服强度为104MPa(15,100psi)，在160℃(320℉)时为37MPa(5,400psi)。

PAEK塑料的特征是亚苯基环通过氧桥(醚和羰基(酮))连接。醚与酮的比例和顺序主要影响聚合物的玻璃化转变温度和熔点。它还会影响其耐热性和加工温度。酮比例越高，聚合物链越刚性，这导致更高的玻璃化转变温度和熔点。加工温度范围为350℃至430℃。

属于该家族的塑料包括PEK(聚醚酮)、PEEK(聚醚醚酮)、PEKK(聚醚酮酮)、PEEKK(聚醚醚酮酮)、PEKEKK(聚醚酮醚酮酮)。

PAEK可以通过两种方式生产，一种称为亲核途径，另一种称为亲电途径。亲核途径在聚合步骤中形成醚键。亲电子途径在聚合步骤中形成羰基桥，可以使用所有典型的热塑性工艺进行加工，例如注塑、挤出、压塑和传递模塑。

PAEK适用于以下应用。一种主要的工程应用是石油钻探部件，如密封件、压缩机环、阀门零件、齿轮、轴承和金属丝涂层。它也可用于化学泵行业，因为它可以承受温度、应力并具有耐腐蚀性。在汽车工业中，它用于制备变速箱中的齿轮和推力轴承。由于其优异的抗水解性，因此在医疗器械中使用，因为它在灭菌后不会分解。PEKEKK用于制备外科植入物，如人造髋关节。

聚醚醚酮(PEEK)是聚芳基醚酮(PAEK)系列中的一种无色有机热塑性聚合物，用于工程应用。它最初是由Victrex公司(然后是帝国化学工业公司(ICI))于1980年代初期推出的。

例如，PEEK的合成可以如下。PEEK聚合物通过双酚盐的二烷基化通过逐步增长聚合而获得。典型的是4,4'-二氟二苯甲酮与氢醌二钠盐的反应，氢醌二钠盐是通过碳酸钠去质子化而原位产生的。反应在极性非质子传递溶剂(如二苯砜)中于约300℃进行。