[发明专利]一种全氟3,6-二氧杂-4-甲基-7-辛烯磺酰氟的制备方法

说明书

本发明公开了一种全氟3,6‑二氧杂‑4‑甲基‑7‑辛烯磺酰氟(PSVE)的合成方法，包括：(1)在催化剂作用下，将四氟乙烷‑β‑磺内酯和六氟环氧丙烷在有机溶剂中进行反应，反应结束后，将反应液精馏得到中间体；(2)将碱金属碳酸盐和步骤(1)得到的中间体按摩尔比为1～8：1混合后，在50～250℃进行成盐反应，然后在260～500℃进行脱羧反应，所述成盐反应的接触时间为5～10min，脱羧反应的接触时间为10～30min，收集脱羧反应产物经冷凝、精馏得到3,6‑二氧杂‑4‑甲基‑7‑辛烯磺酰氟产品。本发明具有工艺简单，反应路线短、安全环保、收率和纯度高。

技术领域

本发明属于有机合成领域，具体涉及一种全氟3,6-二氧杂-4-甲基-7-辛烯磺酰氟(PSVE)的制备方法。

背景技术

全氟3,6-二氧杂-4-甲基-7-辛烯磺酰氟(PSVE)是用途广泛的高分子化合物和有机氟材料的重要共聚单体。它与其他单体共聚可以制备出在特定条件下使用的、具有特殊功能的氟树脂、氟橡胶等材料；也可制备具有优异的耐热性和高质子传导性的氟化聚合物，并且通过该氟化聚合物可以得到具有优异耐热性的固体聚合物电解质膜。

PSVE为制备全氟磺酸离子交换树脂的主要单体之一。主要作用是把功能性磺酸基团链引入聚合物中，可与TFE共聚生成带磺酸侧链的聚合物。具有磺酸基的离子交换基团及全氟结构的离子交换树脂等固体聚合物树脂膜，因为可以小型化和轻量化，并且在相对较低的温度下具有较高的功率密度，作为电解质的燃料电池一直受到关注。因此，全氟3,6-二氧杂-4-甲基-7-辛烯磺酰氟(PSVE)的制备方法一直是研究的热点。

如专利US20050177001利用CF₂＝CFO(CF₂CF(CF₃)O)_nCF₂CF₂SO₃M,(n＝1～10)为原料，与HF和SF₄合成CF₂＝CFO(CF₂CF(CF₃)O)_nCF₂CF₂SO₂F,(n＝1～10)，此方法反应时间较长，副产物较多，产品的收率较低。

又如专利US7196235公开了一种生产氟化乙烯基醚的方法，利用和碳酸钾为原料，以醚类有机物为溶剂，进行反应热解脱羧反应合成CF₂＝CFO(CF₂CF(CF₃)O)_nCF₂CF₂SO₂F,(n＝1～10)。此方法传质、传热效果不好，反应温度不易控制，存在冲温、冲压的现象，收率不高。

又如专利CN105753742A涉及一种制备全氟烯醚磺酰氟化合物的方法，该方法包括将全氟碘代乙酰氟和六氟环氧丙烷在溶剂中进行加成，之后在溶剂中裂解制备全氟碘代烯醚单体，然后将该单体通过温和的反应制备全氟烯醚亚硫酸盐，再经过氯化试剂氯化制备得到全氟烯醚磺酰氯，最后将全氟烯醚磺酰氯通过温和的相转移催化氟化反应高收率的制备出所需的全氟烯醚磺酰氟单体。此方法反应步骤多，反应时间较长，副产物较多。

发明内容

本发明针对现有技术的不足之处，提供一种工艺简单，安全环保，收率高的全氟3,6-二氧杂-4-甲基-7-辛烯磺酰氟的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种全氟3,6-二氧杂-4-甲基-7-辛烯磺酰氟的制备方法，包括以下步骤：

(1)在催化剂作用下，将四氟乙烷-β-磺内酯和六氟环氧丙烷在有机溶剂中进行反应，所述六氟环氧丙烷与四氟乙烷-β-磺内酯的摩尔比为1～5：1，反应温度为0～30℃，反应压力为0.05～0.5MPa，反应时间为1～8h，反应结束后，将反应液精馏得到中间体；