[发明专利]一种以氟磺酸为原料微反应合成氟磺酸甲酯的方法

说明书

本发明涉及氟磺酸甲酯的制备技术领域，尤其是一种以氟磺酸为原料微反应合成氟磺酸甲酯的方法。该方法包括以下操作步骤：S1、将原料氟磺酸与硫酸二甲酯分别经过柱塞泵及流量计加入到微混合器内进行混合，控制氟磺酸和硫酸二甲酯的摩尔比为(1‑4):1；S2、S1中的混合液进入微通道反应器，并在微通道反应器内反应完全，反应温度控制在89‑95℃，混合液的流速控制在5‑15mL/min；S3、对S2得到的反应液减压精馏得到氟磺酸甲酯粗品，加入脱酸剂，在70‑80℃的温度下搅拌30‑100min，脱除微量的游离酸，过滤后得到产品。本发明采用高传质的微通道反应器，以及微混合器，在提高温度至100‑110℃的条件下，大幅降低反应时间，即保证了氟烷磺酸甲酯副反应少，又保证了较高的收率。

技术领域

本发明涉及氟磺酸甲酯的制备技术领域，尤其是一种以氟磺酸为原料微反应合成氟磺酸甲酯的方法。

背景技术

氟磺酸甲酯是有机合成中非常有用的一类氟烷磺酸酯类试剂，常用作烷基化试剂。氟烷磺酸酯类化合物的氟磺酰基的强吸电子能力，反应活性比常规的烷基化试剂，如比氯代物或烷基磺酸酯高的多。这类化合物由于非常活泼，仅有氟烷磺酸甲酯相对比较稳定，其它的氟磺酸酯容易发生消除，重排等副反应，需要在温和的条件下合成和后处理。

CN107056612A公开了一种氟丙酮酸酯类化合物的合成方法，包括以下步骤：先利用活化剂在加热的条件下与金属氧化物进行交换反应，形成新型固体酸催化剂；再以2-氟-2-烷氧基-氟丙酸酯为原料，与新型固体酸催化剂在高温条件下进行气相催化反应，一步制得氟丙酮酸酯类化合物。该发明提出的一种氟丙酮酸酯类化合物的合成方法，制备了一种新型固体酸催化剂，其可以有效地用于催化合成氟丙酮酸酯。

现有技术中，一般在80℃以下反应，氟烷磺酸甲酯副反应少，但是由于反应温度低，氟烷磺酸甲酯的收率也较低，不能满足工业生产的要求。然而，如果提高反应温度，则会导致副反应的增加，进而影响产品的纯度。因此，氟磺酸甲酯粗品中含有氟磺酸等，常规的精馏、结晶等手段很难将氟磺酸含量降低至100ppm以下。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以氟磺酸为原料微反应合成氟磺酸甲酯的方法，该方法以氟磺酸为原料，化学反应在微通道反应器内连续完成，通过提高反应温度大幅降低了反应时间，即保证了氟烷磺酸甲酯生成时副反应少，又保证了较高的产品收率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种以氟磺酸为原料微反应合成氟磺酸甲酯的方法，该方法包括以下操作步骤：

S1、将原料氟磺酸与硫酸二甲酯分别经过柱塞泵及流量计加入到微混合器内进行混合，控制氟磺酸和硫酸二甲酯的摩尔比为(1-4):1；

S2、S1中的混合液进入微通道反应器，并在微通道反应器内反应完全，反应温度控制在89-95℃，混合液的流速控制在5-15mL/min；

S3、对S2得到的反应液减压精馏得到氟磺酸甲酯粗品，加入脱酸剂，在70-80℃的温度下搅拌30-100min，脱除微量的游离酸，过滤后得到产品。

本发明所述微混合器和微通道反应器均为市售产品。本发明中，主要发生如下反应：2CF₃SO₂OH+(CH₃O)₂SO₂---CF₃SO₂OCH₃+H₂SO₄，此外，碱性大孔吸附树脂经辐照后产生自由基和丙烯酸铈、丙烯酸铽在光引发剂作用下进行交联反应，生成含铈和铽的脱酸剂。

作为优选，所述S2中微通道反应器的通道直径为1.5-2.0mm，反应通量为20-40L/h。

作为优选，所述S3中脱酸剂加入量为原料氟磺酸质量百分比含量的2-7％。