[发明专利]催化氟化制备氟氧基三氟甲烷

说明书

本发明属氟化合物制备领域，涉及一种化合物-氟氧基三氟甲烷（分子式为CF₃OF）的制备方法。

CF₃OF是一种较为特殊的氟化合物，1948年K.B.Kellogg等人在J.Am.Chem.Soc.上首次披露。该化合物可以作为氟化学研究的特殊化学品，也是为合成特种氟聚合物是最重要单体-全氟甲基乙烯基醚（CF₃OCF＝CF₂）的重要原料。它的制备方法一直很不完善，经逐步改进至1966年G.H.Cady等在：“Inorganic Syntheses”VolⅧ上发表题为“Trifluoromethyl Hypofluorite”论文之时，方公开了能稳定、有效、可靠地制备出CF₃OF的方法。该方法是以一氧化碳（CO）和氟（F₂）为原料，经一段氟化、二段热氟化反应制备CF₃OF，一、二段氟化皆在空管反应器中进行，化学反应式如下：

二段热氟化反应时不可避免地伴随有副反应：

为抑制副反应（3），该方法采用过量的F₂，所得产物用液氧冷阱收集，在该温度下抽真空以除去多余的F₂，再于该温度下过滤除去凝成固体的COF₂和CF₃OOCF₃，最后得CF₃OF产物。

CF₃OF是合成CF₃OCF＝CF₂的最重要的原料，用其制备CF₃OCF＝CF₂时，首先是用其与二氯二氟乙烯（CFCl＝CFCl）气相加成反应得CF₃OCFClCF₂Cl。对“加成”反应研究发现，该反应是一种快速反应，反应原料CF₂OF中绝对不能含F₂，否则反应将彻底失败，根本得不到目的产物。对反应（2）、（3）化学平衡条件深入研究发现，（2）、（3）皆为放热可逆反应，在能有效反应的温度下（如文献所述350℃），无论是否采用过量F₂的配比，均由于受平衡限制使得产物中不可避免地含有未反应的原料F₂。为了除去F₂，必须有分离工序。前述方法的分离工序已相当繁琐，但由于此分离仅是在一次平衡下进行，还达不到“加成”反应对CF₃OF的质量要求，尚须采取再分离措施方能制得可用于“加成”反应的CF₃OF，这样不仅工序复杂，而且目的产物CF₃OF损失亦较多，其利用率明显降低。

本发明的目的就是要寻求一种改进的制备方法，使制备出的CF₃OF不含F₂，不经分离便可直接用于“加成”反应，从而简化操作并提高CF₃OF的产率和利用率。