Способ получения перфтордодекана

Изобретение относится к способу получения перфтордодекана, который осуществляется гомосочетанием 1-иодперфторгексана, проводимым в присутствии трифенилфосфина при мольном соотношении 1-иодперфторгексана к трифенилфосфину, равном 1.05-2.1:1 при кипячении реакционной смеси в течение 15-19 часов в атмосфере аргона. Затем проводится разбавление реакционной смеси толуолом, фильтрация осадка и промывка его толуолом, и затем последовательная обработка выделенного толуольного раствора водным раствором разбавленной соляной кислоты, затем разбавленным водным раствором гидроокиси натрия и водой до установления нейтрального рН, и последующее концентрирование раствора при пониженном давлении, и перегонка при 175-180°С. Технический результат – получение чистого продукта с высоким выходом. 4 пр.

 

Предлагаемое изобретение относится к способам получения перфторалканов, в частности перфтордодекана, которые могут быть использованы для создания смазок, изоляционных материалов, а также в медицине.

Так при производстве хладагентов широко применяются фреоны (R-14, R-116, R-218, R-C318), в составе специальных растворителей для фторорганических соединений применяются такие фторалканы, как перфторгексан и перфтороктан.

Наибольший интерес для рассматриваемого объекта представляет применение перфторалканов, и непосредственно перфтордодекана, в медицине в качестве контрастных агентов в МРТ-диагностике в составе наноэмульсий (US 2012088261 (A1), C12Q 1/02, 2012).

Перфторалканы, как известно, представляют собой алканы, в которых атомы водорода полностью замещены атомами фтора. Объектом предлагаемого изобретения является перфтордодекан, имеющий следующую структурную формулу:

Одним из известных методов получения перфторалканов является метод прямого фторирования фтором, осуществляемый в среде гелия, что, в свою очередь, способствует понижению температуры реакции (Современные методы фторирования органических соединений, Г.Г. Фурин, А.А. Файзильберг, Москва, Наука, 2000, 239 стр.). Основной недостаток данного метода - это опасность его осуществления из-за использования высоко реакционноспособного фтора. В качестве фторирующего агента при получении перфторалканов фторированием алканов также предлагается использовать трифторид кобальта (Haszeldine R.N.; Smith F.; Journal of the Chemical Society; (1950); p. 3617-3621). Но из-за труднодоступности трифторида кобальта данный процесс является неэкономичным и промышленно вряд ли осуществимым.

Наиболее применимым методом синтеза перфторалканов является метод, основанный на реакции нуклеофильного замещения галогена перфторалкилгалогенидов. Этот метод применен в известном способе (CN 105481637, С07С 17/20, 2015) и рассматривается, в том числе на примере синтеза перфтордодекана. В цитируемом способе для синтеза перфтордодекана в качестве исходного перфторалкилгалогенида используется перфтордодецилбромид, а в качестве фторирующего реагента используется фторид натрия, предварительно обработанный фтор-азотной газовой смесью под давлением. Исходный перфтордодецилбромид добавляют к фториду натрия в молярном соотношении, соответственно равном 0,5-1:1, и реакцию проводят в растворе диоксана при 150-200°С в течение 5-10 часов. Целевой перфторалкан выделяют перегонкой. Основные недостатки данного способа заключаются в использовании высоко реакционноспособного фтора и довольно жестких условий проведения реакции (высокое давление и высокая температура).

Еще один метод, применямый для синтеза перфторалканов, это метод гомосочетания. Он применен в другом известном способе получения перфторалканов, включая перфтордодекан (CN 102643157, С07С 17/269, 2012). В этом способе реакцию гомосочетания перфторалкилгалогенидов предлагается осуществлять в среде уксусного ангидрида в присутствии магниевого, медного или цинкового порошка. Для этого перфторалкил йодид растворяют в уксусном ангидриде в молярно-объемном соотношении 1:40 моль/мл - 1:150 моль/мл, добавляют металлический порошок (магния или меди, или цинка) в молярном соотношении к перфторалкил иодиду, равном 0.6-1:1 и нагревают реакционную массу при 60°С-90°С в течение 3-5 часов. Получаемый перфторалкан выделяют перегонкой при пониженном давлении. Недостаток рассматриваемого способа - использование пожароопасных металлических порошков и уксусного ангидрида, который относится к прекурсорам наркотических средств.

Метод гомосочетания применяется и в способе получения перфтордодекана из перфторгексилиодида, осуществляемом в присутствии кадмия в растворе ацетонитрила (Nair, Haridasan K.; Burton, Donald J.; Journal of Fluorine Chemistry; vol. 60; nb. 1; (1993); p. 1-12). Процесс синтеза, согласно цитируемой публикации, проводят по следующей схеме: к суспензии порошкообразного кадмия в ацетонитриле при перемешивании в атмосфере азота добавляют перфторгексилиодид в количестве, соответствующем мольному соотношению последнего к кадмию, равном 0.896:1, затем полученную реакционную массу кипятят 30-35 минут, охлаждают до комнатной температуры и добавляют в смесь 1,1,2-трифтор-1,2,2,-трихлорэтана с 2-х молярной соляной кислотой, после чего перемешивают и отфильтровывают выпавший осадок, а фильтрат отделяют от водного слоя, концентрируют на роторном испарителе и полученный твердый продукт подвергают возгонке при температуре 50°С/0.005 мм рт.ст. Для охлаждения приемника при сублимации используется смесь сухого льда с изопропанолом. Выход перфтордодекана 67%.

Основной недостаток данного способа - это использование в процессе высокотоксичного кадмия, а также 1,1,2-трифтор-1,2,2,-трихлорэтана (CFCl2CF2Cl) в качестве экстрагента и пожароопасного ацетонитрила. Кроме того, способ трудоемок из-за использования стадии возгонки при высоком вакууме (0.005 мм рт.ст).

Целью предлагаемого способа является устранение указанных выше недостатков аналогов и разработка технологичного процесса, удовлетворяющего требованиям по безопасности и экологии, а также обеспечивающего получение чистого перфтордодекана с высоким выходом.

Для достижения вышеназванной цели предлагается Способ получения перфтордодекана гомосочетанием 1-иодперфторгексана, осуществляемый в присутствии трифенилфосфина при мольном соотношении 1-иодперфторгексана к трифенилфосфину, равном 1.05-2.1:1, при кипячении реакционной смеси в течение 15-19 часов в атмосфере аргона с последующим разбавлением ее толуолом, фильтрацией осадка и промывкой его толуолом, затем последовательной обработкой выделенного толуольного раствора водным раствором разбавленной соляной кислоты, разбавленным водным раствором гидроокиси натрия и водой до установления нейтрального рН, последующим концентрированием раствора на роторном испарителе и перегонкой при 175-180°С.

В предлагаемом способе, в отличие от прототипа, гомосочетание протекает в присутствии трифенилфосфина, играющего роль акцептора атомов иода. Отличие предлагаемого способа от прототипа заключается в том, что основная стадия процесса осуществляется в отсутствии растворителя, в то время как в способе-прототипе процесс на всех стадиях осуществляется с использованием растворителей (1,1,2-трифтор-1,2,2,-трихлорэтана и ацетонитрила). Толуол в качестве растворителя в предлагаемом способе используется только на стадии обработки реакционной смеси.

При выборе оптимальных условий осуществления предлагаемого способа были осуществлены другие варианты реакционной среды при использовании таких растворителей как диоксан или толуол при сохранении других условий процесса. Но в обоих случаях был выделен практически только исходный продукт-иодперфторгексан.

Существенную роль на эффективность предлагаемого способа оказывают температурно-временные режимы: кипячение реакционной смеси в течение 15-19 часов; а также изменение соотношения реагентов. Так при осуществлении реакции в течение 10 часов выход конечного продукта снижается до 52%, что подтверждено дополнительным примером.

Процесс осуществляется в атмосфере аргона для предотвращения протекания побочных процессов.

При соблюдении всех признаков способа получается продукт с температурой плавления 75-77°С и выходом 88-93%. Строение и степень чистоты целевого продукта подтверждены данными 19F ЯМР:

19F-NMR (283 MHz, CDCl3) δ, m.d: -80.62--80.94 (m, 3F), -111.20 (t, J=15.5 Hz, 2F), -121.19--121.76 (m, 4F), -122.58--123.03 (m, 2F), -126.12 (m, 2F).

Ниже предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

Раствор 7.87 г (30.00 ммоль) трифенилфосфина в 14.05 г (31.50 ммоль) 1-иодперфторгексана (мольное соотношение 1:1,05) перемешивают при кипячении с обратным холодильником в атмосфере аргона. Реакцию проводят в течение 19 часов, после чего добавляют толуол (80 мл) к реакционной смеси. Полученное твердое вещество отфильтровавают, промывают два раза толуолом и выделяют трифенилфосфин дийодид (Ph3PI2) (8.87 г, 64%). Затем органический слой последовательно промывают 5%-ной соляной кислотой, затем 5%-ной гидроокисью натрия NaOH и водой до нейтрального рН, после чего концентрируют на роторном испарителе. Полученный маслообразный продукт перегоняют при 175-180°С и получают перфтордодекан в виде белого твердого вещества (8.83 g, m. p. 75-77°С). Выход 93%.

Пример 2. Процесс синтеза проводят аналогично примеру 1, но только реакцию гомосочетания проводят в течение 15 часов, после чего добавляют толуол и обрабатывают реакцию как в примере 1, выход перфтордодекана - 8.46 гр (89%).

Пример 3

Раствор 5.25 г (20.00 ммоль) трифенилфосфина в 18.73 г (42.00 ммоль) 1-иодперфторгексана (мольное соотношение 1:2.1) перемешивают при кипячении с обратным холодильником в атмосфере аргона. Реакцию проводят в течение 15 часов, после чего добавляют толуол (80 мл) к реакционной смеси. Полученное твердое вещество отфильтровают, промывают два раза толуолом. Затем органический слой последовательно промывают 5%-ной соляной кислотой, затем 5%-ной гидроокисью натрия NaOH и водой до нейтрального рН, после чего концентрируют на роторном испарителе. Полученный маслообразный продукт перегоняют при 175-180°С и получают перфтордодекан в виде белого твердого вещества (8.69 г, т. пл. 75-77°С). Выход 68%.

Пример 4

Раствор 5.25 г (20.00 ммоль) трифенилфосфина в 18.73 г (42.00 ммоль) 1-иодперфторгексана (мольное соотношение 1:2.1) перемешивают при кипячении с обратным холодильником в атмосфере аргона. Реакцию проводят в течение 10 часов, после чего добавляют толуол (80 мл) к реакционной смеси. Полученное твердое вещество отфильтровавают, промывают два раза толуолом. Затем органический слой последовательно промывают 5%-ной соляной кислотой, затем 5%-ной гидроокисью натрия NaOH и водой до нейтрального рН после чего концентрируют на роторном испарителе. Полученный маслообразный продукт перегоняют при 175-180°С и получают перфтордодекан в виде белого твердого вещества (6.71 г, т. пл. 75-77°С). Выход 52%.

Данный пример приводится для обоснования интервала времени (15-19 часов), выбранного для оптимального проведения процесса гомосочетания. Как видно из последнего примера, в случае проведения стадии синтеза в течение 10 часов, при сохранении всех остальных параметров процесса, происходит резкое снижение выхода целевого продукта (до 52%).

Способ получения перфтордодекана гомосочетанием 1-йодперфторгексана, отличающийся тем, что процесс гомосочетания осуществляется в присутствии трифенилфосфина при мольном соотношении 1-йодперфторгексана к трифенилфосфину, равном 1.05-2.1:1, при кипячении реакционной смеси в течение 15-19 часов в атмосфере аргона с последующим разбавлением ее толуолом, фильтрацией осадка и промывкой его толуолом, и затем последовательной обработкой выделенного толуольного раствора водным раствором разбавленной соляной кислоты, затем разбавленным водным раствором гидроокиси натрия и водой до установления нейтрального рН, последующим концентрированием раствора на роторном испарителе, и перегонкой при 175-180°С.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу получения пентафторэтана, включающему синтез гидродифтортрихлорэтана (R 122) путем взаимодействия 1,1-дифторэтана с хлором при повышенной температуре и давлении, близком к атмосферному, отделение продуктов синтеза от хлористого водорода, выделение фракций, выкипающей ниже температуры кипения R 122, которую возвращают на хлорирование, и фракции R 122, которую контактируют с фтористым водородом при температуре 320-420°С, давлении 0,1-0,5 МПа и времени контакта 10-60 с.

Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности и раскрывает способ определения стабильности эмульсий типа вода/масло, содержащих перфторуглероды в качестве дисперсионной среды.

Изобретение относится к способу получения 1,1-дифторэтана, включающему жидкофазное фторирование винилхлорида фтористым водородом в присутствии четыреххлористого олова, дистилляцию продуктов фторирования в присутствии безводного фтористого водорода с отбором в легкую фракцию хлористого водорода, сырца 1,1-дифторэтана и частично фтористого водорода с содержанием фтористого водорода от 0,3 до 3% мол.

Изобретение относится к фторированной структурированной органической пленке (СОП) и способу получения такой пленки. СОП содержит множество сегментов, включающих, по меньшей мере, сегменты первого типа, и множество линкеров, включающих, по меньшей мере, линкеры первого типа, образующих ковалентную органическую структуру, и представляющие собой ковалентную связь, отдельный атом или группу ковалентно связанных атомов.

Изобретение относится к способу получения соединения формулы CF3CHFCH2X, где X представляет собой Cl или F, включающему контактирование 3,3,3-трихлорпропена (1243zf) с соединением формулы АВ, выбранным из Cl2, Br2, I2, ClF, ClBr и ICl, и HF в присутствии цинкхромового катализатора с образованием соединения формулы CF3CHFCH2X.

Изобретение относится к тройной азеотропоподобной композиции для получения 1-хлор-3,3,3-трифторпропилена, содержащей от около 24 до около 45% по весу 1,1,1,3,3-пентафторпропана, от около 42 до 65% по весу 1-хлор-3,3,3-трифторпропилена и от 0,5 до около 22% по весу фтористого водорода.
Изобретение относится к способу получения фторангидрида дифтор(фторсульфат)уксусной кислоты при нагревании перфтораллилфторсульфата в реакторе до температуры 175-220°С, подаче в реактор кислорода в количестве, превышающем расчетное для окисления двойной связи перфтораллилфторсульфата в 2-5 раз, и выдержке реакционной смеси в температурном режиме 175-220°С в течение 2-5 часов.

Изобретение относится к устройству для очистки тетрафторметана. .

Изобретение относится к вариантам получения 2,3,3,3-тетрафторпропена (1234yf). .

Изобретение относится к вариантам способа получения фторированного алкана. .
Изобретение относится к области обращения с газообразными радиоактивными отходами на атомных электростанциях и других ядерных установках, а более конкретно к способам приготовления твердого гранулированного реактива с радиоактивным изотопом йода для получения газообразного радиоактивного метилиодида с целью его применения при проведении испытаний йодных фильтров «на месте» в системах вентиляции, важных для безопасности атомных станций.
Изобретение относится к способу получения 1,1-дибром-1-фторэтана, включающему стадию A взаимодействия 1,1-дибромэтилена с фтористым водородом в присутствии амина с получением 1,1-дибром-1-фторэтана.
Изобретение относится к способу получения α-йодперфторалканов и α,ω-дийодперфторалканов с общей формулой:(I) A(C2F4)nI, где: A выбирают из F, CF3 и I, и n является целым числом больше чем 1, при условии, что когда A представляет собой F, то n является целым числом, равным или больше чем 1, включающий нагревание смеси M1, содержащей: соединение, выбираемое из I2, CF3I, CF3CF2I и C2F4I2; тетрафторэтилен; и CO2; при температуре, равной или выше чем 130°С.
Изобретение относится к способу фторирования, включающему чередующиеся реакционные стадии и стадии регенерации, в котором реакционные стадии включают взаимодействие хлорированного соединения с фтористым водородом в газовой фазе в присутствии катализатора фторирования с получением фторированного соединения, и стадии регенерации включают контакт катализатора фторирования с содержащим окислитель газовым потоком.

Изобретение относится к способу получения пентафторэтана, включающему синтез гидродифтортрихлорэтана (R 122) путем взаимодействия 1,1-дифторэтана с хлором при повышенной температуре и давлении, близком к атмосферному, отделение продуктов синтеза от хлористого водорода, выделение фракций, выкипающей ниже температуры кипения R 122, которую возвращают на хлорирование, и фракции R 122, которую контактируют с фтористым водородом при температуре 320-420°С, давлении 0,1-0,5 МПа и времени контакта 10-60 с.

Изобретение относится к способу получения 1,1-дифторэтана, включающему жидкофазное фторирование винилхлорида фтористым водородом в присутствии четыреххлористого олова, дистилляцию продуктов фторирования в присутствии безводного фтористого водорода с отбором в легкую фракцию хлористого водорода, сырца 1,1-дифторэтана и частично фтористого водорода с содержанием фтористого водорода от 0,3 до 3% мол.

Изобретение относится к области химической промышленности, к способу активации хромсодержащих катализаторов, которые могут использоваться в реакциях газофазного фторирования галогенированных углеводородов.

Изобретение относится к способу каталитического фторирования в жидкой фазе продукта 1,1,1,2,3-пентахлорпропана и/или 1,1,2,2,3-пентахлорпропана в продукт 2-хлор-3,3,3-трифторпропен в присутствии катализатора и растворителя путем добавления HF в органическую фазу, состоящую из 1,1,1,2,3-пентахлорпропана и/или 1,1,2,2,3-пентахлорпропана, катализатора и растворителя, свободную от HF.
Изобретение относится к способу фторирования для получения фторолефина, включающему предварительную стадию активации, которая включает приведение в контакт катализатора фторирования с содержащим окислитель газовым потоком, который не содержит фтористый водород, и чередующиеся реакционные стадии и стадии регенерации, в котором реакционные стадии включают взаимодействие хлорированного соединения с фтористым водородом в газовой фазе в присутствии катализатора фторирования с получением фторированного соединения, и стадии регенерации включают контакт катализатора фторирования с содержащим окислитель газовым потоком.

Изобретение относится к способу каталитического фторирования в газовой фазе продукта 1,1,1,2,3-пентахлоропропана и/или 1,1,2,2,3-пентахлоропропана в продукт 2,3,3,3-тетрафторопропена.

Изобретение относится к способу получения перфтордодекана, который осуществляется гомосочетанием 1-иодперфторгексана, проводимым в присутствии трифенилфосфина при мольном соотношении 1-иодперфторгексана к трифенилфосфину, равном 1.05-2.1:1 при кипячении реакционной смеси в течение 15-19 часов в атмосфере аргона. Затем проводится разбавление реакционной смеси толуолом, фильтрация осадка и промывка его толуолом, и затем последовательная обработка выделенного толуольного раствора водным раствором разбавленной соляной кислоты, затем разбавленным водным раствором гидроокиси натрия и водой до установления нейтрального рН, и последующее концентрирование раствора при пониженном давлении, и перегонка при 175-180°С. Технический результат – получение чистого продукта с высоким выходом. 4 пр.

Наверх