六氟环氧丙烷的合成工艺研究

【摘要】六氟环氧丙烷(Hexafluoropropyleneepoxide,简称HFPO)是一种应用广泛的有机氟化工中间体。现有六氟环氧丙烷的合成工艺包括亲核氧化法、分子氧直接氧化法、电化学氧化法、碳酸盐-氯气氧化法等,工业生产主要以分子氧液相氧化法为主,但其高温高压反应条件和选择性低等特点导致HFPO价格昂贵,次氯酸钠氧化法对反应条件要求低、选择性高,本文改进和优化次氯酸钠氧化法合成工艺以期为工业生产提供理论参考。本文以次氯酸钠溶液为氧化剂水相,1,1,2-三氟三氯乙烷(简称F-113)为有机相,三辛基甲基氯化铵(简称TOMAC)为相转移催化剂进行两相液相工艺研究。首先进行反应溶剂的筛选和研究,考察六氟丙烯在1,1,2-三氟三氯乙烷(简称F-113)、氯仿、二氯乙烷和乙腈等溶剂中的溶解度和溶液对反应的影响,最终筛选F-113为反应较佳溶剂。随后考察物料加入方式对反应的影响,采用气相色谱对反应气体产物进行定性和定量分析,通过核磁共振分析鉴定反应水相中的副产物,提出NaF、CF3COONa、CF3COONa和CF3CFHCOONa的生成机理。通过比较直接加入方式、HFP缓慢加入方式和次氯酸钠水溶液缓慢加入方式,发现次氯酸钠水溶液缓慢加入方式的反应选择性达90%和大于收率80%。推测HFPO生成的反应机理,通过量子化学方法得到反应的中间体和过渡态,为提高HFPO的收率奠定理论基础。最后运用控制变量法对反应温度、催化剂用量、水相有机相体积比、NaOH用量和反应时间进行研究,结果表明使用F-113为反应有机相,使用次氯酸钠水溶液为氧化剂,有机相和次氯酸钠水溶液体积比为1,2.5g甲基三辛基氯化铵(占有机相质量的0.4%～0.5%)为催化剂,-12℃下2小时后反应转化率为91.3%,选择性为92.5%,收率为84.5%,选择性和收率高于分子氧液相氧化法。
【作者】戴思远；
【导师】陈志荣；
【作者基本信息】浙江大学，应用化学，2014，硕士
【关键词】六氟环氧丙烷；六氟丙烯；氧化；机理；

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