五氟碘乙烷的制备

赵淑娟 宿梅香 郝香云 张 宁

(山东华氟化工有限责任公司，山东 济南 250031)

五氟碘乙烷的制备

赵淑娟 宿梅香 郝香云 张 宁

(山东华氟化工有限责任公司，山东 济南 250031)

总结了国内外五氟碘乙烷的合成工艺，并提出了一种工艺简单、成本低、易于操作的合成方法。

1,2-二碘四氟乙烷；五氟碘乙烷；制备

0 前言

随着科技的进步，含氟化合物在表面活性剂、农药、医药中间体等众多精细化工领域得到了广泛的应用。由五氟碘乙烷衍生成的精细化学品的使用范围不断扩大，尤其是在氟表面活性剂、氟整理剂、含氟医药中间体等方面[1]，因此使得对五氟碘乙烷合成方法的研究备受关注。

1 国内外五氟碘乙烷的合成工艺

介绍几种国内外主要的合成五氟碘乙烷的工艺，并介绍各自的优缺点。

Petrov V.A等人用四氟乙烯、ICl及HF反应合成五氟碘乙烷，以ICl和HF取代IF5，从原料上保证了工艺的稳定性，且原料易得，收率比较高，但反应时间长，不利于工业化生产[2-4]。

2000年，法国Atofina公司申请了一项关于新型合成五氟碘乙烷的专利，即将五氟乙烷(C2F5H)和I2组成的混合气体，流经碱金属(碱土金属盐/载体)催化剂层，在其催化下反应，可以得到C2F5I、CF3I等气态混合物。经多步分离可以获得产品C2F5I和CF3I。通过改变反应条件，如催化剂活性组分、反应温度及空速等可以实现产物组成比例的调节，可以使C2F5H与I2的反应向C2F5I转化[5-6]，反应式如下：

该法为五氟碘乙烷的合成提供了一种新的研究思路，如需工业化生产还需进一步研究。

以四氟乙烯(TFE)和五氟化碘为基本原料的合成方法目前较受青睐。此工艺以TFE、I2、IF5为基本原料进行混合反应，在金属氟化物催化剂的作用下生成五氟碘乙烷，反应式如下：

该反应在高压釜中进行，碘随五氟化碘加入或以热四氟乙烯蒸汽载带的形式引入，为间歇式反应。催化剂为Nb、SbF3、SbF5、MoF6、金属卤化物如TiCl4、ZrCl4或VF5等， 锑的氟化物最为常用。控制一定的反应温度及压力，当反应压力不再下降时，即反应结束。此反应也可采用连续反应，即碘溶解在五氟化碘中，所得溶液连续性地送入直立泡罩塔反应器，泡罩塔内有五氟化碘，塔底有四氟乙烯进料管。产品经过气化、冷凝收集，此反应的优点是流程短，反应时间少，产品纯度及收率比较高，缺点是原料中五氟化碘的纯度对反应影响较大，五氟化碘有剧毒且为强酸性介质，对安全防护和设备防腐要求较高[7]。

巨化集团技术中心耿为利介绍了以1,2-二碘四氟乙烷为原料制备五氟碘乙烷，一种方法的反应式如下：

该方法中五氟化碘为有毒物质且国内在五氟化碘生产上存在工艺技术瓶颈，能够进行工业生产的企业不多，不能满足相关产业需求。另一种方法的反应式如下：

该方法的催化剂使用含氧酸或含氧的卤酸或卤盐酸，具有不稳定性，容易引起爆炸，不利于工业生产。

2 实验部分

本实验是以碘单质和四氟乙烯反应生成1,2-二碘四氟乙烷后，1, 2-二碘四氟乙烷和无水氟化氢在催化剂作用下反应制备五氟碘乙烷。本实验分1, 2-二碘四氟乙烷的制备和五氟碘乙烷的制备两个步骤。

实验原料：碘，纯度≥99.8%，分析纯，天津北联精细化学品开发有限公司；四氟乙烯，纯度≥99.99%，山东华氟化工有限责任公司自产；氟化氢，纯度>99.99%，工业级，浙江凯圣氟化学有限公司；三氟三氯乙烷，纯度>99%，分析纯，上海晶沪化工有限公司；1,2-二溴四氟乙烷，纯度>97%，试剂级，上海瀚思化工有限公司；三氯甲烷，纯度>99%，试剂级，国药集团化学试剂有限公司；H5IO6(高碘酸)，纯度>99%，试剂级，国药集团化学试剂有限公司；NaClO3(氯酸钠)，纯度>99%，试剂级，国药集团化学试剂有限公司；SbFxCly，山东华氟化工有限责任公司自产。

2.1 1，2-二碘四氟乙烷的制备

经过多次试验，采用光化学常温常压反应和高压釜反应等方法，以及通过更换不同的溶剂反应，得出最佳的制备1,2-二碘四氟乙烷的方法。

2.1.1 合成方法

以碘单质和四氟乙烯为原料，在溶剂存在条件下，通过一定的条件使之反应生成二碘四氟乙烷，反应式如下：

2.1.2 合成步骤

将单质碘和催化剂加入高压釜中，对高压釜进行抽空置换，保证反应环境中无氧气，加入溶剂搅拌升温，升温不超过150 ℃，向高压釜中通入四氟乙烯单体，维持釜压在0.4～1.6 MPa范围内，当釜压不再下降时即反应结束，降温出料。更换不同的溶剂重复上述实验，不同溶剂的反应情况见表1。

表1 溶剂对反应的影响

从表1可以看出，使用1, 2-二碘四氟乙烷为溶剂时反应产率最高，且反应时间短，生产效率最高。以产品1, 2-二碘四氟乙烷本身为溶剂更有利于反应进行，同时由于溶剂和产品为同一种物质，使得产品在精馏纯化时更加容易，高效且合成工艺短，操作方便，利于工业生产。因此，用1,2-二碘四氟乙烷为溶剂是最有利的制备方法。

2.2 五氟碘乙烷的制备

以二碘四氟乙烷和无水氟化氢为原料制备五氟碘乙烷。

2.2.1 合成方法

以二碘四氟乙烷为原料与无水氟化氢反应，在一定的条件下生成五氟碘乙烷。

2.2.2 合成步骤

高压釜抽空后加入原料二碘四氟乙烷和催化剂，搅拌升温不超过90 ℃，加入无水氟化氢，保持压力在0.5～1.0 MPa范围内，每反应100 g二碘四氟乙烷需要的时间小于2.5 h，反应结束后，降温至50 ℃以下，收集五氟碘乙烷于冷阱中。该过程产率达到87%以上，产品纯度达到98.5%以上。

本步骤的优点为选用五氯化锑或锑的氟氯化物SbFxCly(x,y为0～5的整数)为催化剂，与使用含氧酸或含氧的卤酸或卤盐酸为催化剂时对反应的影响比较见表2。

表2 催化剂对反应的影响

由表2可见，采用催化剂SbFxCly，反应产率和时间皆不处于劣势。本实验选用的催化剂使用安全，排除了爆炸隐患，且反应周期短，设备简单，反应条件温和，易于操作。

以上两步反应可连续进行，即在同一个设备内反应，分两个阶段加入催化剂，中间调节每步反应的反应条件，使得本实验步骤更加简单，避免中间产物的接触，反应更加安全。

3 结束语

本实验反应步骤中第一步以1,2-二碘四氟乙烷为溶剂制备1,2-二碘四氟乙烷，溶剂和产品为同一种物质，在精馏纯化时更加容易、高效且合成工艺短，操作方便；第二步选用锑的氟氯化合物为催化剂增加反应安全性，排除了爆炸隐患，同时保持较高的产率。本实验反应条件温和，仪器设备简单，原料易得，反应更具安全性，具有一定的工业化价值。

[1] 张建春. 全氟碘烷的合成及应用前景[J]. 化工中间体， 2003, 14: 25-26, 29.

[2]耿为利. 五氟碘乙烷的合成方法[J]. 浙江化工, 2007,38(6): 16-17, 24.

[3]Petrov V A. Lewis acid catalyzed conjugated iodofluorination of fluoroolefins： US, 5481028 [P]. 1996-01-02.

[4]DuPont(US). Process for the preparation of perfluoroally iodide： WO, 9504020[P]. 1995-02-09.

[5]Sage J M. Synthesis of trifluoromethyl iodide and/or pentafluoroethyl iodide by vapor phase reaction of e.g. pentafluoroethane and iodine in presence of alkali or alkaline earth salt catalyst： FR, 2794456 [P]. 2000-12-08.

[6]余考明. 全氟乙基碘制备新型工艺[J]. 化工新材料，2003, 31(10)： 13-14.

[7]寇鸿飞. 五氟碘乙烷的气相催化合成技术研究[D]. 南京： 南京理工大学， 2009.

2016年《有机氟工业》征订启事

《有机氟工业》为中国氟硅有机材料工业协会(氟)、化工部有机氟材料技术开发中心和上海市有机氟材料研究所共同编辑出版的一本有机氟专业性科技期刊。国内连续出版物号CN 31-1631/TQ，国际连续出版物号ISSN 1671-671X。主要报导国内外有机氟基础原料、氟精细化学品、有机氟高分子材料等的科学研究、开发成果与进展、生产、加工、应用、安全环保、三废利用、经营管理、体制改革、技术改造等方面的新技术、新经验及技术讲座、企业动态和市场信息、专利文摘等。可供领导机关、科研设计、大专院校、工厂企业等单位的管理干部、工程技术人员阅读参考。

《有机氟工业》主要栏目有：科学研究与技术开发、专论与综述、分析与测试、加工与应用等。

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Preparation of Pentafluoroethyliodide

Zhao Shujuan, Su Meixiang, Hao Xiangyun, Zhang Ning

(Shangdong Huafu Fluoro-chemical Co., Ltd., Jinan 250031, China)

Several synthetic methods of pentafluoroethyliodide were summarized and a new preparation method which was simple, low-cost and operated conveniently was presented.

1, 2-diiodotetrafluoroethane; pentafluoroethyliodide; preparation

赵淑娟(1985—)，女，学士，助理工程师，从事有机氟工艺的研究工作。