甲基磺醯氯CH<sub>3</sub>SO<sub>2</sub>Cl製備甲基磺醯氟CH<sub>3</sub>SO<sub>2</sub>F的方法
2024-03-04 02:08:15
專利名稱：甲基磺醯氯CH3SO2Cl製備甲基磺醯氟CH3SO2F的方法
技術領域：
本發明涉及一種製備甲基磺醯氟CH3S(^F的方法，特別涉及一種甲基磺醯氯 CH3S02C1製備甲基磺醯氟CH3S02F的方法，屬於精細化工領域。
背景技術：
甲基磺醯氟CH3S02F是精細化工領域中合成功能型新穎化工產品的重要基礎原 料，主要用作精細化工合成的原料和分析試劑，還用作電化學方法製備合成三氟甲基磺醯 氟的原料。 甲基磺醯氟，分子式為CH3S02F，分子量為98. 10，無色或微黃色液體，沸點為 123-124。C，相對密度(水=1.0)為1.35，飽和蒸氣壓(80°C )為5. 31kPa，不溶於水，溶於 乙醇、乙醚和無水氟化氫中。甲基磺醯氟性質穩定、可燃、具強腐蝕性、強剌激性，可致人體 灼傷、劇毒，受高熱分解產生有毒的腐蝕性氣體氟化氫。 甲基磺醯氯，分子式為CH3S02C1，分子量為114. 55，無色或微黃色液體，熔點 為-32t:，沸點為164t:，相對密度(水=1.0)為1.48，相對蒸氣密度(空氣=1.0)為3. 9， 飽和蒸氣壓為(53°C )1.60kPa，閃點為11(TC，不溶於水，溶於乙醇、乙醚和無水氟化氫中。 甲基磺醯氯性質穩定、可燃、劇毒，具強腐蝕性、強剌激性，可致人體灼傷，受高熱分解產生 有毒的腐蝕性氣體氯化氫。 氟化鉀，分子式為KF，分子量為58. 1，無色立方結晶，易潮解，熔點為858t:，沸點 為1505t:，相對密度(水=1)為2.48，不燃，極溶於水、氫氟酸、液氨，不溶於醇。在18t: 下，100g水中能夠溶解92. 3g氟化鉀。氟化鉀性質穩定，接觸酸或酸氣能產生有毒氣體氟化 氫。用作分析試劑、絡合物形成劑，及用於玻璃雕刻和食物防腐，還用作殺蟲劑、氟化劑等。
氟化氫氣體及無水氫氟酸的腐蝕性都非常強，對多數酸具有優良耐腐蝕的鉭、鈦、 鋯都不耐氫氟酸，不鏽鋼也不耐氫氟酸。 一切含矽的材料都不能用作氫氟酸的耐腐材料，因 為矽極易與氫氟酸反應，產生Si^氣體。金、鉬和銀對氫氟酸水溶液和無水氟化氫都有優 良的耐腐蝕性。銅、鎳和合金都耐氫氟酸和氟化氫氣體。塑料中聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、 聚苯乙烯、酚醛、環氧等對常溫的稀酸都有適當的耐腐蝕性，氯化聚醚和聚四氟乙烯能耐更 高的溫度。 HC1氣體及鹽酸的腐蝕性也很強，大多數金屬的標準電極電位都在氫標準電位之 下，所以材料與存在氫離子的鹽酸溶液接觸時，金屬離子迅速腐蝕以離子狀態進入溶液，氫 離子被還原以氣體放出，只有一些貴金屬，如鉭、鉬、金、銀等對鹽酸耐腐蝕。輸送鹽酸溶液 和氯化氫氣體的管道、閥、泵和鼓風機可用不透性石墨、酚醛、聚氯乙烯或其它塑料、硬橡膠 等製作，也可用橡膠和塑料襯裡的管道或鋼製設備。大量鹽酸的貯藏和運輸主要用橡膠襯 裡的貯槽和槽車。 如果HF氣體和氫氟酸中含有HC1氣體或鹽酸，對設備、管道材質的選擇更是難上 加難。因此在有機合成過程中，可先將CH3S(^C1中的氯由氟取代，即合成CH3S(^F，來避免和 改善這一狀況。
以CH3S02C1為原料製備合成CH3S02F的方法目前主要有兩種，第一種是CH3S02C1與
HF反應，第二種是CH3S02C1與KF HF反應，化學反應式分別為CH3S02C1+HF — CH3S03F+HC1CH3S02C1+KF FH — CH3S03F+KC1+HF 上述這兩種以CH3S02C1為原料製備合成CH3S02F方法的主要缺陷是在反應過程 中均使用了HF，這對於設備、管道的材質的選擇及產物的分離精製帶來了很大的困難，而且 產物的純度低，並且在HF水溶液中進行反應過程中，容易導致CH3S02C1和CH3S02F的水解反 應的發生，使產物CH3S02F的選擇性和收率降低。
發明內容
本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種製備方法簡單、製備成本低、設備 材質選擇容易、利於產物分離精製，用甲基磺醯氯CH3S02C1與氟化鉀KF反應製備甲基磺醯 氟CH^02F的方法。 實現上述目的的技術方案是一種甲基磺醯氯CH3S02C1製備甲基磺醯氟CH3S02F 的方法，是以甲基磺醯氯CH3S02C1為原料，所述方法步驟如下 在反應設備中，將水!120、氟化鉀KF和甲基磺醯氯CH3S02C1混合，或將氟化鉀KF水 溶液與甲基磺醯氯CH3S02C1混合，發生氟代反應，獲得產物甲基磺醯氟CH3S02F和副產物氯 化鉀KCl。 進一步，氟代反應中使用的物料甲基磺醯氯CH3S02C1和氟化鉀KF的摩爾比為 1.0 : 1. 2 3. 2，反應溫度為10°C 60°C。 進一步，氟代反應中使用的氟化鉀KF水溶液摩爾濃度為4. Omol/L 19. 4mol/L。
進一步，所述反應設備是釜式攪拌化學反應器、管式化學反應器或靜態混合器中 的任意一種。 本發明的化學反應方程式為
CH3S02C1+KF — CH3S02F+KC1 實現本發明需要的主要工藝設備為釜式攪拌化學反應器、管式化學反應器或靜 態混合器等化學反應設備。 採用上述技術方案的好處是本發明採用甲基磺醯氯CH3S02C1與氟化鉀KF水溶 液反應製備甲基磺醯氟CH3S02F，或甲基磺醯氯CH3S02C1與氟化鉀KF及水H20反應製備甲基 磺醯氟CH3S02F的工藝方法，本發明一改目前傳統的製備方法，在反應過程中使用了氟化鉀 KF，而避免使用氟化氫HF，這對於設備、管道的材質的選擇及產物的分離精製帶來了很大的 方便，製備方法簡單，同時大大減輕設備選型和材料選擇的難度，對設備要求不高，製備成 本低，反應速度快，反應時間短，甲基磺醯氯CH3S02C1和甲基磺醯氟CH3S02F的水解量少，產 物的選擇性和收率高，而且為反應產物的分離精製提供了非常有利的條件，有利於實現過 程的清潔生產，大幅度降低了製備成本，便於實現大規模工業化。
附圖為本發明的工藝流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細的說明。
實施例一 主要工藝設備為釜式攪拌化學反應器。 如圖所示，一種甲基磺醯氯CH3S02C1製備甲基磺醯氟CH3S02F的方法，所述工藝步 驟如下 將1125. 0g氟化鉀KF和2000ml水H20加入設有攪拌裝置和換熱裝置的3000ml 釜式攪拌化學反應器中，在攪拌條件和換熱條件下滴加1851. 9g甲基磺醯氯CH3S(^C1，通過 控制移熱速率和CH3S02C1的滴加速度，控制溫度10°C 6(TC，發生氟代反應，CH3S02C1滴 加完畢後，繼續保持攪拌狀態下反應時間15min，獲得粗產品甲基磺醯氟CH3S02F和副產物 氯化鉀KC1，反應後物料經過氣相色譜分析測定得到，甲基磺醯氯CH3S02C1的反應轉化率 > 90%，甲基磺醯氟CH3S02F的摩爾收率》85%。
實施例二 主要工藝設備為管式化學反應器。 如圖所示，一種甲基磺醯氯CH3S02C1製備甲基磺醯氟CH3S02F的方法，所述工藝步 驟如下 在室溫下，將12. 4mol/L氟化鉀KF的水溶液以1000ml和6. Omol甲基磺醯氯 CH3S02C1的比率關係進入管式化學反應器，操作絕對壓力為0. 5MPa，控制管式化學反應器 內的溫度20°C 40°C ，發生氟代反應，得到粗產品甲基磺醯氟CH3S02F和副產物氯化鉀KC1， 反應後物料經過氣相色譜分析測定得到甲基磺醯氯CH3S(^C1的反應轉化率^ 90%，甲基 磺醯氟CH3S02F的摩爾收率^ 92%。
實施例三 主要工藝設備為主要設備為靜態混合器。 如圖所示，一種甲基磺醯氯CH3S02C1製備甲基磺醯氟CH3S02F的方法，所述工藝步 驟如下 在室溫下，將19. 4mol/L氟化鉀KF的水溶液以2000ml和6. lmol甲基磺醯氯 CH3S02C1的比率關係進入靜態混合器，操作絕對壓力為l.OMPa，絕熱條件下發生氟代反應， 反應物料的出口溫度50°C 6(TC，獲得產物甲基磺醯氟CH3S0f和副產物氯化鉀KC1。反 應後物料經過氣相色譜分析測定得到甲基磺醯氯CH3S02C1的反應轉化率^ 99%，甲基磺 醯氟CH3S02F的摩爾收率^ 96%。
實施例四 主要工藝設備為釜式攪拌化學反應器。 如圖所示，一種甲基磺醯氯CH3S02C1製備甲基磺醯氟CH3S02F的方法，所述工藝步 驟如下 19. 4mol/L氟化鉀KF的水溶液1000ml加入設有攪拌裝置和換熱裝置的3000ml釜 式攪拌化學反應器中，在攪拌條件和換熱條件下滴加6. lmol甲基磺醯氯CH3S(^C1，通過控 制移熱速率和CH3S02C1的滴加速度，控制溫度10°C 3(TC，發生氟代反應，CH3S0^1滴加完 畢後，繼續保持攪拌狀態下反應時間20min，獲得粗產品甲基磺醯氟CH3S02F，同時有副產物 氯化鉀KC1結晶析出。反應後物料經過氣相色譜分析測定得到，甲基磺醯氯CH3S02C1的反應轉化率^ 85%，甲基磺醯氟CH3S02F的摩爾收率^ 80%。
實施例五 主要工藝設備為管式化學反應器。 如圖所示，一種甲基磺醯氯CH3S02C1製備甲基磺醯氟CH3S02F的方法，所述工藝步 驟如下 在室溫下，將4. 0mol/L氟化鉀KF的水溶液以1000ml和3. 3mol甲基磺醯氯 CH3S02C1的比率關係進入管式化學反應器，操作絕對壓力為0. 5MPa，控制管式化學反應器 內的溫度10°C 20°C ，發生氟代反應，得到粗產品甲基磺醯氟CH3S0f和副產物氯化鉀KCl， 反應後物料經過氣相色譜分析測定得到甲基磺醯氯CH3S(^C1的反應轉化率^ 90%，甲基 磺醯氟CH3S02F的摩爾收率^ 92%。 除上述各實施例，本發明的實施方案還有很多，凡採用等同或等效替換的技術方 案，均在本發明的保護範圍之內。
權利要求
一種甲基磺醯氯CH3SO2Cl製備甲基磺醯氟CH3SO2F的方法，是以甲基磺醯氯CH3SO2Cl為原料，其特徵在於所述方法步驟如下在反應設備中，將水H2O、氟化鉀KF和甲基磺醯氯CH3SO2Cl混合，或將氟化鉀KF水溶液與甲基磺醯氯CH3SO2Cl混合，發生氟代反應，獲得產物甲基磺醯氟CH3SO2F和副產物氯化鉀KCl。
2. 根據權利要求1所述的甲基磺醯氯CH3S02C1製備甲基磺醯氟CH3S02F的方法，其特 徵在於氟代反應中使用的物料甲基磺醯氯CH3S(^C1和氟化鉀KF的摩爾比為1.0 : 1.2 3. 2，反應溫度為10°C 60°C。
3. 根據權利要求1所述的甲基磺醯氯CH3S02C1製備甲基磺醯氟CH3S02F的方法，其特 徵在於氟代反應中使用的氟化鉀KF水溶液摩爾濃度為4. Omol/L 19. 4mol/L。
4. 根據權利要求1所述的甲基磺醯氯CH3S02C1製備甲基磺醯氟CH3S02F的方法，其特徵 在於所述反應設備是釜式攪拌化學反應器、管式化學反應器或靜態混合器中的任意一種。
全文摘要
一種甲基磺醯氯CH3SO2Cl製備甲基磺醯氟CH3SO2F的方法，是以甲基磺醯氯CH3SO2Cl為原料，所述方法步驟如下在反應設備中，將水H2O、氟化鉀KF和甲基磺醯氯CH3SO2Cl混合，或將氟化鉀KF水溶液與甲基磺醯氯CH3SO2Cl混合，發生氟代反應，獲得產物甲基磺醯氟CH3SO2F和副產物氯化鉀KCl。本發明的好處是反應速度快，反應時間短，甲基磺醯氯CH3SO2Cl和甲基磺醯氟CH3SO2F的水解量少，產物的選擇性和收率提高，而且為反應產物的分離精製提供了非常有利的條件，有利於實現過程的清潔生產，大幅度降低了製備成本，便於實現大規模工業化。
文檔編號C07C309/80GK101747237SQ20081024362
公開日2010年6月23日 申請日期2008年12月11日 優先權日2008年12月11日
發明者司宗飛, 徐曉強, 沙紅霞, 王雅瓊, 舒亞飛, 蔣德生, 許堅, 許文林, 陶榮輝 申請人:張家港市國泰華榮化工新材料有限公司;揚州大學