・30・ 有机氟工业 Organo—Fluorine Industry 2012年第1期 六氟一2一丁烯的合成研究进展 付庆孙晓刚 向绍基孔小林 (浙江省化工研究院中化蓝天技术研发中心,浙江杭州310023) 摘要:六氟一2一丁烯(HFC一1336)ODP值为零,GWP值很低(GWP 。。 rrH=9.4(NOAA)),是发泡剂HCFC一141b的 理想替代品之一。对其合成方法进行了文献综述,在文献基础上得出以六氟一2,3一二氯一2一丁烯(R1316)为原料经两步反 应合成HFC一1336的工艺具有工业化应用前景。 关键词:六氟一2一丁烯;六氟一2一丁炔;R1316;加氢反应;脱氯反应;锌粉;合成 0前言 六氟一2一丁烯,英文名为1,1,1,4,4,4一 hexafluoro一2一butene。它的分子式为c4H2F6,CAS 号为407—60—3,代号为HFC一1336,可分为顺式和 反式两种,通常情况下为无色无味的气体。其中反式 CAS号为66711—86—2,沸点为6~8 oC,液相密度为 氧乙烷能够形成恒沸物,可以作为新型的发泡剂、制 冷剂和灭火剂使用 ]。 1六氟一2一丁烯【HFC一1336)的制备方法 文献报道HFC一1336合成工艺众多,合成HFC 一1336的技术综述如下。 1952年,Haszeldine R.N.就报道了顺式(z)六 1.1采用六氟一2一丁炔为原料合成HFC一1336 1.413 g/mL;顺式CAS号为692—49—9,沸点为33~ 34℃,液相密度为1.356 g/mL,其结构式如下: CAS:407—60—3 F3C一一一CF3 CF =:\ 氟一2一丁烯的合成方法 ,合成工艺如Scheme 1 所示,采用2,3一二溴一六氟丁烯经锌粉脱溴反应 得到六氟一2一丁炔,然后经催化氢化得到顺式(z) 六氟一2一丁烯。 Scheme 1: CAS:66711~86—2 F3C CAS:692—49—9 F3C CF3 HFC一1336物化性能优异,分子中不含消耗臭氧 的溴和氯原子,臭氧损耗潜值(ODP)为零,且在紫外线 >=< F3C—CF3告F, F, 的照射下易发生光解反应,大气寿命短,温室效应潜值 (GWP)也很低,(GWP100 rrH=9.4(NOAA)) 。 HFC一1336合成技术相对比较复杂,目前该产品还 处于研发阶段,没有工业化生产和市场销售。顺式 (z)六氟一2一丁烯(FEA一1100,HFC一1336mzz) 虽然顺式(z)六氟一2一丁烯很早就被合成出 来,由于没有发现其有工业价值的用途,很长一段时 间没有引起人们的重视,只是最近几年DuPont和 Honeywell公司发现顺式(z)六氟一2一丁烯的ODP 值为零,GWP值也很低,完全可以替代目前市场上 广泛使用的发泡剂HCFC一141b,最近几年出现了 关于六氟一2一丁烯的专利报道_8 。。。采用六氟一 2一丁炔为原料经Lindlar催化剂催化氢化得到顺式 (z)六氟一2一丁烯,合成工艺如Scheme 2所示。 Scheme 2: I-I ====、 被认为是发泡剂HCFC一141b的理想替代品之 一 ,DuPont计划2010年~2011年进行小试,2012 年一2013年进行中试生产,2014年开始大规模的生 产和推广应用,顺式(z)六氟一2一丁烯是今后几年 内重点推广的ODS替代品,具有良好的市场前景和 经济效益。反式(E)六氟一2一丁烯也是制冷剂的 替代品之一 ,与1一氯一3,3,3一三氟丙烯或环 F3C一 F,寺F \CF, 作者简介:付庆(1980一),女,毕业于浙江工业大学,硕士,现就职于浙江省化工研究院有限公司,主要从事有机氟精细化工品 的研究。 2012年第1期 付庆孙晓刚,等・六氟一2一丁烯的合成研究进展 ・31・ 该工艺适合工业化大生产,利用现有的加氢还 原技术,即可得到顺式(z)六氟一2一丁烯,也可以 应式如Scheme 5所示。其中所用顺式HCFC一1316 原料也是采用2+2反应制备的。 Scheme 5: 得到反式(E)六氟一2一丁烯,但是主要问题原料六 氟一2一丁炔难于制备。 1.2通过2+2反应制备HFC一1336 C1、,C1 H 一 F c八c F] _F3c cF3 Tomioka S.,Stepanov A.A.和Johnson R.W.等 本文中2+2反应是指采用含有2个碳的氟卤 烃为原料进行偶联为4个碳的原料经脱卤反应得到 {=; 六氟一2一丁炔,然后加氢得到目标产物六氟一2一 丁烯,含有2个碳的氟卤烃必须是同一种原料,否则 会发生交叉偶联反应,得到很多偶联的副产物。 Aoyama Hirokazu和Xu Yuelian报道了¨。。 采 用HCFC一123为原料使用铜作为偶联的催化剂和 脱氢催化剂制备得到六氟一2一丁烯是顺反混合物, 近年来Sun Xuehui等人对采用HCFC一123为原料 进行了改进,在酰胺类溶剂中使用铜为催化剂一步 合成得到HFC一1336,得到六氟一2一丁烯是顺反 混合物,其中反式烯烃为主要产物_】 ,合成工艺如 Scheme 3所示。 Scheme 3: r.. F C—CHC12 F C--=-CF3 Nappa Mario Joseph报道了¨ 采用HCFC一1 14 为原料首先经过脱卤催化剂的偶联作用合成得到4 个碳的偶联产物(HCFC一318),然后该产物在脱卤 催化剂的作用下进一步的脱卤反应,得到双键的产 物,再经脱卤催化剂的作用得到六氟一2一丁炔,最 后经过催化加氢得到六氟一2一丁烯。合成工艺如 Scheme 4所示。 Scheme 4: F3C—CFC12 脱卤催化剂 c CF3 ,F3C二1/\ 乙l 、F 脱卤催化剂 脱卤催化剂 F3c一三一CF,告F c—CF Nappa Mario Joseph和Swearingen Ekatefina N. 还报道了 采用顺式的HCFC一1316为原料直接 经过催化加氢脱氯反应制备顺式的HFC一1336,反 人报道了 采用HCFC一113a为原料经过2+2 反应制备顺反混合的HCFC一1316原料,然后催化氢 化反应得到顺反混合的HCFC一1336产物,合成工艺 如Scheme 6所示. Scheme 6: -cc 。 崇 一 Sugimoto Tatsuya等人报道了n 采用HCFC一 12311为原料经锌粉偶联反应得到2,3一二氯一六 氟丁烷,然后采用锌粉经还原脱氯反应得到顺反混 合的HCFC一1336产物,合成工艺如Scheme 7所 示。 Scheme 7: F3C-CHBrC1 一F c >_< 三F1F3C—c—cF3。 1.3通过1+3反应制备HFC一1336 本文中1+3反应是指采用含有1个碳的卤代 烃和含有3个碳的卤代烃为原料进行加成反应得到 4个碳的中间产物,然后经过一系列的反应得到目 标产物六氟一2一丁烯。 Hedrick Vicki等人报道了 采用三氟丙烯和 四氯化碳为原料经加成反应得到HCFC一343中间 体,然后采用氟化氢经高温催化氟化和高温脱氯化 氢反应得到顺反混合的HCFC一1336产物,合成工 艺如Scheme 8所示。 Scheme 8: C1、 /CC13 F3C"%+CC14 F3C ———————300 o——C — F3C———===—— CF J Cifuentes,L.O.等人报道了 采用三氟丙烯 为原料进行高温热解反应得到顺反混合的HCFC一 1336产物,该反应就是文献中常说的烯烃复分解反 应 ,合成工艺如Scheme 9所示. 有机氟工业 ・32・ Organo—Fluorine Industry 2012年第1期 早在1952年就有人报道了顺式(z)六氟一2一 丁烯的合成方法,但是由于没有发现其用途,也一直 没有引起人们的重视,直到最近几年发现该化合物 的ODP和GWP值都很低,可以用(z)六氟一2一丁 烯替代目前使用的发泡剂HCFC一141b,而反式(E) 六氟一2一丁烯可以作为ODS替代品使用。 因此近几年出现了大量的专利报道其制备方法,这 些专利主要集中在DuPont公司和Honeywell公司。 c_=< F 一cF, F3c cF F3c—CF, C 12告 CI.CF3 c J a2 {【 ,眦 HO2C/=\C0H0 C H _= _÷ F3F CC/一、 CF ,2H02C/%"CO2H FC/ ̄/CF3 3F c c0,H F3C一=-CF, F3C' ̄'-cn F3C一---CF。 2 结论 综上所述,关于六氟一2一丁烯的制备和生产方 法虽然很多,但是大部分合成方法都是得到顺反混 合的六氟一2一丁烯,顺反结构沸点相差较大,在工 业上采取精馏的方法分离提纯比较容易,可以得到 两种皆有价值的产品。通过以上的文献总结作者认 为如要取得单一的顺式(z)六氟一2一丁烯比较好 的方法是采用六氟一2,3一二氯一2一丁烯(R1316) 为原料,先与锌粉反应生成六氟一2一丁炔,然后进 行催化加氢得到顺式六氟一2一丁烯(FEA一1100, HFC一1336mzz)。 参考文献 [1]Helen Walter—Terrinoni.DuPont FEA一1 100:Zero ODP, Low GWP,Non—Flammable Alternative for HCFC一141b. 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Review on Synthesis of 1,1,1,4,4,4一Hexafluoro一2一Butene Fu Qing,Sun Xiaogang,Xiang Sha ̄i,Kong Xiaolin (Zhejiang Research Institute of Chemical Industry Co.,Ltd., R&D Center of Sinochem Lantian,Hangzhou 3 10023,China) Abstract:1,1,1,4,4,4一Hexafluoro一2一Butene is a halon alternative.Its properties on ozone depletion po— tential(ODP=0),global warming potential(GWP1o0 r1TH:9.4(NOAA))are superior to other halon alterna。 rives.This paper is a review on synthesis of 1,1,1,4,4,4一hexafluoro一2一butene,and indicates that the route of R1 3 1 6 as a raw material may be an industrial strategy. Keywords:1,1,1,4,4,4一hexafluoro一2一butene;1,1,1,4,4,4一hexafluoro一2一butylene;R1316;hydro— genation;dechlorination;zinc power;synthesis