一种半连续化制备三氟甲磺酸三氟甲酯的方法及系统与流程

本发明属于化工的，具体涉及一种半连续化制备三氟甲磺酸三氟甲酯的方法。

背景技术：

1、三氟甲磺酸三氟甲酯(cf3so2ocf3，tfmt)，无色液体，沸点为21℃，较易挥发，热稳定性高。cf3so2ocf3是一种重要的氟烷基化试剂，之前主要用于亲核三氟甲氧基化反应，关于它在其他方面的应用鲜有报道。

2、该产品被广泛利用亲核三氟甲氧基化反应合成含有三氟甲氧基的功能分子，是一种重要的三氟甲酰化和亲核氟化的有机中间体和医药中间体。三氟甲磺酸三氟甲酯现有报道的合成方法有：利用三氟甲磺酸与氟磺酸在使三氟甲磺酸汽化的温度下进行循环回流接触反应，可以制备三氟甲磺酸三氟甲酯，但是由于氟磺酸的不稳定性，会使反应收率非常低，且工业化制造成本较高；此外，还有报道采用三氟碘甲烷和三氟甲磺酸银在有机溶剂中反应可以制得三氟甲磺酸三氟甲酯；该方法原料不易获得，同时需要溶剂，产生较多三废，亦不利于工业化生产。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种反应条件相对温和、工艺简便、反应收率较高的半连续化制备三氟甲磺酸三氟甲酯的方法。

2、本发明采用的技术方案是：

3、本发明公开了一种半连续化制备三氟甲磺酸三氟甲酯的方法，其包括以下步骤，

4、s1、在反应釜a中，依次加入五氧化二磷和三氟甲磺酸，形成固液反应混合物，在50℃-70℃下搅拌反应16h后，对反应釜a进行蒸馏；

5、s2、蒸馏时的冷凝液为三氟甲磺酸酐粗品，将其收集至反应釜b中；向上述反应釜b中滴加三氟甲磺酸，然后在搅拌下进行回流反应；

6、s3、停止回流的冷凝，将反应釜b的气相进行冷凝形成冷凝液并收集至气液分离罐，收集的液体通过泵打入精馏塔精馏；

7、s4、精馏塔釜压为0.08mpa-0.1mpa，釜温为50℃-78℃。

8、进一步地，步骤s1中，三氟甲磺酸与五氧化二磷的摩尔比为4:1-5:1；所述三氟甲磺酸的纯度≥99.0％，所述三氟甲磺酸中氟离子的含量≤10ppm，硫酸根离子含量≤50ppm；搅拌速率为35hz-50hz。

9、进一步地，步骤s1中，蒸馏温度为85℃-95℃，冷凝温度为7℃。

10、进一步地，步骤s2中，回流加热温度为100℃-120℃，回流的冷凝温度为-5℃，反应时间为10h-12h,搅拌速率为35hz-50hz。

11、进一步地，步骤s2中，三氟甲磺酸的滴加速度为30ml/s-50ml/s。

12、进一步地，步骤s2中，三氟甲磺酸和所述三氟甲磺酸酐粗品的摩尔比为1.5:1-1.8:1。进一步地，步骤s3中，气相冷凝的温度为7℃，沉降的液体收集至气液分离罐；

13、进一步地，步骤s4中，所述精馏塔为多层填料精馏塔；塔底收集重组分返入反应釜a中，继续作为反应原料循环使用。

14、本发明还提供了一种半连续化制备三氟甲磺酸三氟甲酯的系统，其包括依次连接的反应釜a、反应釜b、气液分离器和精馏塔；所述反应釜a、反应釜b之间设置有回流冷凝器a，所述反应釜b的顶端还设置有回流冷凝器b，所述气液分离器和回流冷凝器b之间设置有冷凝器；气液分离器分离出的液体通过泵输入精馏塔，从精馏塔的下部进入精馏塔。进一步地，所述反应釜b和气液分离器之间依次设置有回流冷凝器b和冷凝器，所述回流冷凝器b和冷凝器之间设置有控制阀。

15、本发明的有益效果是：

16、本发明利用酸脱水缩合及三氟甲基的特殊性，利用三氟甲磺酸与三氟甲磺酸酐的反应的特征，公开一种三氟甲磺酸三氟甲酯的方法，反应条件相对温和，工艺简便，反应收率较高，便于实现规模化生产。

技术特征：

1.一种半连续化制备三氟甲磺酸三氟甲酯的方法，其特征在于，其包括以下步骤，

2.根据权利要求1所述的一种半连续化制备三氟甲磺酸三氟甲酯的方法，其特征在于，步骤s1中，三氟甲磺酸与五氧化二磷的摩尔比为4:1-5:1；所述三氟甲磺酸的纯度≥99.0％，所述三氟甲磺酸中氟离子的含量≤10ppm，硫酸根离子含量≤50ppm；搅拌速率为35hz-50hz。

3.根据权利要求1所述的一种半连续化制备三氟甲磺酸三氟甲酯的方法，其特征在于，步骤s1中，蒸馏温度为85℃-95℃，冷凝温度为7℃。

4.根据权利要求1所述的一种半连续化制备三氟甲磺酸三氟甲酯的方法，其特征在于，步骤s2中，回流加热温度为100℃-120℃，回流的冷凝温度为-5℃，反应时间为10h-12h,搅拌速率为35hz-50hz。

5.根据权利要求1所述的一种半连续化制备三氟甲磺酸三氟甲酯的方法，其特征在于，步骤s2中，三氟甲磺酸的滴加速度为30ml/s-50ml/s。

6.根据权利要求1所述的一种半连续化制备三氟甲磺酸三氟甲酯的方法，其特征在于，步骤s2中，三氟甲磺酸和所述三氟甲磺酸酐粗品的摩尔比为1.5:1-1.8:1。

7.根据权利要求1所述的一种半连续化制备三氟甲磺酸三氟甲酯的方法，其特征在于，步骤s3中，气相冷凝的温度为7℃，沉降的液体收集至气液分离罐。

8.根据权利要求1所述的一种半连续化制备三氟甲磺酸三氟甲酯的方法，其特征在于，步骤s4中，所述精馏塔为多层填料精馏塔；塔底收集重组分返入反应釜a中，继续作为反应原料循环使用。

9.一种半连续化制备三氟甲磺酸三氟甲酯的系统，其特征在于，其包括依次连接的反应釜a(1)、反应釜b(2)、气液分离器(3)和精馏塔(4)；所述反应釜a(1)、反应釜b(2)之间设置有回流冷凝器a(5)，所述反应釜b(2)的顶端还设置有回流冷凝器b(6)，所述气液分离器(3)和回流冷凝器b(6)之间设置有冷凝器(7)；气液分离器(3)分离出的液体通过泵输入精馏塔(4)，从精馏塔(4)的下部进入。

10.根据权利要求9所述的一种半连续化制备三氟甲磺酸三氟甲酯的系统，其特征在于，所述反应釜b(2)和气液分离器(3)之间依次设置有回流冷凝器b(6)和冷凝器(7)，所述回流冷凝器b(6)和冷凝器(7)之间设置有控制阀(8)。

技术总结
本发明公开了一种半连续化制备三氟甲磺酸三氟甲酯的方法，其包括以下步骤，S1、在反应釜A中，依次加入五氧化二磷和三氟甲磺酸，搅拌后蒸馏；S2、蒸馏时的冷凝液为三氟甲磺酸酐粗品，将其收集至反应釜B中；向上述反应釜B中滴加三氟甲磺酸，回流反应；S3、停止回流的冷凝，将反应釜B的气相进行冷凝形成冷凝液并收集至气液分离罐，进行气液分离，分离出的液体进入精馏塔精馏；S4、塔顶上部收集馏分三氟甲磺酸三氟甲酯。本发明还提供了一种半连续化制备三氟甲磺酸三氟甲酯的系统，本发明反应条件相对温和，工艺简便，反应收率较高，便于实现规模化生产。

技术研发人员：李林,李柄缘,许爽,姚佳磊,何成,吝子东,李曼华,旷军
受保护的技术使用者：中船（邯郸）派瑞特种气体股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14