專利名稱：一種氟代磷腈化合物的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)合成領(lǐng)域，特別是涉及氟代磷腈化合物的一種制備方法。詳細(xì)地說(shuō)將氯代磷腈化合物與氟化劑在碘化鉀的作用下進(jìn)行氟取代反應(yīng)，得到氟代磷腈化合物。
背景技術(shù)：
磷腈作為一種新型的磷氮系阻燃劑骨架材料，其分子式為(PNX2)n (式中X為烷氧基、苯氧基或氯或氟元素)。磷腈衍生物具有優(yōu)秀的阻燃性能，廣泛應(yīng)用于阻燃、生物醫(yī)學(xué)材料、彈性體、導(dǎo)電材料等領(lǐng)域，其中阻燃材料是其最主要的應(yīng)用領(lǐng)域。通過(guò)調(diào)控取代基團(tuán)的種類和數(shù)量，能夠獲得滿足性能要求的各種化合物?，F(xiàn)已有多種磷腈類化合物在鋰電池中表現(xiàn)出優(yōu)異的阻燃性能及電化學(xué)穩(wěn)定性。因此開(kāi)發(fā)磷腈類化合物具有很好的應(yīng)用前景和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
關(guān)于氟代磷腈類化合物有相關(guān)的文獻(xiàn)報(bào)道。J. Chem. Soc.中報(bào)道了氯代磷腈與氟化鉀在液體二氧化硫中加熱反應(yīng)22天,得到氟代磷腈化合物。Chem. and Indust.中報(bào)道了氯代磷腈化合物與氟化鈉在新鮮制備的硝基苯溶劑、少量水存在的條件下合成氟代磷腈化合物。GB924565提出了在高溫條件下氯代磷腈化合物與氟硅酸鈉反應(yīng)合成氟代磷腈化合物的方法。J. Inorg. and Nucl. Chem.報(bào)道了氯代磷腈化合物與氟化銀合成氟代磷腈化合物的方法。Chimica Acta.提出了在溶劑存在下，以冠醚為催化劑，由氯代磷腈化合物與氟化鉀進(jìn)行氟取代反應(yīng)得到氟代磷腈化合物。在Anorg. Chem.中報(bào)道了氯代磷腈化合物與KS02F在硝基苯溶劑中反應(yīng)得到氟代磷腈化合物。以上合成氟代磷腈化合物的方法，有的反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、有的需要高溫條件、有的需要特殊的試劑、有的需要昂貴的試劑，這些條件在生產(chǎn)上是不利的，除了生產(chǎn)成本高外，還具有一定的危險(xiǎn)性。針對(duì)目前氟代磷腈化合物合成上存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種在溫和的條件高收率得到氟代磷腈化合物的方法，該方法是在在碘化鉀的存在下，氯代磷腈化合物與氟化劑進(jìn)行氟取代反應(yīng)，得到氟代磷腈化合物。該方法反應(yīng)條件溫和，收率高，生產(chǎn)成本低，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種氟代磷腈化合物的合成方法。本發(fā)明中提到的氯代磷腈化合物具有如下的結(jié)構(gòu)[NPCl2]n n=2 4，包括二聚、三聚和四聚氯代磷腈。本發(fā)明中提到的氟代磷腈化合物具有如下的結(jié)構(gòu)[NPF2]n n=2 4，包括二聚、三聚和四聚氯代磷腈。本發(fā)明合成氟代磷腈化合物的方法，是在碘化鉀的存在下，將氯代磷腈化合物與氟化劑在溫和的條件下進(jìn)行氟取代反應(yīng)，得到氟代磷腈化合物。本發(fā)明合成氟代磷腈化合物的方法，氟化劑是氟化鈉、氟化鉀、氟化銫、氟化鈣、氟化鉛等，從原料獲得的難易程度和成本考慮，優(yōu)選氟化鈉或氟化鉀，特別優(yōu)選氟化鈉。本發(fā)明合成氟代磷腈化合物的方法，是在溶劑存在的條件下進(jìn)行的。合適的溶劑包括乙腈、四氫呋喃、二氧六環(huán)等極性溶劑。本發(fā)明合成氟代磷腈化合物的方法，碘化鉀可以起到加速反應(yīng)及提高轉(zhuǎn)化率的 作用。本發(fā)明合成氟代磷腈化合物的方法，可以采用分餾方法的方法，根據(jù)反應(yīng)物和產(chǎn)物沸點(diǎn)的差異，將反應(yīng)物和產(chǎn)物分離；也可以在反應(yīng)結(jié)束后，采用已知的蒸餾或結(jié)晶的方法分離得到產(chǎn)物。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案本發(fā)明合成氟代磷腈化合物的方法，是在溶劑中，在碘化鉀的作用下，氯代磷腈化合物與氟化劑進(jìn)行氟取代反應(yīng)，得到氟代磷腈化合物。本發(fā)明合成氟代磷腈化合物的方法，氟化劑可以是氟化鈉、氟化鉀、氟化銫、氟化鈣、氟化鉛等，可以單獨(dú)使用一種氟化劑，也可以兩種或兩種以上氟化劑混合使用。本發(fā)明合成氟代磷腈化合物的方法，氟化劑的量為氯化磷腈化合物量的4 20倍。本發(fā)明合成氟代磷腈化合物的方法，溶劑選擇極性溶劑，包括乙腈、四氫呋喃、二氧六環(huán)等。可以單獨(dú)使用一種溶劑，也可以兩種或兩種以上溶劑混合使用。溶劑的量為氯代磷腈化合物重量的3 10倍。本發(fā)明合成氟代磷腈化合物的方法，碘化鉀的加入量為氯代磷腈化合物的O. 01 10%。本發(fā)明合成氟代磷腈化合物的方法，反應(yīng)溫度為50 120°C，對(duì)反應(yīng)溫度沒(méi)有特別的限定。本發(fā)明合成氟代磷腈化合物的方法，可以采用分餾方法的方法，在反應(yīng)過(guò)程不斷地將產(chǎn)物餾出反應(yīng)體系，促進(jìn)反應(yīng)完全。也可以在反應(yīng)結(jié)束后，采用已知的蒸餾或結(jié)晶的方法分離得到產(chǎn)物。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明不只限定于這些實(shí)例。實(shí)施例I先后一次性將175g (NPCl2) 3、300gKF、3gKI加入裝有攪拌器、溫度計(jì)、冷凝管的2000ml燒瓶中，然后加入IOOOml乙腈，接著在80°C以內(nèi)攪拌反應(yīng)5h。反應(yīng)結(jié)束后，過(guò)濾，然后采用蒸餾的方法收集產(chǎn)物(NPF2) 30實(shí)施例2在裝有攪拌器、溫度計(jì)、分餾柱、冷凝管的2000ml燒瓶中，先后一次性加入200g(NPCl2) 3、200gNaF、I. 5gKI，然后加入1000ml 二氧六環(huán)，接著在80°C以內(nèi)攪拌反應(yīng)，在反應(yīng)過(guò)程中不斷地將產(chǎn)物(NPF2)3通過(guò)分餾柱餾出反應(yīng)體系，反應(yīng)時(shí)間4h。反應(yīng)結(jié)束后，可以采用分餾的方法提純產(chǎn)物(NPF2) 3。實(shí)施例3先后一次性將232g (NPCl2) 4、350gKF、2gKI加入裝有攪拌器、溫度計(jì)、冷凝管的3000ml燒瓶中，然后加入1200ml四氫呋喃，接著在70°C以內(nèi)攪拌反應(yīng)6h。反應(yīng)結(jié)束后，過(guò)濾，然后采用蒸餾的方法收集產(chǎn)物(NPF2) 4。實(shí)施例4先后一次性將450g (NPCl2)4、450gNaF、IOgKI加入裝有攪拌器、溫度計(jì)、冷凝管的5000ml燒瓶中，然后加入3000ml乙腈，接著回流攪拌反應(yīng)6h。 反應(yīng)結(jié)束后，過(guò)濾，然后采用蒸餾的方法收集產(chǎn)物(NPF2) 4。
權(quán)利要求
1.一種氟代磷腈化合物的制備方法，其特征在于在極性溶劑存在下，在碘化鉀的作用下，氯代磷腈化合物與氟化劑進(jìn)行氟取代反應(yīng)，得到氟代磷腈化合物。
2.如權(quán)利要求I所述的氟代磷腈化合物的制備方法，其特征在于所述的極性溶劑選自乙腈、四氫呋喃或二氧六環(huán)中的一種，或選自其中的兩種或兩種以上混合使用。
3.如權(quán)利要求I和所述的氟代磷腈化合物的制備方法，其特征在于所述的極性溶劑的用量為氯代磷腈化合物重量的3 10倍。
4.如權(quán)利要求I所述的氟代磷腈化合物的制備方法，其特征在于所述的氟化劑選自氟化鈉、氟化鉀、氟化銫、氟化鈣或氟化鉛中的一種，或選自其中兩種或兩種以上混合使用。
5.如權(quán)利要求I或4所述的氟代磷腈化合物的制備方法，其特征在于所述的氟化劑用量為氯化磷腈化合物量的4 20倍。
6.如權(quán)利要求I所述的氟代磷腈化合物的制備方法，其特征在于所述的碘化鉀的加入量為氯代磷腈化合物的0. 01 10%。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種氟代磷腈化合物的制備方法。在極性溶劑的存在下，氯代磷腈化合物與氟化劑在碘化鉀的作用下進(jìn)行氟取代反應(yīng)，生成氟代磷腈化合物。氟代磷腈化合物包括鏈狀或環(huán)狀化合物。氟代磷腈化合物是一種性能優(yōu)良的阻燃劑。
文檔編號(hào)C01B21/098GK102757026SQ201210249290
公開(kāi)日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2012年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月18日
發(fā)明者吳茂祥 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所