六氟环氧丙烷的合成与应用

六氟环氧丙烷，也称为全氟环氧丙烷，英文名为Hexafluoropropylene oxide，是一个重要的含氟中间体，具有较高的化学反应活性，其结构中的环氧单元可参与多种有机转化反应主要用于合成高档的含氟功能化合物。该物质在工业生产中也有较好的应用，例如它是含氟乙烯基醚类（如PPVE、PSVE、PFVE、PMVE）产品的主要成份，是生产含氟表面活性剂、全氟醚油类的单体，并且有相关研究表明该物质可用于全氟磺酸离子交换树脂的合成。

理化性质

六氟环氧丙烷的化学结构包括六个氟原子和一个环氧基团，其中环氧基团使得该分子在氟精细化学中成为重要的中间体。由于其特有的环状结构具有高度的化学活性，可作为许多含氟有机化合物的中间体如在催化剂存在下可发生自聚，在Lewis酸催化下可重排转化成六氟丙酮，与磺内酯等酰基氟化物反应生成全氟烷基乙烯基醚，同时还能与水，醇，硫酸，胺类，格氏试剂和有机锂等亲核试剂发生反应。六氟环氧丙烷的理化性质使得它在有机合成和氟化工等领域有广泛的应用，其低沸点、高反应活性以及在含氟化合物制备中的多样应用使得它成为氟精细化学品中的重要中间体，广泛应用于全氟磺酸离子交换树脂。

合成方法

六氟环氧丙烷生产方法多样，主要包括有机过氧化物氧化法、电化学氧化法、分子氧直接氧化法、碳酸盐-氯气氧化法、亲核氧化法等。其中分子氧液相氧化法是目前工业生产六氟环氧丙烷的主要方法，是指以六氟丙烯（HFP）为原材料，在特定溶剂与氧气反应下生成六氟环氧丙烷的方法，具有反应流程短、反应效率高等优点。[1]

开环官能化反应

六氟环氧丙烷的环氧基团赋予其较高的反应活性，环氧单元具有较大的环张力容易参与各种有机反应，例如开环亲核取代反应、开环酯化反应等。

图1 六氟环氧丙烷的开环官能团化反应

将氟磺酸 (100 mL)， Cr2O3 (10 g)和六氟环氧丙烷 (60 g, 0.36 mol)的混合物加入到一个200 mL钢高压灭菌器中，所得的反应混合物在大约25°C的环境温度下搅拌反应大约8小时。反应结束后将高压灭菌器冷却至~ 0°C，然后向反应混合物中缓慢地加入蒸馏三氧化硫 (29 g, 0.36 mol)，继续搅拌高压釜大约8-10分钟，然后将反应混合物的液体从沉淀物中倒出。所得的液体最后通过蒸馏的方式进行分离纯化(收集50-100度的馏分)即可得到目标产物分子。[2]

应用

六氟环氧丙烷是氟精细化学品中一类重要的中间体，在氟化工中的一个重要应用是作为全氟磺酸离子交换树脂及交换膜的生产中间体，这些产品在电池、半导体制造等领域中有重要用途。该物质还可用于可溶性聚四氟乙烯、全氟烷基乙烯基醚、全氟聚醚、六氟丙酮（全氟丙酮）、含氟表面活性剂、高级清洗剂等化工产品的生产过程中，这些化合物在氟化工行业中也有重要的应用例如作为润滑剂和高性能聚合物。该物质也是含氟表面活性剂的生产原料之一，含氟表面活性剂通常具有优越的表面性能，因此在涂料、清洁剂、表面处理剂等领域得到广泛应用。六氟环氧丙烷还可用于医药麻醉剂七氟醚的生产，它也是生产全氟醚油（Perfluoropolyether，PFPE）类化合物的单体之一。全氟醚油因其出色的耐高温、化学稳定性以及优异的润滑性能而在航空、半导体制造等高技术领域中得到广泛应用，终端应用领域涉及化工、氯碱工业、电池、半导体、微电子、航空航天等。[1]

参考文献

[1] 王汉利,汪中和,张永明.六氟环氧丙烷的制备与应用[J].有机氟工业, 2006(3):4.

[2] Sterlin, S. R.; et al Russian Chemical Bulletin (2009), 58(6), 1318-1320.