三氟化锑的应用

背景及概述^[1][2]

三氟化锑又名氟化亚锑。SbF₃＝178.75，白色或灰白色菱形三角晶体。有毒，有腐蚀性，可风化。相对密度4.379，熔点292℃，沸点319℃(升华)。有潮解性，溶于水，溶解度0℃384.7克/100 毫升，30℃563克/100毫升，部分水解。将三氧化二锑溶于氢氟酸水溶液中，于电热板蒸发至干或在镁 片制的反应器中，装入三氧化二锑，通入氟化氢，微热蒸馏制得。用作分析试剂，棉织物的媒染剂，并用 于陶瓷工业。

目前，三氟化锑的制备均采用三氧化二锑（Sb₂O₃）与过量氢氟酸反应的工艺，此方法需将反应液中的水分全部蒸除。由于三氟化锑在热溶液中水解十分严重，而且蒸发操作必须在过量氢氟酸存在下进行，因此该操作造成了大量氢氟酸的浪费及能量消耗，并且产生具有严重刺激和腐蚀性的酸雾；另外，所得产品中仍含有水解的锑盐成分，要想得到不含氧元素杂质的三氟化锑产品，还需要进行升华操作。

受设备材质和操作条件的限制，该方法无法进行工业化规模的生产。有研究使用三氯化锑与无水氟化氢为原料，在合适的溶剂存在下，实现了高纯三氟化锑的工业化规模的生产。

应用^[1][2][3]

三氟化锑不仅应用于染料及陶瓷工业的生产，也是进行氟取代有机氯反应必须的原料，如三氟化锑作为氟化剂应用于医用麻醉剂安氟醚的生产。如其可用于制备2-氯-6-三氟甲基吡啶，作为生物活性强有力的调节剂，氟在生命科学研究中起着举足轻重的作用。三氟甲基在有机化学中是一种非常重要的取代基，它吸电子能力强，所占空间小，与无氟的类似基团相比，它可以使被取代的化合物的化学性质明显改变，许多化学物质由于—CF3的引入性能得到改善。

三氟甲基是继氟原子之后最受青睐的取代基团，它目前通过3 种方法引入到目标有机化合物中。2-氯-6-三氟甲基吡啶是药物中间体和目前最欢迎的有高活性农药之一，其制备以2-氯-6-三氯甲吡啶为原料，利用三氟化锑反应合成标题化合物。通过MS 和NMR 分析对产物的结构进行了表征。该合成路线的优点是反应条件温和、无溶剂、收率较高。

具体方法如下：在100 mL 反应釜中、加入2.31 g( 10 mmol)2-氯-6-三氯甲基吡啶、2.67 g( 15 mmol) 三氟化锑和0.3 g ( 1 mmol) 五氯化锑的混合物，首先用100~105 ℃加热1 h，然后145~150 ℃加热1 h，冷却至室温、用TLC 检测原料基本反应完全，产物用无水乙醚提取3 次，减压浓缩得1.8 g 产物，在1.06 kPa /59~61 ℃条件下分流纯化得1.56 g产物，纯度97.0% (GC)，m.p.28.0~29.0 ℃，产率86%。

此外，三氟化锑还可以作为氟化剂用于双氟磺酰亚胺盐的制备。

合成方法包括如下步骤：(一)在氮气保护下，将双氯磺酰亚胺盐溶解于非质子有机溶剂中得到双氯磺酰亚胺盐的有机溶液；(二)在搅拌的条件下，向上述有机溶液中加入过量的复配氟化剂，然后加热至有机溶剂沸点温度以上8℃~20℃，使双氯磺酰亚胺盐在有机溶剂中进行有效氟化反应，所述的复配氟化剂选自三氟化锑、氟化钾、氟化锌、氟化铝中的至少两种物质；(三)反应结束后将上述反应液过滤，并将滤液浓缩得到浓缩液；(四)将浓缩液结晶、过滤、干燥，即得到高纯度的双氟磺酰亚胺盐。

所述的合成方法操作简单、产品产率高、无毒性试剂污染环境、产物纯度高，适合工业上规模化生产。

制备^[1][4]

方法1：以三氯化锑和氟化氢为原料，在选定的溶剂中反应得到三氟化锑产品。由于三氟化锑易溶于水，在高温下易发生水解反应，因此使用的原料及溶剂应保证不含水分。选用的溶剂应对三氯化锑有相当的溶解度，但对三氟化锑难溶。在参考大量文献资料和实验工作的基础上，确定使用四氯化碳作为反应溶剂。反应温度控制在溶剂的沸点以下。三氯化锑的四氯化碳溶液应调整到合适的浓度，保证反应生成的三氟化锑产生即分离。确定的三氟化锑生产工艺流程如图所示。

生产操作过程：将375 kg 四氯化碳加入反应釜中，在缓慢搅拌下加入115 kg 三氯化锑，关闭加料口，慢慢加快搅拌速度，用蒸汽加热到65~70 ℃，保持该温度至三氯化锑全部溶解。用4~5 h 均匀通入30 kg 氟化氢气体，继续搅拌反应1 h。将反应混合物降温到30 ℃，转入过滤器中，通入氮气使压力达到0.2 MPa。滤液回用，固体物料再用四氯化碳洗涤一遍。过滤器采用蒸汽加热到110 ℃，干燥得产品。称量产品并装入包装桶内（产品质量约89 kg）。

方法2：三氟化锑的制备在一只20 毫升银烧杯中，放上10克40%的氢氟酸( 2.0摩尔) ，用银棒搅拌，慢慢地把50 克化学纯的三氧化二锑(0.17摩尔) 加入，约十分钟加完。加完后继续搅拌五分钟，然后倒入20毫升银蒸发皿中，大火加热，迅速蒸发，直到器壁上出现固体沉淀，乃改用小火加热，并须不断搅拌，以防飞溅。

蒸发皿应预先称过重量，当沉淀蒸发达到理论产率(61克) 的时候，即停止蒸发，把粗产品转移到大试管中保存，以待进一步干燥和升华。将上述粗产品装入一支直径28 毫米、长450 毫米的大试管中，让三氟化锑聚在试管的底部。将试管外面包一层铁丝网，插入管式电炉的中部(管式电炉的加热室直径35毫米，长30毫米)，将炉身倾斜约成12。角。

将这支大试管与袋有少量干燥氯化钙(以防水在瓶底凝集)的抽滤瓶连接，用水泵减压( 注意在气体通到水泵之前，应先经过40氢氧化钠溶液洗涤)。在90-100 毫米的压力下，于130~ 140 ℃ 干燥1.5 小时，注意不断用煤气灯加热；把管壁上凝集的水珠赶掉。湿气赶完以后，约得57.3 克( 94%产率)的干燥三氟化锑。

主要参考资料

[1] 三氟化锑的工业化生产

[2] 吴江, 周俊鹏, 石亚磊, 等. 2-氯-6-三氟甲基吡啶合成的新方法研究[J]. 化学试剂, 2016, 38(2): 163-168.

[3] CN201310606604.6 双氟磺酰亚胺盐的合成方法

[4] 谢周. 升华三氟化锑的制备[J]. 化学世界, 1985, 5: 6-7.