异氟烷的制备方法

背景

异氟烷(CF3CHClOCF2H)为无色易挥发液体，是一种吸入式麻醉剂。异氟烷的合成主要是由三氟乙基二氟基甲基醚(简称甲醚)氯化而得，再用精馏法提取。其反应式如下：

其反应过程中会产生下列副产物：

CF3CCl2OCF2H

CF3CHClOCF2Cl

CF3CH2OCF2Cl

CF3CCl2OCF2Cl

甲醚的氯化不超过60％，氯化后的混合液中，异氟烷的含量在55-60％之间，未反应的甲醚在35-40％之间，上述四个副产物合计不超过5％。其中副产物CF3CHClOCF2Cl与异氟烷易生成低沸点共沸物，用精馏方法根本去不掉，而作为麻醉剂的异氟烷要求纯度在99.9％，因此异氟烷的生产和提纯历来是一个难题。

或采用过头氯化法，则氯化后的混合液中会增加大量同碳二氯化物CF3CCl2OCF2H，然后用异丙醇还原同碳二氯化物CF3CCl2OCF2H，还原后需将异氟烷和异丙醇以及生成的丙酮分离，在分离中又增加相当多的设备和溶剂。

美国专利3720587描述了一种异氟烷与其反应副产物分离和提纯的技术。文献中用丙酮、丁酮和四氢呋喃为溶剂与氯化后的混合液中的异氟烷形成共沸，经过精馏得到较纯的异氟烷和溶剂的共沸混合物，再用水打破共沸，用水将共沸混合物分离，再将湿的异氟烷干燥精馏得到纯品，该法是传统的分离提纯方法，缺点是共沸混合物用大量的溶剂，在得到较纯共沸混合物之前还有部分异氟烷随溶剂蒸出，需要进一步处理，共沸混合物的处理如去掉溶剂，也很麻烦，对精馏塔的要求较高，板数在80-100之间才行，虽能得到纯异氟烷但工艺麻烦，溶剂和异氟烷损失都较大。

美国专利5230778对上一种方法作了改进，即用提取蒸馏法，提取液用二甲基甲酰胺(另外还有甲基乙基乙酰胺和N·甲基吡咯烷酮)，该法操作相当复杂，需要一套复杂的装置-恒温精馏塔，用电子泵从不同的部分滴加反应物和提取液，约20％的物质被蒸出，提取液再进行精馏或用水分离后再进一步蒸馏，该法比丙酮法要改进很多，但是要高质量的二甲基甲酰胺和一套昂贵复杂的设备，操作起来亦相当复杂，稍不慎即可能失误，收到大量的低沸物(初馏物)含有异氟烷或过多的副产物，因此至少25％的初馏物损失，投入的资金相当多，成本高收率低，质量难以保证。

发明内容

本发明针对现有技术存在的缺点，提出了一种改进方案。本发明投资少、易操作、成本低，一次处理即可得到99.2-99.8％的纯品。

本发明是一种制备异氟烷的方法，由三氟乙基二氟基甲基醚氯化制备含有异氟烷的氯化混合液，其特征在于：在氯化混合液中加入碳酸盐水溶液，蒸馏；在蒸馏后的氯化混合液中加入有机溶剂，精馏；收集温度为46-48.5℃的馏份，即得异氟烷。

本发明的操作步骤如下：1、由三氟乙基二氟基甲基醚氯化制备含有异氟烷的氯化混合液。甲醚的氯化率不超过60％。氯化后的混合液中，异氟烷的含量在55-60％之间，未反应的甲醚在于35-40％之间，副产物合计不超过5％；2、在上述氯化混合液中加入的碳酸盐水溶液，蒸馏至氯化混合液全部蒸出，收集备用，蒸馏温度37-70℃。由于碳酸盐水溶液较氯化混合液轻，沸点较高，蒸馏时，下层的氯化混合液经过上层的碳酸盐水溶液蒸出，以去除氯化混合液中的极性物质以及氯化时生成的盐酸。所说的碳酸盐可以是碳酸纳或碳酸钾。用量为20-40％(体积比计)，浓度为1-3％(按溶质计)。

3、在蒸馏后的氯化混合液中加入有机溶剂，氯化混合液与有机溶剂的重量比为1.5-2.5∶1；用相当于20个塔板的精馏装置精馏；分别收集28-29℃和46-48.5℃温度下的馏份。

本发明所用的有机溶剂为N甲基乙酰胺、N·N二甲基乙酰胺、N·N二甲基甲酰胺、N甲基二基乙酰胺、N甲基乙基甲酰胺、N·甲基比咯烷酮或N乙基吡咯烷酮。精馏后有机溶剂存留在精馏装置的底部，加入氯化混合液后可继续精馏。因此有机溶剂可重复使用。收集到的28-29℃的馏份为未反应的甲醚，收回后可作为原料再用。37-42℃的馏份为上述四个副产物。46-48.5℃温度下的馏份为异氟烷，其含量为99.2-99.8％。

制备方法

本发明采用常规精馏装置，相当于20个塔板的精馏塔或精馏柱即可，有机溶剂使用工业级产品并可重复使用，投资少，易操作，收率高，产品纯度高。

取500g氯化混合物，加入约180ml碳酸钠的水溶液(含约5g碳酸钠)，蒸馏，得到馏出物490g，该混合物含有异氟烷275g，甲醚原料200g，其他付产物约15g；加入100g的N甲基乙酰胺进行精蒸馏，收集28-29℃的馏份约30g，温度很快上升到48℃，收集约50g的馏份异氟烷含量约95％，进一步收集46-48℃的馏份至蒸不出，约得210g99.43％的异氟烷产品。