專利名稱：一種氟代磷腈化合物的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及化學合成領域，特別是涉及氟代磷腈化合物的一種制備方法。詳細地說將氯代磷腈化合物與氟化劑在碘化鉀的作用下進行氟取代反應，得到氟代磷腈化合物。
背景技術：
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，廣泛應用于阻燃、生物醫(yī)學材料、彈性體、導電材料等領域，其中阻燃材料是其最主要的應用領域。通過調控取代基團的種類和數(shù)量，能夠獲得滿足性能要求的各種化合物。現(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穩(wěn)定性。因此開發(fā)磷腈類化合物具有很好的應用前景和經(jīng)濟價值。
關于氟代磷腈類化合物有相關的文獻報道。J. Chem. Soc.中報道了氯代磷腈與氟化鉀在液體二氧化硫中加熱反應22天,得到氟代磷腈化合物。Chem. and Indust.中報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合成氟代磷腈化合物的方法。J. Inorg. and Nucl. Chem.報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行氟取代反應得到氟代磷腈化合物。在Anorg. Chem.中報道了氯代磷腈化合物與KS02F在硝基苯溶劑中反應得到氟代磷腈化合物。以上合成氟代磷腈化合物的方法，有的反應時間長、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，還具有一定的危險性。針對目前氟代磷腈化合物合成上存在的問題，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行氟取代反應，得到氟代磷腈化合物。該方法反應條件溫和，收率高，生產(chǎn)成本低，易于實現(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構[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構[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行氟取代反應，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及提高轉化率的 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)反應物和產(chǎn)物沸點的差異，將反應物和產(chǎn)物分離；也可以在反應結束后，采用已知的蒸餾或結晶的方法分離得到產(chǎn)物。本發(fā)明采用如下技術方案本發(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行氟取代反應，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，反應溫度為50 120°C，對反應溫度沒有特別的限定。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，在反應過程不斷地將產(chǎn)物餾出反應體系，促進反應完全。也可以在反應結束后，采用已知的蒸餾或結晶的方法分離得到產(chǎn)物。
具體實施例方式下面通過具體實施例對本發(fā)明作進一步的描述，但本發(fā)明不只限定于這些實例。實施例I先后一次性將175g (NPCl2) 3、300gKF、3gKI加入裝有攪拌器、溫度計、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5h。反應結束后，過濾，然后采用蒸餾的方法收集產(chǎn)物(NPF2) 30實施例2在裝有攪拌器、溫度計、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，在反應過程中不斷地將產(chǎn)物(NPF2)3通過分餾柱餾出反應體系，反應時間4h。反應結束后，可以采用分餾的方法提純產(chǎn)物(NPF2) 3。實施例3先后一次性將232g (NPCl2) 4、350gKF、2gKI加入裝有攪拌器、溫度計、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6h。反應結束后，過濾，然后采用蒸餾的方法收集產(chǎn)物(NPF2) 4。實施例4先后一次性將450g (NPCl2)4、450gNaF、IOgKI加入裝有攪拌器、溫度計、冷凝管的5000ml燒瓶中，然后加入3000ml乙腈，接著回流攪拌反應6h。 反應結束后，過濾，然后采用蒸餾的方法收集產(chǎn)物(NPF2) 4。
權利要求
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行氟取代反應，得到氟代磷腈化合物。
2.如權利要求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行氟取代反應，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C01B21/098GK102757026SQ201210249290
公開日2012年10月31日 申請日期2012年7月18日 優(yōu)先權日2012年7月18日
發(fā)明者吳茂祥 申請人:中國科學院福建物質結構研究所