專利名稱：磺酰氟的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磺酰氟的制備方法。
磺酰氟例如可以作為氣體消毒劑用于防治昆蟲。眾所周知，在氣相中由二氧化硫和氟可制備磺酰氟，參見H.Moissan和P.Lebeau在化學(xué)物理紀(jì)事(Ann.Chim.Phys.)[7]26(1902)第145至178，特別是第159至169頁(yè)。因?yàn)榭赡馨l(fā)生爆炸，所以這種制備方法是非常危險(xiǎn)的。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種方法，借助于該方法可以制備高產(chǎn)率和高純度的磺酰氟。該任務(wù)是通過本發(fā)明的方法解決的。
本發(fā)明的方法是，在堿金屬氟化物和氫氟酸的存在下使二氧化硫和元素氟相互反應(yīng)。其中氫氟酸以液態(tài)相存在。優(yōu)選堿金屬氟化物以氫氟酸溶液的形式存在。例如可以使用溶解在HF中的堿金屬氟化物。但是堿金屬氟化物也可以作為固體加入HF中，例如作為前體(例如作為碳酸鹽)。然后在反應(yīng)期間其開始溶解，直至其溶解在HF中。
堿金屬氟化物例如是LiF、NaF、KF、CsF和RbF，優(yōu)選是KF。當(dāng)然堿金屬氟化物也可以HF加成物形式使用。
可以使用純的氟，也可以使用氟與惰性氣體(例如N2、Ar等)的混合物。
該反應(yīng)有利地在-60至50℃，優(yōu)選-10至20℃的溫度下進(jìn)行。壓力優(yōu)選是環(huán)境壓力(約1巴，絕對(duì)壓力)至10巴(絕對(duì)壓力)。
SO2和F2的摩爾比有利地是0.9∶1至1.1∶1。優(yōu)選溶解在反應(yīng)混合物中的堿金屬氟化物量是1至20重量％?？梢允褂没瘜W(xué)計(jì)算過量的氫氟酸，其作用是作為堿金屬氟化物的溶劑。
為了進(jìn)行后處理，例如可以從以氣態(tài)形式排出的反應(yīng)混合物中冷凝出過剩的HF。未冷凝的反應(yīng)混合物例如可以用含過氧化氫的水洗滌。然后干燥殘留的純的SO2F2，壓縮并通入鋼瓶中。
本發(fā)明的方法例如可以作為間歇反應(yīng)進(jìn)行。另外本發(fā)明的方法也可以連續(xù)進(jìn)行，例如使部分反應(yīng)混合物循環(huán)并且從其中分離出形成的磺酰氟(如下面的后處理所描述的)。將冷凝出的氫氟酸返回。
本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)在于，具有非常高的選擇性-幾乎無(wú)副反應(yīng)。反應(yīng)速度快而且反應(yīng)完全，并且在低的溫度下進(jìn)行。
下面的實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明，但是并不是對(duì)其范圍的限制。
實(shí)施例1制備磺酰氟/分二步加入氟原料HF 64克KF 10克(0.17摩爾)SO211克(0.17摩爾)F23.8升(0.17摩爾)反應(yīng)過程將KF放置在300毫升高壓釜中，在冰冷卻下計(jì)量加入HF。此時(shí)觀察到強(qiáng)烈的熱效應(yīng)，高壓釜中的溫度從2℃升高至24℃。
在冷卻至0℃之后，加入SO2。未觀察到熱效應(yīng)。接著計(jì)量加入F2(等于化學(xué)計(jì)算量的1/2)直至壓力達(dá)6巴。之后使反應(yīng)混合物的溫度為21℃(壓力6巴)。
在油浴中將反應(yīng)混合物加熱至40℃?？梢宰⒁獾綁毫ξ瓷?。然后在干冰中冷卻反應(yīng)混合物(在-59℃下壓力約是2巴)，再次通入F2直至壓力為7巴。撤除冷浴，在23℃下高壓釜中的壓力是7巴。再次將高壓釜中的內(nèi)容物加熱至40℃(壓力未升高)。隨后冷卻至-76℃?，F(xiàn)在壓力為1巴。
用N2將高壓釜中的壓力調(diào)節(jié)至5巴，然后沖洗排氣(abgepurcht)，共進(jìn)行10次。
在22℃下壓力是5巴。將反應(yīng)氣體通入KI溶液，未觀察到變色，反應(yīng)氣體中不含氟。
以氣相色譜的方式分析反應(yīng)混合物(GC/MS)結(jié)果總面積 1294930保留時(shí)間面積面積％名稱3,19561350 43,383空氣3,3115766 1,219 SF63,4248575 3,754 CO23,51644997 49,848 SO2F23,7587160,674 SOF23,9122650,175 --4,0591 0,007 --4,7692670,716 SO210,74 18370,142 CFC-11313,58 10660,082 --實(shí)施例2磺酰氟的制備/一步加入氟原料HF 50克KF 5克(0.08摩爾)SO26克(0.09摩爾)F21.9升(0.09摩爾)反應(yīng)過程先加入HF、KF和SO2。計(jì)量加入F2(6巴)之后，觀察到輕微的熱效應(yīng)，反應(yīng)混合物的溫度從2℃升高至7℃。
在1小時(shí)之后壓力降低至2.5巴(在20℃下2.8巴)。經(jīng)過干燥KI的氣體試樣顯示無(wú)變色，這表明在氣體試樣中不含F(xiàn)2。
接著，將氣體通過具有KF水溶液的洗氣瓶送到氣體進(jìn)樣口(Gasmaus)中，并進(jìn)行GC/MS分析。
結(jié)果
總面積 1119065保留時(shí)間面積 面積％名稱3,1765312258,363空氣3,292603 0,233 SF63,413577 0,320 CO23,4945395540,566SO2F23,745770 0,516 --3,91380,003 --實(shí)施例3用“F制備磺酰氟原料HF 55克LiF2.6克(0.1摩爾)SO210克(0.1摩爾)F21.9升(0.1摩爾)反應(yīng)過程在高壓釜中先加入LiF，在冰冷卻下加入HF、SO2和氟(7巴)。放置反應(yīng)混合物過夜，然后在40℃下保持1小時(shí)。在反應(yīng)混合物中充入5巴的氮?dú)獠_洗排氣，共計(jì)10次。通過GC分析剩余的反應(yīng)混合物。
結(jié)果總面積 1446847保留時(shí)間 面積 面積％ 名稱3,17 603814 41,733 空氣3,29 1330 0,092 SF63,41 9602 0,664 CO23,48 809773 55,968 SO2F23,73 3404 0,235 SOF23,88 11 0,011 --3,92 7 0,001 --4,04 4120,029 --4,59 16895 1,168 H2O4,75 1599 0,111 SO2
對(duì)比實(shí)施例無(wú)堿金屬氟化物條件下制備磺酰氟反應(yīng)原料HF 58克SO28克(0.09摩爾)F23克(0.08摩爾)反應(yīng)過程在冰冷卻下將HF和SO2放置在高壓釜中，并加入氟(7巴)。將反應(yīng)混合物放置過夜，然后，在通過KF-水之后，借助于GC進(jìn)行分析。GC表明有高的SOF2含量。
結(jié)果總面積 1058218保留時(shí)間面積面積％ 名稱3,17631714 59,696 空氣3,2911650,110SF63,4132430,307CO23,50391816 37,026 SO2F23,7429889 2,824SOF24,7592 0,009SO26,88299 0,028--
權(quán)利要求
1.制備磺酰氟的方法，其中在堿金屬氟化物和液態(tài)氫氟酸的存在下，二氧化硫與元素氟反應(yīng)，形成磺酰氟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，使用溶解在氫氟酸中的堿金屬氟化物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，在-60至50℃的溫度下進(jìn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，先加入堿金屬氟化物和氫氟酸以及二氧化硫，在該混合物中通入元素氟。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，使用氟化鉀作為堿金屬氟化物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在一部分反應(yīng)混合物循環(huán)的條件下進(jìn)行該方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及在堿金屬氟化物和氫氟酸的存在下由二氧化硫和元素氟選擇性地以高產(chǎn)率制備磺酰氟。優(yōu)選堿金屬氟化物是氟化鉀。
文檔編號(hào)C01B17/45GK1259515SQ9911874
公開日2000年7月12日 申請(qǐng)日期1999年9月16日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月11日
發(fā)明者A·舒爾茨, M·里蘭德, E·豪斯曼 申請(qǐng)人:索爾微氟及衍生物有限公司