三氟甲磺酸酐制備工藝研究

呂靈華，李 林，楊獻奎，羅建志

(中船重工集團公司 第七一八研究所，河北 邯鄲 056027)

三氟甲磺酸酐[(CF3SO2)2O]是三氟甲磺酸的重要衍生物之一，是一種具有強烈刺激性氣味的無色透明液體，遇水劇烈反應并產生煙霧，接觸眼睛或皮膚時將導致腐蝕灼傷，吸入后能刺激呼吸道，導致肺氣腫，嚴重時有生命危險。

從其分子結構上來看，三氟甲磺酸酐含有F和三氟甲基(CF3-)，具有有機氟化物的特性。氟原子半徑小，熱穩定性大，形成的C-F鍵較短，極性極小[1]，使得三氟甲磺酸酐具有極高的耐熱性、耐氧化還原性。即使在強親核劑存在下，也不會游離出氟離子[2]。由于三氟甲磺酸酐具有很強的親酯性，對生物體膜和組織的滲透性及同生物體反應時電子吸引性也得到增強[3]。這些特性使得三氟甲磺酸酐是制藥行業常用的中間體和催化劑。

此外，三氟甲磺酸酐含有電子集團CF3SO3-，它是目前已知最強的去離子基團之一[4]。因此，常用作化工中間體，還可用在塑料工業，電子化學、制糖工業等領域[5]。

本課題以三氟甲磺酸和五氧化二磷為原料，研究了反應和提純的最優條件，得到高純度且質量穩定的三氟甲磺酸酐產品，為該產品的工業化生產奠定了理論基礎。

1 實驗部分

1.1 實驗原理

三氟甲磺酸酐的制備原理如下：

主反應[6]：

6CF3SO3H+P2O5→3(CF3SO2)2O+ 2H3PO4

溫度較高時，有如下副反應[7]：

(CF3SO2)2O+CF3SO3H→

CF3SO3CF3+ SO2↑+ CF3SO3H

1.2 試劑

反應用試劑見表1。

1.3 儀器

試驗用儀器如表2所示。

表1 反應試劑

表2 實驗用儀器

1.4 三氟甲磺酸酐粗品制備

由三氟甲磺酸、五氧化二磷根據文獻[7]制得三氟甲磺酸酐，反應工藝如下：在氮氣保護下，向干燥的反應容器中依次加入200 g五氧化二磷和1775 g三氟甲磺酸，在常溫常壓下開啟攪拌反應。……