一種肺腔通氣液的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種肺腔通氣液的制備方法，具體涉及一種可用作肺腔通氣液和制造眼科手術器械的全氟辛烷的制備方法。
[0002]
【背景技術】
[0003]全氟辛烷作為一種肺腔通氣液的關鍵組份，其純度直接影響肺腔通氣液治療肺部疾病的效果。以往全氟辛烷的制備方法有三氟化鈷氟化法、電解氟化法和單質氟直接氟化法。三氟化鈷氟化法需要將二氟化鈷或氧化鈷預先與氟氣反應轉化為三氟化鈷，三氟化鈷再在反應器中與辛烷反應得到含有全氟辛烷的混合物；三氟化鈷需要不斷再生，反應器溫度難以控制均勻，放大受限制，生產不能連續進行，不適于大批量生產。電解氟化法合成全氟辛烷設備復雜，條件控制難度高，副產物多，收率低，一般不超過20%。單質氟直接氟化法需要有元素氟，元素氟運輸十分困難，就地制氟設備復雜，操作難度大，反應物容易斷鏈導致副產物多，收率不高；而且氟氣生產受到嚴格的法規管控，不輕易獲得生產許可。因此，需要研究一種安全、高效的全氟辛烷制備方法，可以規模靈活、容易實現生產。
[0004]
【發明內容】
[0005]本發明一方面提供一種全氟辛烷的制備方法，其特征在于包括以下步驟:
(1)在反應器內填充催化劑，用氟化劑在高溫下進行氟化處理；
(2)將辛烷加入汽化器以得到辛烷蒸汽，控制汽化器溫度在100?150°C之間；
(3)將惰性氣體通入汽化器對所述辛烷蒸汽進行稀釋，將辛烷蒸汽稀釋混合氣連續通入反應器與氟化劑進行氟化取代反應；
(4)將反應產物通過堿洗、水洗、精餾提純，得到全氟辛烷。
[0006]如上所述的制備方法，其中，所述氟化處理溫度為300°C。
[0007]如上所述的制備方法，其中，所述催化劑選自堿金屬、堿土金屬氟化物或由鎳、鈷、銅、鋁、錳等金屬或其氧化物或氟化物之一種或幾種組成。
[0008]如上所述的制備方法，其中，所述氟化劑為純三氟化氮或三氟化氮混合氣。
[0009]如上所述的制備方法，其中，所述三氟化氮與辛烷蒸汽加料摩爾比范圍為15:1?50:1之間。
[0010]如上所述的制備方法，其中，所述三氟化氮混合氣為三氟全化氮與惰性氣體的混合氣，三氟化氮在混合氣中濃度范圍為20%?80%。
[0011]如上所述的制備方法，其中，辛烷蒸汽在所述辛烷蒸汽稀釋混合氣中的濃度范圍為5%?50%O
[0012]如上所述的制備方法，其中，所述氟化取代反應溫度控制在150?350°C之間。
[0013]如上所述的制備方法，其中，所述全氟辛烷純度不低于98%。
[0014]本發明另一方面在于將如上所述的制備方法制備的全氟辛烷用作肺腔通氣液或用于制造眼科手術器械。
[0015]與制備全氟辛烷的傳統方法相比，本發明采用了三氟化氮作為氟化劑與辛烷在催化劑的作用下發生氟化取代反應的方法制備全氟辛烷。本發明方法所用三氟化氮原料易得，設備投資少，反應條件易于控制，產率高，副產物少，反應產物容易分離提純，生產過程無三廢排放，操作安全，適于各種大小規模間歇或連續化生產。
[0016]
【具體實施方式】
[0017]全氟辛烷的制備原理如下:在反應器中，辛烷氣體與氟化劑三氟化氮在催化劑的作用下發生氟化取代反應得到辛烷的全氟化產物或部分氟化副。為提高其氟化程度，提高全氟辛烷的純度，需對反應條件進行控制。通過控制氟化劑與辛烷氣體的加料比、反應溫度及反應混合物在反應器內的停留時間，使辛烷氣體盡可能氟化完全，同時最大限度減少辛烷分子內C-C鍵的斷裂，從而提高目標產物全氟辛烷的產率。
[0018]在本實施方式中，所述反應器可為管式反應器，材質為蒙乃爾合金、鎳、不銹鋼、紫銅或碳鋼。管內填充的催化劑可選自堿金屬、堿土金屬氟化物或由鎳、鈷、銅、鋁、錳等金屬或其氧化物或氟化物之一種或幾種組成。
[0019]在一些實施方式中，全氟辛烷的制備過程如下:
步驟一:催化劑以顆粒狀裝入反應器，該催化劑顆粒的粒度可在100目以上。在向反應器通入反應物之前，先用氟化劑三氟化氮或三氟化氮與惰性氣體如氮氣、氦氣或氬氣的混合氣在高溫如150?300°C之間對催化劑進行氟化處理，使催化劑轉化為氟化物。
[0020]步驟二:將辛烷液體加入汽化器中，控制汽化器溫度在100?150°C之間以生成辛烷蒸汽，將惰性氣體如氮氣、氦氣、氬氣與辛烷蒸汽按比例通入混合器稀釋混合。辛烷蒸汽在稀釋混合氣中的濃度在5%?50%之間，最佳為10%?30%之間。
[0021]步驟三:向反應器中連續通入氟化劑純三氟化氮或三氟化氮混合氣，三氟化氮混合氣可以是三氟化氮與氮氣、氦氣、氬氣等惰性氣體的混合氣，混合氣體中三氟化氮的濃度不低于20%，最佳為50%?80%之間。
[0022]步驟四:將辛烷蒸汽稀釋混合氣連續通入反應器中與氟化劑三氟化氮進行催化氟化反應，通過控制氟化劑和/或辛烷稀釋混合氣的通入速率以控制三氟化氮與辛烷摩爾比在15:1?50:1之間，最佳在20:1?40:1之間。反應時間以反應物在反應器內停留時間來表征，該反應停留時間的范圍可為3?60秒，最佳停留時間為5?10秒。
[0023]氟化取代反應溫度控制在150?350°C之間，最佳反應溫度為200?300°C之間。反應壓力為負壓或常壓或正壓，沒有特別限制，最好在常壓操作。
[0024]步驟五:將反應產物通過堿洗、水洗、精餾提純，得到全氟辛烷。
[0025]以上步驟并非限于本實施方式，在其他實施方式中，反應步驟的實施根據實際情況進行調整，例如，以上步驟可以按照不同順序進行，一個步驟與另一個步驟可同步進行，可根據實際需要添加一些有利于提高反應速率或提高產物純度的步驟。根據步驟的調整，反應容器可進行相應增加或相應的減少。
[0026]【具體實施方式】一: 在內徑為50mm、長1000mm的蒙乃爾合金反應器內，填充直徑為3mm的球狀氟化招。反應器加熱至300°C，通入純三氟化氮氣體進行氟化處理。然后使反應器溫度維持在150°C，辛烷汽化器溫度維持在100°C，按三氟化氮與辛烷摩爾比15:1比例連續通入20%三氟化氮-氮混合氣和5%辛烷-氮混合氣進行反應，控制停留時間60秒。計量折純辛烷通過反應器的量達到500克時停止加料。將收集到的反應產物用20%氫氧化鉀水溶液中和至PH值為中性，靜置，分層后取有機相用去離子水洗滌三次，分出有機相用無水硫酸鈉干燥后進行精餾分離，取沸點103?105°C餾分，得1152克全氟辛烷，純度98%，按加入辛烷計收率約60%。
[0027]【具體實施方式】二:
用與實施例1相同設備。反應器溫度維持在200°C，按三氟化氮與辛烷摩爾比30:1比例連續通入50%三氟化氮-氮混合氣和20%辛烷-氮混合氣進行反應，控制停留時間10秒。計量折純辛烷通過反應器的量達到500克時停止加料。將收集到的反應產物用20%氫氧化鉀水溶液中和至PH值為中性，靜置，分層后取有機相用去離子水洗滌三次，分出有機相用無水硫酸鈉干燥后進行精餾分離，取沸點103?105°C餾分，得1248克全氟辛烷，純度99%，按加入辛烷計收率約65%。
[0028]【具體實施方式】三:
用與實施例1相同設備。反應器溫度維持在300°C，按三氟化氮與辛烷摩爾比50:1比例連續通入80%三氟化氮-氮混合氣和50%辛烷-氮混合氣進行反應，控制停留時間3秒。計量折純辛烷通過反應器的量達到500克時停止加料。將收集到的反應產物用20%氫氧化鉀水溶液中和至PH值為中性，靜置，分層后取有機相用去離子水洗滌三次，分出有機相用無水硫酸鈉干燥后進行精餾分離，取沸點103?105°C餾分，得1440克全氟辛烷，純度99%，按加入辛烷計收率約75%。
[0029]【具體實施方式】四:
在實施例1相同反應器內，填充直徑為3_的球狀氧化鈷。反應器加熱至300°C，通入50%三氟化氮-50%氮混合氣進行活化。然后使反應器溫度維持在350°C，辛烷汽化器溫度維持在150°C，按三氟化氮與辛烷摩爾比30:1比例連續通入純三氟化氮和20%辛烷-氮混合氣進行反應，控制停留時間5秒。計量折純辛烷通過反應器的量達到500克時停止加料。將收集到的反應產物用20%氫氧化鉀水溶液中和至PH值為中性，靜置，分層后取有機相用去離子水洗滌三次，分出有機相用無水硫酸鈉干燥后進行精餾分離，取沸點103?105°C餾分，得1537克全氟辛烷，純度99%，按加入辛烷計收率約80%。
[0030]通過以上實施方式制備的全氟辛烷，其純度不低于98%。在一些實施方式中，通過如上制備方法得到的全氟辛烷可用作肺腔通氣液或用于制造眼科手術器械。
[0031]雖然結合特定的實施方式對本發明進行了說明，但本領域的技術人員可以理解，對本發明可以做出許多修改和變型。因此，要認識到，權利要求書的意圖在于涵蓋在本發明真正構思和范圍內的所有這些修改和變型。
【主權項】
1.一種全氟辛烷的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)在反應器內填充催化劑，用氟化劑在高溫下進行氟化處理； (2)將辛烷加入汽化器以得到辛烷蒸汽，控制汽化器溫度在100?150°C之間； (3)將惰性氣體通入汽化器對所述辛烷蒸汽進行稀釋，將辛烷蒸汽稀釋混合氣連續通入反應器與氟化劑進行氟化取代反應； (4)將反應產物通過堿洗、水洗、精餾提純，得到全氟辛烷。2.如權利要求1所述的制備方法，其中，所述氟化處理溫度為300°C。3.如權利要求1所述的制備方法，其中，所述催化劑選自堿金屬、堿土金屬氟化物或由鎳、鈷、銅、鋁、錳等金屬或其氧化物或氟化物之一種或幾種組成。4.如權利要求1所述的制備方法，其中，所述氟化劑為純三氟化氮或三氟化氮混合氣。5.如權利要求4所述的制備方法，其中，所述三氟化氮與辛烷蒸汽加料摩爾比范圍為15:1?50:1之間。6.如權利要求4所述的制備方法，其中，所述三氟化氮混合氣為三氟全化氮與惰性氣體的混合氣，三氟化氮在混合氣中濃度范圍為20%?80%。7.如權利要求1所述的制備方法，其中，辛烷蒸汽在所述辛烷蒸汽稀釋混合氣中的濃度范圍為5%?50%。8.如權利要求1所述的制備方法，其中，所述氟化取代反應溫度控制在150?350°C之間。9.如權利要求1所述的制備方法，其中，所述全氟辛烷純度不低于98%。10.將如權利要求1所述的制備方法制備的全氟辛烷用作肺腔通氣液或用于制造眼科手術器械。
【專利摘要】本發明公開一種全氟辛烷的制備方法。該方法包括如下步驟：（1）在反應器內填充催化劑，用氟化劑在高溫下進行氟化處理。（2）將辛烷加入汽化器以得到辛烷蒸汽，控制汽化器溫度在100～150℃之間。（3）將惰性氣體通入汽化器對所述辛烷蒸汽進行稀釋，將辛烷蒸汽稀釋混合氣連續通入反應器與氟化劑進行氟化取代反應。（4）將反應產物通過堿洗、水洗、精餾提純，得到全氟辛烷。通過本發明公開的該制備方法得到的全氟辛烷可用作肺腔通氣液或用于制造眼科手術器械。
【IPC分類】A61P11/00, A61K31/02, C07C17/10, C07C19/08
【公開號】CN104926597
【申請號】CN201410099868
【發明人】魯俞, 方治文
【申請人】上海華捷視醫療設備有限公司
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2014年3月18日