專利名稱：在液態(tài)或超臨界二氧化碳中的氟化反應(yīng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及在二氧化碳中氟化化合物的方法。
背景技術(shù)：
氟化反應(yīng)通常定義為將元素氟或另一種氟化劑與物質(zhì)接觸，是一種重要的工業(yè)方法。氟化劑與氟化條件的選擇通常決定了氟化反應(yīng)的選擇性。被氟化物質(zhì)通常經(jīng)歷了其物理或化學(xué)性能的暫時(shí)的或永久的變化。在被氟化物質(zhì)中觀察到的典型變化為漂白、純化、潤(rùn)滑性的增強(qiáng)、對(duì)某些物質(zhì)的不透性的增強(qiáng)、可燃性的降低和對(duì)化學(xué)反應(yīng)(例如抗氧化性)的惰性。所觀察到具體的變化以及其程度大小通常依賴于氟化條件以及被氟化物質(zhì)的性質(zhì)。氟化可引起分子結(jié)構(gòu)的變化，例如通過用氟取代某些原子或原子團(tuán)來實(shí)現(xiàn)，其中這些原子或原子團(tuán)的例子為氫、氯、溴、碘、羰基和羥基。也可將氟加成到如碳-碳雙鍵的不飽和部位。通常使用的氟化劑包括但不限于元素氟、二氟化氙和功能性胺(例如N，N-二乙基-1，1，2，3，3，3-六氟丙胺)。
氟化反應(yīng)一般在不與氟化劑反應(yīng)的溶劑或介質(zhì)中實(shí)施，其中溶劑的例子為含鹵素的溶劑，如四氯化碳、含氯氟烴和碳氟化合物。盡管具有任何可能的優(yōu)點(diǎn)，但是這些溶劑或介質(zhì)可引起潛在的對(duì)健康和環(huán)境的關(guān)注，并且應(yīng)受控制以盡可能最大程度地減少接觸到人員以及釋放到環(huán)境中。這種環(huán)境關(guān)注會(huì)變成問題，因?yàn)檎谔剿鲗⑦x擇氟化法用于藥物研究。
因此，本領(lǐng)域需要不具上文提及的缺點(diǎn)的氟化溶劑和使用該溶劑的氟化方法。
發(fā)明概述本發(fā)明使氟化法，特別是涉及藥用化合物的方法中避免了使用有機(jī)溶劑反應(yīng)介質(zhì)的需要。在本發(fā)明一個(gè)方面提供了氟化物質(zhì)的方法。所述方法包括提供包含液態(tài)或超臨界二氧化碳反應(yīng)介質(zhì)、第一反應(yīng)劑和第二反應(yīng)劑的反應(yīng)混合物，其中所述第一反應(yīng)劑為氟化劑。然后在二氧化碳反應(yīng)介質(zhì)中使第一反應(yīng)劑與第二反應(yīng)劑接觸，使得第一反應(yīng)劑氟化了第二反應(yīng)劑。
在本發(fā)明的另一方面涉及反應(yīng)混合物。所述反應(yīng)混合物包含含氟的第一反應(yīng)劑、第二反應(yīng)劑；以及液態(tài)或超臨界二氧化碳反應(yīng)介質(zhì)。所述第一反應(yīng)劑和第二反應(yīng)劑存在于二氧化碳反應(yīng)介質(zhì)中，并且所述第一反應(yīng)劑和第二反應(yīng)劑發(fā)生反應(yīng)，這樣將第二反應(yīng)劑氟化。
另外發(fā)現(xiàn)二氧化碳可有助于固體物體的氟化，因此與在只使用氟氣中的發(fā)現(xiàn)相比，實(shí)施二氧化碳的氟化反應(yīng)將會(huì)更快并且滲透得更深。
本發(fā)明提供這些和其它方面以及優(yōu)點(diǎn)。
附圖簡(jiǎn)述

圖1為依照本發(fā)明的方法加工的氟化高密度聚乙烯(HDPE)的SEM相片；并且圖2為依照本發(fā)明的方法加工的氟化低密度聚乙烯(LDPE)的SEM照片。
優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)描述現(xiàn)在，將參考附帶的說明書和實(shí)施例在下文中對(duì)本發(fā)明作更完全的描述，其中列出了本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來具體表達(dá)而不應(yīng)解釋為限定于此處闡述的實(shí)施方案中。相反，提供了這些實(shí)施方案使得本公開徹底和完全，并且將本發(fā)明的范圍完全傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。
本發(fā)明的一個(gè)方面涉及氟化物質(zhì)的方法。所述方法包括提供包含液態(tài)或超臨界二氧化碳反應(yīng)介質(zhì)、第一反應(yīng)劑和第二反應(yīng)劑的反應(yīng)混合物。所述第一反應(yīng)劑包含氟，就本發(fā)明而言，可認(rèn)為是一種氟化劑。然后在二氧化碳中使所述第一反應(yīng)劑與第二反應(yīng)劑接觸，這樣所述第一反應(yīng)劑氟化了第二反應(yīng)劑。在本發(fā)明中，所述第一和第二反應(yīng)劑兩者都不溶于、或其中之一或兩者均溶于二氧化碳中。
雖然不希望受任何理論的約束，但是可認(rèn)為所述第二反應(yīng)劑具有允許其被氟化的“活性部位”。更具體地說，將術(shù)語“活性部位”定義為位于第二反應(yīng)劑上的能與第一反應(yīng)劑(也就是氟化劑)反應(yīng)的區(qū)域。就本發(fā)明而言，可使用上文定義的多種類型的活性部位。例如，第二反應(yīng)劑可具有不飽和鍵(如雙鍵或三鍵)形式的活性部位，所述活性部位可與第一反應(yīng)劑反應(yīng)，這樣氟連接在第二反應(yīng)劑上。作為一個(gè)例子，所述氟可與第二反應(yīng)劑共價(jià)鍵合。
第二反應(yīng)劑可具有至少一個(gè)活性基團(tuán)或取代基。就本發(fā)明而言，“活性基團(tuán)”為原子、取代基等，已知在氟化反應(yīng)中通過第一反應(yīng)劑和第二反應(yīng)劑之間的反應(yīng)，所述“活性基團(tuán)”可被氟取代?；钚曰鶊F(tuán)的例子包括但不限于氫、羥基、羰基和鹵素(例如，氯、溴或碘)。具有羥基的第二反應(yīng)劑的例子包括但不限于1-辛醇、2-辛醇和膽甾醇。
就本發(fā)明而言，使用液態(tài)或超臨界相的二氧化碳作為反應(yīng)混合物中的流體。反應(yīng)混合物一般采用二氧化碳作為連續(xù)相，所述反應(yīng)混合物一般包含大約50到大約99.5％重量的二氧化碳。如果使用了液態(tài)二氧化碳，優(yōu)選在所述方法中采用的溫度低于31℃。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，使用“超臨界”相的二氧化碳。此處所用的“超臨界”是指流體介質(zhì)的溫度足夠高，不能通過加壓使其液化。在Hyatt，J.Org.Chem.495097-5101(1984)中報(bào)導(dǎo)了二氧化碳的熱力學(xué)性能；該文指出二氧化碳的臨界溫度為大約31℃。具體地說，本發(fā)明的方法可在大約0℃到大約110℃的溫度范圍內(nèi)實(shí)施。使用的壓力一般為大約800磅/平方英寸[絕對(duì)壓力](5.5mPa)或至大約5000磅/平方英寸[絕對(duì)壓力](3.4mPa)。
如上所述，在本發(fā)明方法中使用的第一反應(yīng)劑可稱為氟化劑。術(shù)語“氟化劑”定義為能氟化另一種化合物的物質(zhì)，所述另一種化合物的例子為如單體、聚合物或其它類型的物質(zhì)。氟化劑的例子包括但不限于元素氟、親核氟化劑(例如N，N-二乙基-1，1，2，3，3，3-六氟丙胺)和親電氟化劑(例如二氟化氙、次氟酸鹽(hypofluorites))?？墒褂蒙鲜龅娜魏位旌衔?。所用的氟化劑一般可溶于二氧化碳中。優(yōu)選所述反應(yīng)混合物包含大約0.5到大約50％重量的第一反應(yīng)劑或氟化劑。
使用的第二反應(yīng)劑為一種一般包含至少一種如本文定義的活性部位的試劑。第二反應(yīng)劑的例子包括但不限于有機(jī)化合物、有機(jī)聚合物和無機(jī)聚合物。上文包括的為藥用化合物。就本發(fā)明而言，術(shù)語“藥用化合物”廣義解釋為包括范圍廣泛的藥用活性化合物。藥用化合物的例子包括但不限于甾醇(例如膽甾醇)、碳水化合物、氨基酸、肽、核苷、抗菌素、麻醉劑、其混合物以及其它物質(zhì)。也可使用單-和多官能的醇并且所述醇包括但不限于環(huán)己醇、芐醇、1-辛醇、2-辛醇等。
可用本發(fā)明方法氟化的有機(jī)聚合物的例子包括高密度聚乙烯(HDPE)和低密度聚乙烯(LDPE)。作為例子，所述聚合物可為如容器、槽、管、瓶、盤、桿或其它形狀的制品形式。這些制品常?？捎梅瘎┓鼈兊谋砻妗７岣吡丝够瘜W(xué)品的性能、對(duì)烴和其它液體及氣體的不透性、抗污染的性能以及本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的其它優(yōu)點(diǎn)。我們發(fā)現(xiàn)依照本發(fā)明在二氧化碳反應(yīng)介質(zhì)中氟化可導(dǎo)致氟化層更深地滲透到固體聚合物中，而不需要延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，或者導(dǎo)致在較短的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)得到相同的滲透。
所述聚合物可為含氟聚合物，特別是高度氟化的聚合物，即是在其中超過90％的單價(jià)原子為氟的聚合物。所述聚合物可為全氟聚合物。所述聚合物可為適合于熔融加工的形式。這包括細(xì)碎形式如粉末，或者可為小球或立方體形式，如用于注射成形或擠出成形的形式。通常，所述聚合物可為成型的制品。所述成型的制品可為，例如具有暴露于所述第一反應(yīng)劑的內(nèi)表面的容器。為了提高所述聚合物的熱穩(wěn)定性，特別是在熔融加工中的熱穩(wěn)定性，通常需要采用氟處理含氟聚合物，特別是全氟聚合物，以氟化活性端基。所述活性端基來自用于制備所述聚合物的聚合引發(fā)劑自由基，或鏈轉(zhuǎn)移劑。依照本發(fā)明，在二氧化碳反應(yīng)介質(zhì)中，含氟聚合物粉末、小球和立方體的氟化進(jìn)行得更快和完全。
如果需要，可在本發(fā)明方法使用的反應(yīng)混合物中采用各種添加劑。這些添加劑的例子包括但不限于調(diào)節(jié)所述氟化產(chǎn)物的分子量或控制其官能度的添加劑。也可使用可控制工藝變量(如反應(yīng)時(shí)間)、改變用于反應(yīng)介質(zhì)的流體的流動(dòng)性能的試劑?？扇芜x使用共溶劑。本領(lǐng)域熟練的技術(shù)人員已知可使用上面任何組分的混合物。
本發(fā)明方法可用已知的設(shè)備實(shí)施。例如，所述氟化反應(yīng)可在適當(dāng)設(shè)計(jì)的反應(yīng)容器或反應(yīng)室中分批、連續(xù)或者半連續(xù)地完成。可使用另外的裝置如攪拌裝置(例如漿式攪拌機(jī)或葉輪攪拌機(jī))和加熱器(例如加熱爐或加熱棒)。
以下例子是用以舉例說明本發(fā)明而非對(duì)其進(jìn)行限定?？傊峁┧隼右宰C明本發(fā)明方法的效果。表1是對(duì)每個(gè)實(shí)施例的總概括。
表1
實(shí)施例1用干燥的氮?dú)馇逑囱b備有壓力轉(zhuǎn)換器和溫度控制器的25mL高壓反應(yīng)器大約15分鐘。往所述反應(yīng)器中裝入二氧化碳和2.0mL甲基環(huán)己烷和0.5g二氟化氙。封閉整個(gè)反應(yīng)體系并在105℃和5000±15磅/平方英寸(3.4±0.1mPa)下將所述反應(yīng)混合物攪拌3小時(shí)。由1H NMR和GC/MS分析所得的溶液混合物。
實(shí)施例2用干燥的氮?dú)馇逑囱b備有壓力轉(zhuǎn)換器和溫度控制器的25mL高壓反應(yīng)器大約15分鐘。往所述反應(yīng)器中加入0.5035g環(huán)己烷。在氮?dú)鈿夥罩?，通過高壓加料管加入1.2037g N，N-二乙基-1，1，2，3，3，3-六氟丙胺。封閉整個(gè)反應(yīng)體系并且用高壓二氧化碳將N，N-二乙基-1，1，2，3，3，3-六氟丙胺沖入所述25mL的反應(yīng)器中。在25℃和1000±15磅/平方英寸(6.9±0.1mPa)下將所述反應(yīng)混合物攪拌24小時(shí)。由1H NMR和GC/MS分析所得的溶液混合物。
實(shí)施例3用干燥的氮?dú)馇逑囱b備有壓力轉(zhuǎn)換器和溫度控制器的25mL高壓反應(yīng)器大約15分鐘。然后往所述反應(yīng)器中裝入0.6373g芐醇。在氮?dú)鈿夥罩校ㄟ^高壓加料管加入1.4287g N，N-二乙基-1，1，2，3，3，3-六氟丙胺。封閉整個(gè)反應(yīng)體系并且用高壓二氧化碳將N，N-二乙基-1，1，2，3，3，3-六氟丙胺沖入所述25mL的反應(yīng)器中。在25℃和1000±15磅/平方英寸(6.9±0.1mPa)下將所述反應(yīng)混合物攪拌20小時(shí)。由1HNMR和GC/MS分析所得的溶液混合物。得到產(chǎn)率為60％的所需的氟化產(chǎn)物，α-氟甲苯。
實(shí)施例4用干燥的氮?dú)馇逑囱b備有壓力轉(zhuǎn)換器和溫度控制器的25mL高壓反應(yīng)器大約15分鐘。然后往所述反應(yīng)器中裝入0.5721g 1-辛醇。在氮?dú)鈿夥罩?，通過高壓加料管加入1.103g N，N-二乙基-1，1，2，3，3，3-六氟丙胺。封閉整個(gè)反應(yīng)體系并且用高壓二氧化碳將N，N-二乙基-1，1，2，3，3，3-六氟丙胺沖入所述25mL的反應(yīng)器中。在25℃和1000±15磅/平方英寸(6.9±0.1mPa)下將所述反應(yīng)混合物攪拌20小時(shí)。由1HNMR和GC/MS分析所得的溶液混合物。得到產(chǎn)率為68％的所需的氟化產(chǎn)物，1-氟辛烷。
實(shí)施例5用干燥的氮?dú)馇逑囱b備有壓力轉(zhuǎn)換器和溫度控制器的25mL高壓反應(yīng)器大約15分鐘。然后往所述反應(yīng)器中裝入0.5745g 2-辛醇。在氮?dú)鈿夥罩?，通過高壓加料管加入1.12g N，N-二乙基-1，1，2，3，3，3-六氟丙胺。封閉整個(gè)反應(yīng)體系并且用高壓二氧化碳將N，N-二乙基-1，1，2，3，3，3-六氟丙胺沖入所述25mL的反應(yīng)器中。在25℃和1000±15磅/平方英寸(6.9±0.1mPa)下將所述反應(yīng)混合物攪拌20小時(shí)。由1HNMR和GC/MS分析所得的溶液混合物。得到產(chǎn)率為48％的所需的氟化產(chǎn)物，2-氟辛烷。
實(shí)施例6用干燥的氮?dú)馇逑囱b備有壓力轉(zhuǎn)換器和溫度控制器的25mL高壓反應(yīng)器大約15分鐘。然后往所述反應(yīng)器中裝入0.1585g膽甾醇。在氮?dú)鈿夥罩校ㄟ^高壓加料管加入1.2689g N，N-二乙基-1，1，2，3，3，3-六氟丙胺。封閉整個(gè)反應(yīng)體系并且用高壓二氧化碳將N，N-二乙基-1，1，2，3，3，3-六氟丙胺沖入所述25mL的反應(yīng)器中。在25℃和1000±15磅/平方英寸(6.9±0.1mPa)下將所述反應(yīng)混合物攪拌20小時(shí)。由1HNMR和GC/MS分析所得的溶液混合物。得到產(chǎn)率為62％的所需的氟化產(chǎn)物，氟化膽甾醇。
實(shí)施例7用干燥的氮?dú)馇逑囱b備有壓力轉(zhuǎn)換器和溫度控制器的25mL高壓反應(yīng)器大約15分鐘。然后往所述反應(yīng)器中裝入0.0971g膽甾醇。在氮?dú)鈿夥罩?，通過高壓加料管加入1.349g N，N-二乙基-1，1，2，3，3，3-六氟丙胺。封閉整個(gè)反應(yīng)體系并且用高壓二氧化碳將N，N-二乙基-1，1，2，3，3，3-六氟丙胺沖入所述25mL的反應(yīng)器中。在0℃和1000±15磅/平方英寸(6.9±0.1mPa)下將所述反應(yīng)混合物攪拌20小時(shí)。由1HNMR和GC/MS分析所得的溶液混合物。得到產(chǎn)率為28％的所需的氟化產(chǎn)物，氟化膽甾醇。
實(shí)施例8用干燥的氮?dú)馇逑囱b備有壓力轉(zhuǎn)換器和溫度控制器的25mL高壓反應(yīng)器大約15分鐘。然后往所述反應(yīng)器中裝入0.1033g膽甾醇。在氮?dú)鈿夥罩?，通過高壓加料管加入1.2634g N，N-二乙基-1，1，2，3，3，3-六氟丙胺。封閉整個(gè)反應(yīng)體系并且用高壓二氧化碳將N，N-二乙基-1，1，2，3，3，3-六氟丙胺沖入所述25mL的反應(yīng)器中。在25℃和1000±15磅/平方英寸(6.9±0.1mPa)下將所述反應(yīng)混合物攪拌20小時(shí)。由1HNMR和GC/MS分析所得的溶液混合物。得到產(chǎn)率為33％的所需的氟化產(chǎn)物，氟化膽甾醇。
實(shí)施例9用干燥的氮?dú)馇逑囱b備有壓力轉(zhuǎn)換器和溫度控制器的25mL高壓反應(yīng)器大約15分鐘。然后往所述反應(yīng)器中裝入0.1002g膽甾醇。在氮?dú)鈿夥罩?，通過高壓加料管加入1.2332g N，N-二乙基-1，1，2，3，3，3-六氟丙胺。封閉整個(gè)反應(yīng)體系并且用高壓二氧化碳將N，N-二乙基-1，1，2，3，3，3-六氟丙胺沖入所述25mL的反應(yīng)器中。在25℃和1000±15磅/平方英寸(6.9±0.1mPa)下將所述反應(yīng)混合物攪拌20小時(shí)。由1HNMR和GC/MS分析所得的溶液混合物。得到產(chǎn)率為37％的所需的氟化產(chǎn)物，氟化膽甾醇。
實(shí)施例10
用干燥的氮?dú)馇逑囱b備有壓力轉(zhuǎn)換器和溫度控制器的25mL高壓反應(yīng)器大約15分鐘。然后往所述反應(yīng)器中裝入0.1018g膽甾醇。在氮?dú)鈿夥罩?，通過高壓加料管加入1.1298g N，N-二乙基-1，1，2，3，3，3-六氟丙胺。封閉整個(gè)反應(yīng)體系并且用高壓二氧化碳將N，N-二乙基-1，1，2，3，3，3-六氟丙胺沖入所述25mL的反應(yīng)器中。在40℃和1200±15磅/平方英寸(8.3±0.1mPa)下將所述反應(yīng)混合物攪拌20小時(shí)。由1HNMR和GC/MS分析所得的溶液混合物。得到產(chǎn)率為51％的所需的氟化產(chǎn)物，氟化膽甾醇。
實(shí)施例11用干燥的氮?dú)馇逑囱b備有壓力轉(zhuǎn)換器和溫度控制器的25mL高壓反應(yīng)器大約15分鐘。然后往所述反應(yīng)器中裝入0.1072g膽甾醇。在氮?dú)鈿夥罩校ㄟ^高壓加料管加入1.3062g N，N-二乙基-1，1，2，3，3，3-六氟丙胺。封閉整個(gè)反應(yīng)體系并且用高壓二氧化碳將N，N-二乙基-1，1，2，3，3，3-六氟丙胺沖入所述25mL的反應(yīng)器。在40℃和1500±15磅/平方英寸(10.3±0.1mPa)下將所述反應(yīng)混合物攪拌20小時(shí)。由1HNMR和GC/MS分析所得的溶液混合物。得到產(chǎn)率為45％的所需的氟化產(chǎn)物，氟化膽甾醇。
實(shí)施例12用干燥的氮?dú)馇逑囱b備有壓力轉(zhuǎn)換器和溫度控制器的25mL高壓反應(yīng)器大約15分鐘。然后往所述反應(yīng)器中裝入0.1056g膽甾醇。在氮?dú)鈿夥罩?，通過高壓加料管加入1.1132g N，N-二乙基-1，1，2，3，3，3-六氟丙胺。封閉整個(gè)反應(yīng)體系并且用高壓二氧化碳將N，N-二乙基-1，1，2，3，3，3-六氟丙胺沖入所述25mL的反應(yīng)器中。在40℃和2000±15磅/平方英寸(13.8±0.1mPa)下將所述反應(yīng)混合物攪拌20小時(shí)。由1HNMR和GC/MS分析所得的溶液混合物。得到產(chǎn)率為33％的所需的氟化產(chǎn)物，氟化膽甾醇。
實(shí)施例13用干燥的氮?dú)馇逑囱b備有壓力轉(zhuǎn)換器和溫度控制器的25mL高壓反應(yīng)器大約15分鐘。然后往所述反應(yīng)器中裝入0.1054g膽甾醇。在氮?dú)鈿夥罩校ㄟ^高壓加料管加入1.2434g N，N-二乙基-1，1，2，3，3，3-六氟丙胺。封閉整個(gè)反應(yīng)體系并且用高壓二氧化碳將N，N-二乙基-1，1，2，3，3，3-六氟丙胺沖入所述25mL的反應(yīng)器中。在40℃和3000±15磅/平方英寸(20.6±0.1mPa)下將所述反應(yīng)混合物攪拌20小時(shí)。由1HNMR和GC/MS分析所得的溶液混合物。得到產(chǎn)率為29％的符合要求的氟化產(chǎn)物，氟化膽甾醇。
實(shí)施例14用干燥的氮?dú)馇逑囱b備有壓力轉(zhuǎn)換器和溫度控制器的25mL高壓反應(yīng)器大約15分鐘。然后往所述反應(yīng)器中裝入0.1176g膽甾醇。在氮?dú)鈿夥罩?，通過高壓加料管加入1.2090g N，N-二乙基-1，1，2，3，3，3-六氟丙胺。封閉整個(gè)反應(yīng)體系并且用高壓二氧化碳將N，N-二乙基-1，1，2，3，3，3-六氟丙胺沖入所述25mL的反應(yīng)器中。在40℃和4500±15磅/平方英寸(3.1±0.1mPa)下將所述反應(yīng)混合物攪拌20小時(shí)。由1HNMR和GC/MS分析所得的溶液混合物。得到產(chǎn)率為26％的所需的氟化產(chǎn)品，氟化膽甾醇。
實(shí)施例15在800mL的反應(yīng)器中放置202.4mg高密度聚乙烯(HDPE)并在室溫下抽空至少3小時(shí)。將大約16磅/平方英寸(1.1kPa)的純氟氣緩慢地導(dǎo)入所述反應(yīng)器中并將反應(yīng)器的溫度控制在21到23℃。在大約21到23℃實(shí)施反應(yīng)20小時(shí)，然后小心地將反應(yīng)器排氣并抽真空至少4小時(shí)。然后將氟化HDPE放在真空烘箱中另外20小時(shí)，氟化HDPE的重量為206.2mg。重量增加了3.8mg。所述HDPE的氟化深度為12到21μm，所述深度由掃描電子顯微鏡測(cè)定。
實(shí)施例16在800mL的反應(yīng)器中放置200.3mg高密度聚乙烯(HDPE)并在室溫下抽空至少3小時(shí)。將大約16磅/平方英寸(110kPa)的純氟氣緩慢地導(dǎo)入所述反應(yīng)器中并將反應(yīng)器的溫度控制在21到23℃。然后，往所述反應(yīng)器中緩慢加入二氧化碳直至所述反應(yīng)體系的總壓力為大約850磅/平方英寸(5.8mPa)。在大約21到23℃下攪拌所述反應(yīng)混合物20小時(shí)，然后小心將所述反應(yīng)器排氣并抽空至少4小時(shí)。然后將氟化HDPE放在真空烘箱中另外20小時(shí)，氟化HDPE的重量為209.3mg。重量增加了7.6mg。所述HDPE的氟化深度為54到62μm，所述深度由掃描電子顯微鏡測(cè)定。
實(shí)施例17在800mL的反應(yīng)器中放置202.6mg高密度聚乙烯(HDPE)并在室溫下抽空至少3小時(shí)。將大約16磅/平方英寸(110kPa)的純氟氣緩慢地導(dǎo)入所述反應(yīng)器并將反應(yīng)器的溫度控制在21到23℃。然后，往所述反應(yīng)器中緩慢加入二氧化碳直至所述反應(yīng)體系的總壓力為大約1150磅/平方英寸(7.9mPa)。在大約34-45℃下攪拌所述反應(yīng)混合物20小時(shí)，然后小心將所述反應(yīng)器排氣并抽空至少4小時(shí)。然后將氟化HDPE放在真空烘箱中另外20小時(shí)，氟化HDPE的重量為213.5mg。重量增加了10.9mg。所述HDPE的氟化深度為65到75μm，所述深度由掃描電子顯微鏡測(cè)定。
實(shí)施例18在800mL的反應(yīng)器中放置203.0mg高密度聚乙烯(HDPE)并在室溫下抽空至少3小時(shí)。將大約16磅/平方英寸(110kPa)的純氟氣緩慢地導(dǎo)入所述反應(yīng)器并將反應(yīng)器的溫度控制在21到23℃。所述反應(yīng)在大約34-35℃下實(shí)施20小時(shí)，然后小心將所述反應(yīng)器排氣并抽空至少4小時(shí)。然后將氟化HDPE放在真空烘箱中另外20小時(shí)并且測(cè)得氟化HDPE的重量為207.5mg。重量增加了4.5mg。HDPE的氟化深度為29到42μm，所述深度由掃描電子顯微鏡測(cè)定。
實(shí)施例19在800mL的反應(yīng)器中放置192.2mg低密度聚乙烯(LDPE)并在室溫下抽空至少3小時(shí)。將大約16磅/平方英寸(110kPa)的純氟氣緩慢地導(dǎo)入所述反應(yīng)器中并將反應(yīng)器的溫度控制在21到23℃。所述反應(yīng)在大約34至35℃之間實(shí)施20小時(shí)，然后小心將所述反應(yīng)器排氣并抽空至少4小時(shí)。然后將氟化LDPE放在真空烘箱中另外20小時(shí)并且測(cè)得氟化LDPE的重量為196.1mg。重量增加了3.9mg。LDPE的氟化深度為12到20μm，所述深度由掃描電子顯微鏡測(cè)定。
實(shí)施例20在800mL的反應(yīng)器中放置195.7mg低密度聚乙烯(LDPE)并在室溫下至少抽真空3小時(shí)。將大約16磅/平方英寸(110kPa)的純氟氣緩慢地導(dǎo)入所述反應(yīng)器中并將反應(yīng)器的溫度控制在21到23℃。所述反應(yīng)在大約20到23℃之間實(shí)施20小時(shí)，然后小心將反應(yīng)器排氣并抽空至少4小時(shí)。然后將所得的氟化LDPE放在真空中至少4小時(shí)。然后將所得的氟化LDPE放在真空烘箱中另外20小時(shí)并且測(cè)得氟化LDPE的重量為199.8mg。重量增加了4.1mg。LDPE的氟化深度為19到20μm，所述深度由掃描電子顯微鏡測(cè)定。
實(shí)施例21在800mL的反應(yīng)器中放置195.8mg低密度聚乙烯(LDPE)并在室溫下抽空至少3小時(shí)。將大約16磅/平方英寸(110kPa)的純氟氣緩慢地導(dǎo)入所述反應(yīng)器中并將反應(yīng)器的溫度控制在21到23℃。然后，往所述反應(yīng)器中緩慢加入二氧化碳直至反應(yīng)體系的總壓力為大約850磅/平方英寸(5.8mPa)。在大約21到23℃攪拌所述反應(yīng)混合物20小時(shí)，然后小心將所述反應(yīng)器排氣并抽空至少4小時(shí)。然后將氟化LDPE放在真空烘箱中另外20小時(shí)，氟化LDPE的重量為203.1mg。重量增加了7.3mg。LDPE的氟化深度為42到58μm，所述深度由掃描電子顯微鏡測(cè)定。
實(shí)施例22在800mL的反應(yīng)器中放置195.0mg低密度聚乙烯(LDPE)并在室溫下抽空至少3小時(shí)。將大約16磅/平方英寸(110kPa)的純氟氣緩慢地導(dǎo)入所述反應(yīng)器中并將反應(yīng)器的溫度控制在21到23℃。然后，往所述反應(yīng)器中緩慢加入二氧化碳直至反應(yīng)體系的總壓力為大約1150磅/平方英寸(7.9mPa)。在大約34到45℃攪拌所述反應(yīng)混合物20小時(shí)，然后小心將所述反應(yīng)器放氣并抽空至少4小時(shí)。然后將所得的氟化LDPE放在真空烘箱中另外20小時(shí)，氟化LDPE的重量為205.5mg。重量增加了10.5mg。LDPE的氟化深度為42到65μm，所述深度由掃描電子顯微鏡測(cè)定。
在附圖、說明書和實(shí)施例中公開了本發(fā)明的典型的優(yōu)選實(shí)施方案并且，盡管使用了特殊的術(shù)語，但是只使用它們一般的和描述的意義而并非是起限定的作用，在下面的權(quán)利要求書中闡述了本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種氟化物質(zhì)的方法，所述方法包括提供包含液態(tài)或超臨界二氧化碳反應(yīng)介質(zhì)、第一反應(yīng)劑和第二反應(yīng)劑的反應(yīng)混合物，其中所述第一反應(yīng)劑為氟化劑；和使所述第一反應(yīng)劑與所述第二反應(yīng)劑在所述二氧化碳反應(yīng)介質(zhì)中接觸，這樣所述第一反應(yīng)劑氟化了所述第二反應(yīng)劑。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述液態(tài)或超臨界二氧化碳在大約800磅/平方英寸[絕對(duì)壓力](5.5mPa)至大約5000磅/平方英寸[絕對(duì)壓力](3.4mPa)的壓力下存在。
3.權(quán)利要求1的方法，其中所述第一反應(yīng)劑選自元素氟、親核氟化劑、親電氟化劑及其混合物。
4.權(quán)利要求1的方法，其中所述第二反應(yīng)劑選自有機(jī)化合物、無機(jī)化合物、有機(jī)聚合物、無機(jī)聚合物及其混合物。
5.權(quán)利要求1的方法，其中所述第二反應(yīng)劑為適合熔融加工的含氟聚合物。
6.權(quán)利要求5的方法，其中所述含氟聚合物為全氟聚合物。
7.權(quán)利要求1的方法，其中所述第二反應(yīng)劑為成型制品形式的聚合物。
8.權(quán)利要求7的方法，其中所述成型制品為具有暴露于所述第一反應(yīng)劑的內(nèi)表面的容器。
9.權(quán)利要求1的方法，所述方法還包括從所述反應(yīng)混合物中分離出氟化組分的步驟。
10.權(quán)利要求1的方法，其中所述第二反應(yīng)劑具有至少一個(gè)活性基團(tuán)，并且其中所述使所述第一反應(yīng)劑與所述第二反應(yīng)劑接觸的步驟包括使所述第一反應(yīng)劑與所述第二反應(yīng)劑接觸，這樣存在于所述第一反應(yīng)劑中的氟置換了所述至少一個(gè)活性基團(tuán)以氟化所述第二反應(yīng)劑并與所述第二反應(yīng)劑在所述至少一個(gè)活性基團(tuán)上變成通過共價(jià)鍵合。
11.權(quán)利要求10的方法，其中所述至少一個(gè)活性基團(tuán)選自氫、羥基、羰基、鹵素及其混合物。
12.權(quán)利要求1的方法，其中所述第二反應(yīng)劑具有至少一個(gè)不飽和部位，并且其中所述使所述第一反應(yīng)劑與所述第二反應(yīng)劑接觸的步驟包括使所述第一反應(yīng)劑與所述第二反應(yīng)劑接觸，這樣所述第一反應(yīng)劑與所述第二反應(yīng)劑在所述不飽和部位反應(yīng)，這樣將所述第二反應(yīng)劑氟化。
13.權(quán)利要求12的方法，其中所述至少一個(gè)活性部位為不飽和鍵，并且其中來自所述第一反應(yīng)劑的氟變成與所述第二反應(yīng)劑在所述至少一個(gè)活性部位通過共價(jià)鍵合。
14.一種氟化物質(zhì)的方法，所述方法包括提供包含液態(tài)或超臨界二氧化碳反應(yīng)介質(zhì)、第一反應(yīng)劑和藥用化合物的反應(yīng)混合物，其中所述第一反應(yīng)劑為氟化劑；和使所述第一反應(yīng)劑與所述藥用化合物在所述二氧化碳介質(zhì)中接觸，這樣所述第一反應(yīng)劑氟化了所述藥用化合物。
15.權(quán)利要求14的方法，其中所述液態(tài)或超臨界二氧化碳在大約800磅/平方英寸[絕對(duì)壓力](5.5mPa)到大約5000磅/平方英寸[絕對(duì)壓力](3.4mPa)的壓力下存在。
16.權(quán)利要求14的方法，其中所述第一反應(yīng)劑選自元素氟、親核氟化劑、親電氟化劑及其混合物。
17.權(quán)利要求14的方法，其中所述藥用化合物選自甾醇、碳水化合物、氨基酸、肽、核苷、抗菌素、麻醉劑及其混合物。
18.權(quán)利要求14的方法，所述方法還包括從所述反應(yīng)混合物中分離出所述氟化組分的步驟。
19.權(quán)利要求14的方法，其中所述藥用化合物具有至少一個(gè)活性基團(tuán)，并且其中所述使所述第一反應(yīng)劑與所述藥用化合物接觸的步驟包括使所述第一反應(yīng)劑與所述藥用化合物接觸，這樣存在于所述第一反應(yīng)劑中的氟置換了所述至少一個(gè)活性基團(tuán)以氟化所述藥用化合物并變成與所述藥用化合物在所述至少一個(gè)活性基團(tuán)上通過共價(jià)鍵合。
20.權(quán)利要求19的方法，其中所述至少一個(gè)活性基團(tuán)選自氫、羥基、羰基、鹵素及其混合物。
21.一種反應(yīng)混合物，所述反應(yīng)混合物包含第一反應(yīng)劑；第二反應(yīng)劑；和液態(tài)或超臨界二氧化碳反應(yīng)介質(zhì)；其中所述第一反應(yīng)劑為氟化劑，并且其中所述第一反應(yīng)劑和所述第二反應(yīng)劑存在于所述二氧化碳反應(yīng)介質(zhì)中，所述第一反應(yīng)劑和所述第二反應(yīng)劑在所述二氧化碳反應(yīng)介質(zhì)中反應(yīng)，這樣將所述第二反應(yīng)劑氟化。
22.權(quán)利要求21的混合物，其中所述液態(tài)或超臨界二氧化碳在大約800磅/平方英寸[絕對(duì)壓力](5.5mPa)到大約5000磅/平方英寸[絕對(duì)壓力](3.4mPa)的壓力下存在。
23.權(quán)利要求21的混合物，其中所述第一反應(yīng)劑選自元素氟、親核氟化劑、親電氟化劑及其混合物。
24.權(quán)利要求21的混合物，其中所述第二反應(yīng)劑選自有機(jī)化合物、無機(jī)化合物、有機(jī)聚合物、無機(jī)聚合物及其混合物。
25.權(quán)利要求21的方法，其中所述第二反應(yīng)劑為適合熔融加工的含氟聚合物。
26.權(quán)利要求25的方法，其中所述含氟聚合物為全氟聚合物。
27.權(quán)利要求21的方法，其中所述第二反應(yīng)劑為成型制品形式的聚合物。
28.權(quán)利要求27的方法，其中所述成型制品為具有暴露于所述第一反應(yīng)劑的內(nèi)表面的容器。
29.權(quán)利要求21的混合物，其中所述第二反應(yīng)劑包含至少一個(gè)不飽和鍵，并且其中所述第一反應(yīng)劑與所述第二反應(yīng)劑在所述不飽和鍵反應(yīng)，這樣將第二反應(yīng)劑氟化。
30.權(quán)利要求21的混合物，其中所述第二反應(yīng)劑具有至少一個(gè)活性基團(tuán)，并且其中所述第二反應(yīng)劑與所述第一反應(yīng)劑接觸，這樣存在于所述第一反應(yīng)劑中的氟置換了所述至少一個(gè)活性基團(tuán)以氟化所述第二反應(yīng)劑。
31.權(quán)利要求30的混合物，其中所述至少一個(gè)活性基團(tuán)選自氫、羥基、羰基、鹵素及其混合物。
全文摘要
一種氟化物質(zhì)的方法,所述方法包括提供包含液態(tài)或超臨界二氧化碳反應(yīng)介質(zhì)、第一反應(yīng)劑和第二反應(yīng)劑的反應(yīng)混合物,其中所述第一反應(yīng)劑為氟化劑,然后在二氧化碳中使第一反應(yīng)劑與第二反應(yīng)劑接觸,使得第一反應(yīng)劑氟化了第二反應(yīng)劑。
文檔編號(hào)C07C19/08GK1384811SQ00807262
公開日2002年12月11日 申請(qǐng)日期2000年4月26日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月7日
發(fā)明者J·M·德西蒙, H·C·魏, T·J·羅馬克 申請(qǐng)人:北卡羅來納-查佩爾山大學(xué), 北卡羅萊納州立大學(xué)