通过电解氟化（ECF）制备全氟叔丁醇的新方法与流程

本发明涉及一种制备全氟叔丁醇，通常也称为全氟叔丁醇(全氟t-buoh)的新方法。

背景技术：

1、化合物全氟叔丁醇(iupac名称：1,1,1,3,3,3-六氟-2-(三氟甲基)丙-2-醇)是一种完全氟化的醇。其他名称分别为全氟叔丁醇(perfluoro-tert-butyl alcohol)、全氟叔丁醇(perfluoro-tert-butanol)或全氟叔丁醇(perfluoro-t-butanol)(全氟t-buoh)。

2、在科学或技术文献以及专利文献中描述了化合物全氟叔丁醇(全氟t-buoh)的典型技术应用。全氟叔丁醇(全氟t-buoh)的一些早期应用是在所谓的“氟化学反应”中，例如，如在journal offluorine chemistry(2006)，127(11)，1496-1504中所公开的。化合物全氟叔丁醇(全氟t-buoh)也被描述用于制备药物肽，如wo 2008/034093中所述。化合物全氟叔丁醇(全氟t-buoh)在离子液体中的较新技术应用，例如，在new journal ofchemistry(2017)，41(1)，47-50中被描述；和用作传热流体，例如在cn 111792985中被描述；以及在聚合物应用中的用途，例如在jp 2013/006952和macromolecules(华盛顿，dc，美国)杂志(2016)，49(10)，3706-3715中被描述。cn 110563764等较新的专利公开描述了化合物全氟叔丁醇(全氟t-buoh)在电池电解质配方中作为阻燃剂，以及作为稳定过氧化物的起始材料代替sf6(其具有23,900的巨大全球变暖潜势值；sf6目前在高压电应用中以非常高的工业量用作气体介电介质，例如用作断路器和开关装置)的大规模应用。例如在wo 2019/207020中，化合物全氟叔丁醇(全氟t-buoh)也被描述为电子产品中的添加剂。

3、化合物全氟叔丁醇(全氟t-buoh)是叔丁醇(t-丁醇；t-buoh)的全氟化类似物。值得注意的是，由于其吸电子的氟取代基，全氟叔丁醇对于醇是非常酸性的，pka值(酸度)为5.4，类似于羧酸。作为全氟化的化合物，全氟叔丁醇也是沸点最低的醇之一，其沸点低于甲醇。(cas编号：2378-02-1)化学式c4f9oh，分子量：236.04g/mol。全氟叔丁醇为无色液体，可与水混溶，沸点45℃(25℃和100kpa下的标准状态)。到目前为止，只有适用于实验室的方法才能得到全氟叔丁醇(全氟t-buoh)。

4、化合物全氟叔丁醇(全氟t-buoh)通常通过将三氯甲基锂添加到六氟丙酮中，然后与五氟化锑进行卤素交换来制备。衍生自其烷氧基阴离子的铝酸盐，四[1,1,1,3,3,3-六氟-2-(三氟甲基)丙-2-氧基]铝酸盐(1-)，{al[(cf3)3co]4}-用作弱配位阴离子。然而，使用三氯甲基锂是危险的，因为在α位含有卤素的有机锂化合物容易爆炸(形成二卤卡宾)。

5、另一种应用的实验室方法，例如，也使用六氟丙酮作为起始材料，并在下文中更详细地概述。

6、现有技术中目前已知的用于制备化合物全氟叔丁醇(全氟t-buoh)的所有现有技术方法都具有许多缺点。

7、目前，化合物全氟叔丁醇(全氟t-buoh)是通过在亲核反应中“cf3-阴离子”与六氟丙酮(hfa)的一般反应制备的，如以下反应方案所示：

8、

9、六氟丙酮(hfa)在室温下是气体，因此，除了所涉及的“化学”之外，hfa的使用成本也因物流问题(例如，压力气瓶的处理和清洁以及安全问题)而急剧增加，因为hfa在大气压下是一种毒性很强的气体。hfa的水合物更容易处理。最优选的hfa水合物为hfa三水合物(hfa×3h2o)。然而，由于hfa水合物相对于三氟甲基阴离子没有反应性，因此需要借助于脱水剂(如p2o5或so3/h2so4)将hfa水合物转化为几乎无水的hfa。由于合适的hfa的制备和处理在经济和技术上是pf-t-buoh合成中最具挑战性的部分，下文对此进行了更详细的概述。

10、在迄今已知的工业规模的方法中，六氟丙酮(hfa)通常由六氟丙烯(hfp)来制备，六氟丙烯(hfp)环氧化成六氟环氧丙烷(hfpo)，随后异构化产生六氟丙酮(hfa)，如以下反应方案所示：

11、

12、在最近的专利公开中，例如在中国专利申请cn 111116342 a(2020年5月8日公开)中公开了hfpo改进的异构化为hfa。此外，在较早的美国专利us 3321515 a(1967年5月23日)中描述了氟化环氧化物异构化为相关羰基化合物。

13、例如，在最近的中国专利申请cn 111153783 a(2020年5月15日)中，公开了从hfp开始合成hfa的完整合成方法和一些改进。还公开了一种用于实施该方法的装置。公开了一种以六氟丙烯为原料生产六氟丙酮三水合物的方法。该方法包括以下步骤：(1)以六氟丙烯和氧气为原料，在溶剂存在下，在氧化釜中进行氧化反应，得到六氟环氧丙烷和未反应的六氟丙烯的混合物；(2)将所得混合物进行脱溶剂、除酸和干燥后，将混合物引入固定床反应器，在催化剂的条件下，对六氟环氧丙烷进行异构化反应，生成六氟丙酮；以及(3)将所得产物进行多级吸水，将六氟丙酮与水结合，以得到六氟丙酮三水合物。氧化反应得到的混合产物不经分离，在路易斯酸催化剂的存在下，通过反应直接生成六氟丙酮和六氟丙酮三水合物，根据沸点不同实现六氟丙烯和六氟丙酮三水合物的分离，分离得到的六氟丙烯经精馏、干燥、除杂后可继续循环使用。cn 111153783a声称该方法避免了在中间步骤中六氟丙烯和六氟环氧丙烷的高难度分离，解决了现有技术中六氟丙烯和六氟丙酮难以分离的问题，降低了生产能耗和废水排放，节约了成本。

14、科学文献(例如susumu misaki在journal offluorine chemistry，17(1981)，159-171(“苯酚和甲酚的直接氟化”)，和kurosaki等人在chemistry letters(1988)，(1)，17-20)中也公开了hfa的完整的合成方法。

15、尽管hfp是由dupont、solvay specialty polymers、daikin和lianyungangtetrafluor new materials co.,ltd.等几家公司通过以大工业规模和合理的价格热解(作为制冷剂逐步淘汰的)hcfc-22(cf2clh)来进行生产的，但hfpo和hfa由于它们的气体形式和毒性而非常罕见和昂贵。

16、对于合成全氟叔丁醇(全氟t-buoh)所需的另一种组分，即cf3-阴离子，ruppert试剂(cf3-tms)是一种合适的前体，但已经无法以合理的价格大规模生产。在过去，以合理的价格大规模生产ruppert试剂是通过使用作为合适的大规模商业前体材料halon 1301(cf3-br；在60年代用作非常有效的灭火剂)的工艺实现的。但这种合适的cf3-tms(ruppert试剂)前体，即halon 1301(cf3-br)在蒙特利尔议定书(montreal protocol)期间已被淘汰，因此由于环境禁令的原因，不再大规模工业化生产，也不再作为最终产物，但它可能仍是一种法律上受限应用的小众化合物，如“声明仅用作中间体”。wo 2012/148772中公开了ruppert试剂的替代合成方法，例如由仍然可用的替代前体cf3h来合成。例如，在cn107880069中公开了由昂贵的cf3so2cl(三氟甲磺酰氯；tfcl)合成ruppert试剂的另一种替代方法。ruppert试剂的所述替代合成仍然是可能的，但要么需要非常具有挑战性的特殊装置，要么在三氟甲磺酰氯(tfcl)存在下，原料价格已经高于全氟叔丁醇(全氟t-buoh)在聚合物、sf6替代品和电池等较大规模应用中可接受的市场价格。

17、cf3-阴离子的其他来源是三氟乙酸盐，例如三氟乙酸钠或三氟乙酸钾，它们可以以合理的价格得到并且可以大规模得到。在这种情况下，cf3-阴离子是通过三氟乙酸盐的热诱导脱羧而产生的。具有该脱羧反应类型的早期出版物描述了例如由三氟乙酸酯合成cf3i(journal ofthe american chemical society(1950)，72，3806-7)和cf3-取代的苯(chemistry letters(1981)，(12)，1719-20；journal offluorine chemistry(2010)，131(11)，1108-1112)。

18、现有技术中还已知醇与元素氟(f2)的直接接触通常产生烷基次氟酸盐(参见elemental fluorine in organic chemistry，springer verlag 1997，isbn：978-3-540-69197-6，doi https://doi.org/10.1007/3-540-69197-9)，并且已知烷基次氟酸盐可能是爆炸性的(j.fluorine chemistry 54(1991)，1)。例如，次氟酸盐在形式上是of-的衍生物，of-是次氟酸的共轭碱。一个实例是三氟甲基次氟酸酯(cf3of)；三氟甲基次氟酸酯(cf3of)可以被视为cof2和f2的简单混合物，在所述烷基次氟酸盐中，它是一个例外，因为它不是爆炸性的，因此它可以用作氟化剂。

19、制备全氟叔丁醇(nonafluoro-tert-butyl alcohol)，通常也称为全氟叔丁醇(perfluoro-t-butanol)(全氟t-buoh)的现有技术方法，例如，具有以下缺点：hfa合成涉及几个复杂的步骤；hfa为气体(在通常情况下)，因此很难处理hfa；hfa是有毒的。此外，与使用ruppert试剂(cf3-tms)或使用cf3-阴离子的替代来源的合成路线(例如上述方法)以及可能与之相关的危险相比，需要方便且环保的方法。应避免被有毒物质污染的废水。

20、本发明的目的是克服现有技术方法的缺点，特别是提供一种生产全氟叔丁醇(nonafluoro-tert-butyl alcohol)，通常也称为全氟叔丁醇(perfluoro-t-butanol)(全氟t-buoh)的更有效和更节能的方法，也是更环保的方法，还提供了一种方便的合成路线，与现有技术方法中使用的六氟丙酮(hfa)和其他氟化结构单元作为起始化合物不同。

技术实现思路

1、本发明的目的按照权利要求中限定的进行解决，并在下文中详细描述。这里，本发明涉及使用电解氟化(ecf)合成全氟叔丁醇(pf-t-buoh)的新方法。具体而言，本发明涉及一种制造全氟叔丁醇(nonafluoro-tert-butyl alcohol)，通常也称为全氟叔丁醇(perfluoro-t-butanol)(全氟t-buoh)的新方法，涉及羟基保护基团和电解氟化(ecf)步骤。

2、如上所述，化合物全氟叔丁醇(nonafluoro-tert-butyl alcohol)(通常也称为全氟叔丁醇(perfluoro-t-butanol)(全氟t-buoh))以及羟基保护的叔丁醇化合物(分别为羟基保护的叔丁醇(t-butanol)或t-buoh，其中r为羟基保护基团)在现有技术中是已知的。

3、然而，迄今为止，将羟基保护基团化学与电解氟化(ecf)步骤结合使用在现有技术中是未知的。

4、简而言之，本发明涉及一种制备化合物全氟叔丁醇(nonafluoro-tert-butylalcohol)，通常也称为全氟叔丁醇(perfluoro-t-butanol)(全氟t-buoh)，以及制备目标化合物全氟叔丁醇(全氟t-buoh)的羟基保护且甲基全氟化的中间体化合物或前体化合物的新方法。

5、如本文所述，与现有技术相比，使用保护基团来保护叔丁醇中的羟基，并结合随后的电解氟化(ecf)反应步骤来全氟化目标产物化合物叔丁醇的甲基是新的。这适用于本文在本发明方法的上下文中提及的所有保护基团。

6、全氟化和三氟乙酰基保护的叔丁醇化合物，即三氟乙酸叔丁酯，在现有技术中是已知的。然而，该化合物的制备不同于本发明的新方法，通过使全氟叔丁醇和三氟乙酸酐(tfah)反应制备。

7、全氟化和三氟磺酰基(即三氟甲磺酸酯)保护的叔丁醇化合物，即三氟磺酸叔丁酯，在现有技术中也是已知的。然而，该化合物的制备不同于本发明的新方法，通过使全氟叔丁醇和三氟甲磺酸酐(tf2o)反应制备。

8、因此，羟基保护且甲基全氟化的中间体化合物或前体化合物的制备仍然是新的，并且也被要求保护。在根据本发明的该方法中，中间体化合物或前体化合物(例如羟基保护且甲基全氟化的叔丁醇(t-buoh)化合物)是通过将羟基保护的叔丁醇(t-buoh)化合物进行电解氟化(ecf)步骤得到的。本发明还涉及一种制备化合物全氟叔丁醇(nonafluoro-tert-butyl alcohol)，通常也称为全氟叔丁醇(perfluoro-t-butanol)(全氟t-buoh)的新方法，该方法通过将羟基保护且甲基全氟化叔丁醇(t-buoh)化合物脱保护以得到未受保护的全氟叔丁醇化合物，即换句话说，未受保护的甲基全氟化全氟叔丁醇(全氟t-buoh)化合物。

9、脱保护，即去除羟基保护基团，可以通过本领域技术人员已知的常规方式来实现。例如，这种脱保护可以通过用无机碱水溶液(如溶解在水中的氢氧化钠或氢氧化钾)进行皂化，并对目标脱保护化合物进行相分离来实现。由于成本原因，简单的无机碱(koh、naoh)是脱保护的最优选选择，但其他脱保护选择(如酯交换、用nabh4/lialh4处理或甚至通过在金属催化剂上用氢气(h2)氢化以及通过使用水溶性胺(例如，20℃时112g/l的net3))是不同的选择，在技术上是适用的。

10、除了三乙胺(net3)之外，根据它们在水中的溶解度，也可以使用其他水溶性有机胺来对受保护的羟基进行脱保护。因此，在本发明的上下文中，适用于脱保护反应的水溶性胺例如是烷基胺，例如独立地具有一至三个c1至c3烷基链(例如甲基、乙基、丙基、异丙基及其组合)的烷基胺。因此，带有c1至c3烷基链的烷基胺选自甲胺(menh2)、二甲胺(me2nh)、三甲胺(me3n)、乙胺(etnh2)、二乙胺(et2nh)、三乙胺(et3nh)、丙胺(prnh2)、二丙胺(pr2nh)、异丙胺(i-prnh2)和二异丙胺(i-pr2nh)。原则上，芳族胺，例如羟基取代的胺，例如间苯二酚(溶解度为26g/l)，也适用于本发明的脱保护反应，但是除了水溶性之外，也由于经济原因不如脂族胺优选。

11、关于本发明用于合成化合物全氟叔丁醇(nonafluoro-tert-butyl alcohol)，通常也称为全氟叔丁醇(perfluoro-t-butanol)(全氟t-buoh)的新方法，令人惊讶地，现在本发明发现，如果叔丁醇中的羟基官能团(oh-官能团)首先与保护基团反应，然后受保护的叔丁醇(t-buoh)化合物经受电解氟化条件，则可以通过同样适用于工业规模的便利方法得到化合物全氟叔丁醇(全氟t-buoh)，并且允许制备用于价格敏感的大规模产品应用的化合物全氟叔丁醇(全氟t-buoh)。因此，这种方便的方法是通过保护叔丁醇中的羟基官能团(oh-官能团)，然后在电解氟化条件下进行氟化步骤后脱保护羟基官能团(oh-官能团)来实现的，特别是如本文和权利要求中所述。

12、在步骤中涉及电解池的总体发明合成路线如下面的反应方案所示，其中r和x独立地具有如下进一步定义的含义：

13、

14、因此，根据本发明的方法，叔丁醇中的羟基官能团(oh-官能团)首先与保护基团反应，然后经受电解氟化条件。因此，目标产物全氟t-buoh可以以适合工业规模和允许价格敏感的批量产品应用的步骤和方便的方式得到。这是通过保护羟基官能团(oh-官能团)，然后在电解氟化条件下在无水hf中氟化后脱保护来实现的。

15、在本发明的上下文中，术语“在氟化氢中氟化”、“在hf中氟化”、“在氟化氢中电解”或“在hf中电解”(例如“hf/电解”或类似术语)分别表示或分别与术语“电解氟化”或“电化学氟化”同义使用。在氟化氢(hf)中电解氟化或电解可以分别在氟化氢(hf)溶液或悬浮液中进行。

16、“电化学氟化”的一般定义通常如下：溶解或悬浮在含氟溶剂中的基质通过阳极氧化进行氟化(例如，参见hollitzer和sartori，chem.ing.tech.58(1986)第31页)。根据本发明的基质是羟基保护的叔丁醇化合物(分别为羟基保护的叔丁醇或t-buor，其中r为如本文所定义的羟基保护基团)。

17、在本发明的电解氟化的上下文中，术语“hf”或“氟化氢”分别总是表示“无水氟化氢”(“ahf”)，除非另有明确说明。

18、电解氟化条件可以由适合在无水氟化氢(“ahf”)中进行电解反应的任何电化学(电解)装置提供，即，任何耐氟化氢(hf)并允许施加电流和电压以进行电化学(电解)反应的装置。

19、例如，hollitzer和sartori在chem.ing.tech.58(1986)第31-38页(关于在氟化氢溶液或悬浮液中电化学氟化的综述)，pletcher等人在chem.rev.2018，118，9，4573–4591(关于合成有机化学实验室流动电解池的文章)，以及winterson等人在chem.sci，2021，12，9053(关于流动化学中涉及胺×hf加合物(作为氟(“f”)源)的电化学反应的文章)中给出了适用电解氟化条件的一般指导。

20、用于提供所需电解氟化条件的电化学(电解)装置，例如，可以分别是电解池(electrolytic cell)或电解池(electrolysis cell)，特别是所谓的simmons电解池，或者用于提供所需电解氟化条件的电化学(电解)装置，例如，可以分别为电化学(电解)微反应器或电解微反应器，特别是由fraunhofer imm开发的新型创新电化学微反应器概念，该电化学微反应机概念特别涉及模块性、灵活性、高压操作和生产规模的可及性方面。

21、对于电解氟化(ecf)的应用来说，诸如连续操作的电化学微反应器的装置是未知的，因此，本发明还涉及一种包括电解氟化(ecf)工艺步骤的方法，其中羟基保护的叔丁醇化合物(分别为羟基保护的叔丁醇或t-buor，其中r为如本文所定义的羟基保护基团)在电解氟化条件下在电化学微反应器中进行氟化步骤，特别是如本文和权利要求中所述。此外，本发明还涉及一种方法，其中目标全氟叔丁醇(nonafluoro-tert-butyl alcohol)，通常也称为全氟叔丁醇(perfluoro-t-butanol)(全氟t-buoh)通过包括以下步骤的方法进行制备：保护叔丁醇中的羟基官能团(oh-官能团)，然后在电化学微反应器中在电解氟化条件下进行氟化步骤之后进行羟基官能团(oh-官能团)的脱保护步骤，特别是如本文和权利要求中所述。

22、在上述反应方案中的总体发明合成路线中，保护试剂的基团x表示(例如，作为离去基团)氢原子、卤素原子(优选氟原子或氯原子，更优选氯原子)或-o-r基团(即，与r-x的r形成酸酐基团r-o-r)。优选地，保护试剂的基团x表示氢原子、氯原子或-o-r基团(即，与r-x的r形成酸酐基团r-o-r)。

23、在之前的反应方案中的总体发明合成路线中，保护试剂和保护基团的取代基r分别表示选自以下的取代基：cf3co-、cf2hco-、cfh2co-、cf2clco-、cfcl2co-、ccl3co-、cclh2co-，ccl2hco-、ch3co-、cf3so2-、cf2clso2-、cfcl2so2-、ccl3so2-、cf2hso2-、cfh2so2-、ch3so2-，pfco-和pfso2-，其中pf表示部分氟化或全氟化的c2-c4残基。

24、更优选地，保护试剂和保护基团的取代基r分别表示选自以下的取代基：cf3co-、cf2hco-、cf2clco-、ch3co-、cf3so2-、ch3so2-、pfco-、pfso2-，其中pf表示部分氟化或全氟化的c2-c4残基。

25、更优选地，保护试剂和保护基团的取代基r分别表示选自以下的取代基：cf3co-、cf2hco-、cf2clco-、ch3co-、cf3so2-和ch3so2-。

26、最优选地，保护试剂和保护基团的取代基r分别表示选自以下的取代基：cf3co-、cf2hco-、cf2clco-和cf3so2-。

27、上述定义的保护试剂r-x和相关保护基团r，分别用于通过电解氟化(ecf)制造全氟叔丁醇(全氟叔丁醇；全氟t-buoh)和中间体或前体化合物全氟叔丁酯(全氟叔丁酯；全氟buor)的方法中，其具体和代表性实例选自：三氟乙酸酐(tfah)，三氟乙酰氯(tfac)，三氟甲磺酸酐(tf2o)和三氟甲磺酰氯(tfcl)；tfah和tfac均用于通过三氟乙酰基保护起始材料化合物叔丁醇(叔丁醇；t-buoh)的羟基；tf2o和tfcl均用于通过三氟甲磺酰基(cf3so2-)与羟基氧形成三氟甲磺酸酯基团来保护起始材料化合物叔丁醇(叔丁醇；t-buoh)的羟基。

28、本发明方法中使用的特别优选的保护试剂r-x为tfah、tfac和三氟甲磺酸酯(cf3so2-)保护基。更优选地，本发明方法中使用的保护剂r-x为tfac和三氟甲磺酸酯(cf3so2-)保护基，且最优选地，本发明方法中使用的保护剂r-x为tfac和tfcl(三氟甲磺酰氯)。最优选地，本发明方法中使用的保护试剂r-x为tfac。

29、三氟甲磺酰基(triflyl group)，更正式地称为三氟甲磺酰基(trifluoromethanesulfonyl group)，是分子式为f3cso2-的官能团。三氟甲磺酰基通常用-tf表示。相关的三氟甲磺酸酯基团(三氟甲磺酸酯)的分子式为cf3so2o-，并用-otf表示。三氟甲磺酸酐(cf3so2)2o是一种非常强的三氟甲磺酸试剂。

30、三氟甲磺酸(trifluoromethanesulfonic acid)简称三氟甲磺酸(triflicacid)、tfms、tfsa、hotf或tfoh，是一种化学式为cf3so3h的磺酸。它是已知最强的酸之一。三氟甲磺酸在研究中主要用作酯化催化剂。

31、三氟甲磺酸酐(trifluoromethanesulfonic anhydride)，又称三氟甲磺酸酐(triflic anhydride)，是式为(cf3so2)2o的化合物。它是由三氟甲磺酸衍生而来的酸酐。该化合物常用作强亲电试剂引入三氟甲磺酰基(cf3so2)。三氟甲磺酸酐缩写为tf2o，是强酸三氟甲磺酸(cf3so2oh)的酸酐。

32、三氟甲磺酰氯(trifluoromethanesulfonyl chloride)(或三氯甲酰氯(triflylchloride)，cf3so2cl)，缩写为tfcl，可用于将三氟甲基引入芳香族和杂环芳香族体系的高效方法中。化学性质一般且温和，在室温下使用光氧化还原催化剂和光源。

33、保护基团优选必须选自对元素氟(f2)和氟化氢(hf)不敏感的保护基团。因此，通常常用的tms-基团不适用于本发明的方法。

34、然而，有些保护基团(例如，如烷基-、苄基、叔丁基、烯丙基-、三苯甲基-、四氢吡喃基、甲氧基苄基-、甲氧基甲基-)原则上对f2-氟化敏感。但原则上，如果出于任何其他原因需要，也可以使用这些保护基团，但在这种情况下，所述保护基团片段预计至少会发生部分氟化，并且在脱保护后，部分氟化的保护基团的回收利用是非常困难或不可能的，而且这是除了较高的f2消耗之外的一个缺点。因此，出于环保和成本的考虑，使用这种可氟化的保护基团是非常不可取的。

35、现在，根据本发明，例如，作为保护基团的三氟乙酰基被确定为满足用作保护基团的所有要求；尽管一些参考文献公开了最佳合成路线，即先将乙酰氯(或乙酰氟)电氟化为三氟乙酰氟，然后水解得到三氟乙酸(eidman，k.f.；nichols，p.j.“三氟乙酸”，载于encyclopedia ofreagents for organic synthesis(编辑：l.paquette)2004年，j.wiley&sons，纽约。doi:10.1002/047084289)。必须注意的是，即使三氟乙酰基作为一般保护基团是已知的，但从未在无水氟化氢(ahf)存在下的电解氟化中使用，也从未在电解氟化中使用。例如，作为保护基团的三氟乙酰基在以下现有技术中仅被一般地描述：journal ofthechemical society，perkintransactions1，1999，第24期，1589-1615中的保护基团概述；氨基酸合成(概述见chem.rev.2009，109，2455–2504)；以及硝化等危险条件(见巴斯大学化学系，《推进剂、炸药、烟火》32卷，第1期(2007)，第20-31页，doi:10.1002/prep.200700004和wo2004076384)。

36、三氟乙酰基在酸性条件下是稳定的，但在碱性条件下很容易去除。一般来说，任何全氟乙酰基都满足保护基团的要求，但由于成本和环保原因，三氟乙酰基是最优选的一种。

37、全氟磺酰基在技术上表现类似于保护基团，但与三氟乙酰基相比，主要由于成本原因而不太优选；但是，如果更经常地回收，成本原因就变得不那么重要了，这取决于回收率。然而，在脱保护过程中，一些副反应是可能的，因为游离全氟磺酸增加了在部分氟化中间阶段和最终的全氟叔丁醇(全氟叔丁醇；全氟t-buor)产物中诱发重排反应和其他副反应的风险。

38、根据本发明，叔丁醇(叔丁醇；t-buoh)可以通过使用三氟乙酰氯(tfac)或三氟乙酸酐(tfah)在没有任何催化剂或活化剂的情况下容易地酰化，例如用优选的三氟乙酰基酰化，而使用tfac的优点是气态hcl离开任何反应装置，因此，可以省去得到三氟乙酰化的全氟叔丁醇(全氟叔丁醇；全氟t-buoh)的分离步骤。

39、三氟乙酸叔丁酯的合成是众所周知的，tetrahedron letters(2002)，43(48)，8687-8691公开了使用三氟乙酸酐(tfah)的合成方法。例如在journal ofmolecularcatalysis(1986)，37(1)，45-52中也公开了使用三氟乙酸的合成方法。例如，在international journal ofpeptide&protein research(1978)，12(5)，258-68中描述了通过在三氟乙酸(tfa)中对cf3-co-保护的肽脱保护而形成作为副产物的三氟乙酸叔丁酯。

40、分别使用三氟乙酰氯(tfac)或者三氟甲烷磺酰氯来合成三氟乙酸叔丁酯，都是新的，并且具有一定的优点，因为在这两种情况下，脱保护反应中形成的hcl仅仅作为气体离开反应装置，并且留下目标产物作为残留物，因此无需分离和/或进一步纯化即可使用。然而，当然，如果需要，目标产物的残留物可以进行合适的分离和/或纯化方法。根据本发明，在氟化步骤之后发生的脱保护非常简单，并且可以在碱性条件下进行。在脱保护过程中形成的三氟乙酸及其盐可以作为tfa回收利用，例如根据文献中的步骤将其转化为tfac或tfah中，以实现闭环循环并且避免浪费宝贵的保护基团材料。journal oforganicchemistry 47(1982)4577中提到了1,1-二甲基乙基三氟甲磺酸酯((ch3)3coso2cf3)，三氟甲磺酸全氟叔丁酯是氟化后的产物，并且通过全氟叔丁醇(全氟t-buoh)与三氟甲磺酸酐进行反应的制备方法已经记载于1976年3m的us 3981928中。在所述公开中，全氟叔丁醇(全氟t-buoh)本身，即本发明的目标产物，是根据以下反应方案制备的：

41、

42、另外，如us3981928中所公开的，已经由全氟t-buoh和tfah制备出三氟乙酸全氟叔丁酯，并且也可以由全氟t-buoh和三氟酸酐制备出三氟磺酸全氟叔丁酯。但是，由于全氟异丁烯作为起始材料非常昂贵且很难生产，例如，从hcfc-124(cf3-cfclh)中生产，hcfc-124(cf3-cfclh)是通过在800℃的镀金反应器中与氯二氟甲烷进行热解反应合成制冷剂hfc-125(cf3-cf2h)的一种未分离的中间产物，(wo2002006193)，这不是一种适合大规模工业生产的经济合成路线。

43、通过本技术的新方法制备的全氟叔丁醇(通常也称为全氟叔丁醇(全氟t-buoh))可用于现有技术中已知的任何技术应用。例如，如前所述，它可用于生产全氟叔丁醇的过氧化物，该过氧化物又可用作sf6的替代品。全氟叔丁醇(全氟t-buoh)也可用于电池。事实上，电池应用对全氟叔丁醇(全氟t-buoh)的纯度(至少99.9％)要求非常高。因此，这里本发明的方法在得到的产量和纯度方面提供了额外的优势。虽然，使用全氟叔丁醇(全氟t-buoh)作为sf6的替代品的需求，以及在农用化学品或药物领域中使用的需求，少于用于电池应用的需求(例如，由于在sf6和农用化学品或药物的制备中，随着采用清洁步骤的进一步转化，较低的纯度就足够了)，但是，本发明的方法克服了现有技术方法的上述缺点，并在产量和纯度方面提供了额外的优势。

44、定义

45、除了在技术实现要素：中已经定义的那些术语之外，下面给出本文中使用的术语的一些进一步定义。

46、如果一种物质不含水，它就是“无水(的)”。水的存在会妨碍许多化学过程；因此，使用无水试剂和技术非常重要。然而，在实践中，很难达到完美的干燥；无水物质会逐渐从大气中吸收水分(湿度)，因此必须谨慎储存。

47、“无水氟化氢”(“ahf”)通常是通过在回转窑中用h2so4将矿物萤石(caf2)转化为hf和caso4来制备的。而且由于h2so4是一种干燥剂，所以生产的无水氟化氢(ahf)可能仅含有微量水分，并且仅由外部污染造成，例如发生在储罐中、管道连接/断开处，以及无水氟化氢(ahf)加工和/或应用中可能使用的惰性气体和/或溶剂导致的微量水分。

48、例如，下文给出了市售无水氟化氢(ahf)的典型规格(检验方法gb 7746-2011；中国国家标准，工业用无水氟化氢)：

49、

50、在本发明的电解氟化工艺中，微量的水(h2o)甚至可容许最高达约100ppm。这种微量的水甚至有助于提高电解氟化工艺中使用的氟化氢(hf)的电导率。然而，这种微量的水必须与电解氟化工艺中过高微量水(h2o)的缺点(即电解池中的潜在腐蚀，以及可能增加的电极材料消耗)相平衡。因此，在本发明的上下文中，术语“无水”或“基本无水”或类似术语表示水含量(微量)最多为约100ppm(≤100ppm)、优选最多为约50ppm(≤50ppm)、更优选最多为约40ppm(≤40ppm)或30ppm(≤30ppm)、甚至更优选最多为约20ppm(≤20ppm)。

51、因此，术语“无水氟化氢”(“ahf”)是指基本上无水氟化氢，其微量水最多为约100ppm(≤100±5ppm)，优选最多为约50ppm(≤50±5ppm)，更优选最多为约40ppm(≤40±5ppm)或30ppm(≤30±5ppm)，甚至更优选最多为约20ppm(≤20±5ppm)。具体而言，术语“无水氟化氢”(“ahf”)“基本上无水氟化氢”(或类似术语，例如，“无水hf”、“无水hf”或“无水氟化氢”)意味着“工业用无水氟化氢”，特别是氟化氢(hf)通常包含最多约20ppm的水(20±1ppm)，优选最多约15ppm的水(15±1ppm)，并且更优选最多约10ppm(10±1ppm)的微量水。

52、在液态无水的hf中，发生自电离：形成一种极强酸性的液体(h0＝-15.1)。hammett酸度函数(h0)是一种酸度的测量方法，用于强酸的高浓度溶液。自电离或分子自电离是同一物质的分子之间产生离子的反应。如果一种纯液体部分地解离成离子，则称之为自电离。通常，在这种反应中，所有原子的氧化数保持不变。这种自电离可以是质子性的(h+转移)，任何含有不稳定h+(质子)的溶剂称为质子溶剂。这种质子溶剂的分子通常通过氢键将(h+)提供给溶质。质子溶剂通常进行一些自电离，并且在本发明的上下文中，两个hf之间的质子转移与f-和第三个hf的同质缔合相结合形成hf2-。

53、本文公开的数值范围包括从下限值到上限值的所有值，并且包括上限值和下限值。对于包含具体值的范围(例如，1至7)，包括任何两个具体值之间的任何子范围(例如，1至2；2至6；5至7；3至7；5至6；等等)。

54、术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们的派生词不旨在排除任何额外的组件、步骤或程序的存在，无论其是否被具体公开。为了避免任何疑问，除非另有说明，否则要求保护的所有组合物通过使用术语“包括”可以包括任何额外的添加剂、助剂或化合物，无论是聚合的还是非聚合的。相反，术语“基本上由……组成”排除了任何后续叙述的范围内的任何其他组成部分、步骤或程序，但对可操作性不重要的部分、步骤或程序除外。术语“由……组成”排除了没有具体描述或列出的任何组件、步骤或程序。除非另有说明，否则术语“或”是指所列部分单独以及以任何组合的形式。单数的使用包括复数的使用，反之亦然。

55、本文使用的术语“体积％”是指“％体积”。除非另有说明，本文使用的所有百分比(％)分别表示“体积％”或“％体积”。