2024年6月13日发(作者：速幼荷)
全氟丁酸的合成研究
StudyontheSynthesisofperfluorobutyicacid
FanChunleiYangJianJunXuGuoZheng
(FuxinChemistryDesigningInstitute)
范春雷杨建军徐国政
〔阜新市化工设计室，金凯（阜新）化工有限公司〕
Abstract：Thesynthesisandtechnologicalprocessofperfluorobutyricacidwasintroducedinthispaper
Keywords
：
Perfluorobutyricacid
；
Synthesis
；
Technologicalprocess
摘要：本文对全氟丁酸的合成方法及其工艺流程的介绍。
关键词：全氟丁酸；合成；工艺流程
1.
前言
全氟丁酸亦称之为七氟丁酸，分子式为：
C
4
HF
7
O
2
，熔点-17.5℃，沸点120℃，相对密
度
1.651
，折射率
1.3032
。常温下为无色液体，
气味似丁酸，具有强酸性。
全氟丁酸性质稳定，可发生成盐反应、酯
化反应、取代反应、脱水反应和醇羟基的还原
反应。
全氟丁酸可看成是丁酸分子中的全部氢
原子被氟原子取代而得到的产物
,
工业上全氟
丁酸的制备采用电化学氟化法，以丁酰氯为起
始原料，与无水氟化氢发生电解氟化反应，阳
极产物经中和、酸化得产品。主要用做表面活
化剂，也可用做除虫剂、酯的催化剂、酸化剂、
有机中间体及用于合成橡胶。
自美国杜邦公司，披露将分阶段地减少生
1
产过程中
PFOA
的排放，并于
2015
年以前在
产品中全面消除这种对人类健康可能有害的
化工原料。随之一些国家也相继规定将全面禁
止
PFOA
和
PFOS(
全氟辛磺酸及盐的化合物
)
的生产和销售。国内外精细含氟化工生产厂家
和供销商对此都引起了广泛关注。
而全氟丁酸、全氟已酸则倍受青睐，全
氟已酸与全氟辛酸的生产方法相同，只是操作
工艺参数略有改变，而全氟丁酸由于溶于水并
且原料电解氟化产物全氟丁酰氟为气相排料，
因此电解氟化产物的处理与全氟辛酸的生产
完全不同，全氟辛酸的电解氟化产物因其不溶
于电解液，比重相对较大，所以它是由电解槽
底部排料。本文着重介绍全氟丁酸的合成方
法。
全氟丁酸是由全氟丁酰氟（分子式：
C
4
F
8
O
），在氢氧化钾水溶液中碱解得到全氟丁
酸钾（分子式：
C
4
F
7
O
2
K
）
,
然后用浓硫酸酸
化制得全氟丁酸的。很显然，全氟丁酰氟吸收
是产品生产的关键。而由于全氟丁酸易溶于水
的特性，因此，最终产品的分离和提纯便成为
取得高质量产品的瓶颈。
2.
电化学氟化制取全氟丁酰氟
全氟丁酰氟是由与之对应的具有相同碳
原子的酰氯经电解氟化法制取，是以正丁酰氯
为原料，经电解氟化法合成全氟丁酰氟。
2.1
全氟丁酰氟的合成
2.1.1丁酰氯的合成
正丁基酰氯（以下简称为丁酰氯），常温下
为具有刺鼻气味的无色液体，含量≥
99
％，沸
点为100～103℃，比重为1.026。
酰氯是重要的有机合成中间体，是一种重
要的羧酸衍生物，在有机合成、药物合成等方
面都有着重要的应用，主要可以发生水解、醇
解、氨解，与有机金属试剂反应、还原反应、
α氢卤化等多种反应。它是最活泼的酰基化试
剂。在一些羧酸不能进行或进行非常缓慢的反
应中将羧酸制成酰氯从而使反应活性和产率
得以大幅度提高。
目前，制备酰氯的方法中最常用的是以氯
化亚砜、三氯化磷、五氯化磷、三光气等物质
和相应的有机酸或盐制得。
丁酰氯是以丁酸为原料在催化剂N
，
N－
二甲基甲酰胺（
DMF
）存在下与氯化亚砜化学
合成制得。利用氯化亚砜制备酰氯的优点是反
应条件温和，在室温或稍加热即可反应，产物
除酰氯外其他均为气体，往往不需提纯即可应
用，纯度好，产率高。
反应方程式为：
C
DMF
3
H
7
COOH+SOCl
2
C
3
H
7
COCl+SO
2
↑
+HCl
↑
2.1.2丁酰氯与氟化氢的电化学氟化
反应方程式为
:
C
12—15℃
3
H
7
COCl+8HF
5.5～7.5V，2400A
C
3
F
7
COF+HCl↑7H
2
↑
电解氟化设备为席蒙斯（Simons）电解
槽，槽盖上有电解质进料口，阴、阳极接线柱、
气相产物导出口，回流液相入口，槽侧面有无
水氟化氢压入口和用聚全氟乙丙烯（FEP）制
成的液面计，槽底有放液阀。极板组吊在槽盖
上，极板间以
PTFE
作为隔离绝缘垫。
首先将计量好的AHF和丁酰氯加入电解
槽，检查供电系统及冷冻系统，无问题后开启
整流柜电源开关，缓慢将电压升至
5.5
—
7.5V
，
电流2400A。
2
2024年6月13日发(作者：速幼荷)
全氟丁酸的合成研究
StudyontheSynthesisofperfluorobutyicacid
FanChunleiYangJianJunXuGuoZheng
(FuxinChemistryDesigningInstitute)
范春雷杨建军徐国政
〔阜新市化工设计室，金凯（阜新）化工有限公司〕
Abstract：Thesynthesisandtechnologicalprocessofperfluorobutyricacidwasintroducedinthispaper
Keywords
：
Perfluorobutyricacid
；
Synthesis
；
Technologicalprocess
摘要：本文对全氟丁酸的合成方法及其工艺流程的介绍。
关键词：全氟丁酸；合成；工艺流程
1.
前言
全氟丁酸亦称之为七氟丁酸，分子式为：
C
4
HF
7
O
2
，熔点-17.5℃，沸点120℃，相对密
度
1.651
，折射率
1.3032
。常温下为无色液体，
气味似丁酸，具有强酸性。
全氟丁酸性质稳定，可发生成盐反应、酯
化反应、取代反应、脱水反应和醇羟基的还原
反应。
全氟丁酸可看成是丁酸分子中的全部氢
原子被氟原子取代而得到的产物
,
工业上全氟
丁酸的制备采用电化学氟化法，以丁酰氯为起
始原料，与无水氟化氢发生电解氟化反应，阳
极产物经中和、酸化得产品。主要用做表面活
化剂，也可用做除虫剂、酯的催化剂、酸化剂、
有机中间体及用于合成橡胶。
自美国杜邦公司，披露将分阶段地减少生
1
产过程中
PFOA
的排放，并于
2015
年以前在
产品中全面消除这种对人类健康可能有害的
化工原料。随之一些国家也相继规定将全面禁
止
PFOA
和
PFOS(
全氟辛磺酸及盐的化合物
)
的生产和销售。国内外精细含氟化工生产厂家
和供销商对此都引起了广泛关注。
而全氟丁酸、全氟已酸则倍受青睐，全
氟已酸与全氟辛酸的生产方法相同，只是操作
工艺参数略有改变，而全氟丁酸由于溶于水并
且原料电解氟化产物全氟丁酰氟为气相排料，
因此电解氟化产物的处理与全氟辛酸的生产
完全不同，全氟辛酸的电解氟化产物因其不溶
于电解液，比重相对较大，所以它是由电解槽
底部排料。本文着重介绍全氟丁酸的合成方
法。
全氟丁酸是由全氟丁酰氟（分子式：
C
4
F
8
O
），在氢氧化钾水溶液中碱解得到全氟丁
酸钾（分子式：
C
4
F
7
O
2
K
）
,
然后用浓硫酸酸
化制得全氟丁酸的。很显然，全氟丁酰氟吸收
是产品生产的关键。而由于全氟丁酸易溶于水
的特性，因此，最终产品的分离和提纯便成为
取得高质量产品的瓶颈。
2.
电化学氟化制取全氟丁酰氟
全氟丁酰氟是由与之对应的具有相同碳
原子的酰氯经电解氟化法制取，是以正丁酰氯
为原料，经电解氟化法合成全氟丁酰氟。
2.1
全氟丁酰氟的合成
2.1.1丁酰氯的合成
正丁基酰氯（以下简称为丁酰氯），常温下
为具有刺鼻气味的无色液体，含量≥
99
％，沸
点为100～103℃，比重为1.026。
酰氯是重要的有机合成中间体，是一种重
要的羧酸衍生物，在有机合成、药物合成等方
面都有着重要的应用，主要可以发生水解、醇
解、氨解，与有机金属试剂反应、还原反应、
α氢卤化等多种反应。它是最活泼的酰基化试
剂。在一些羧酸不能进行或进行非常缓慢的反
应中将羧酸制成酰氯从而使反应活性和产率
得以大幅度提高。
目前，制备酰氯的方法中最常用的是以氯
化亚砜、三氯化磷、五氯化磷、三光气等物质
和相应的有机酸或盐制得。
丁酰氯是以丁酸为原料在催化剂N
，
N－
二甲基甲酰胺（
DMF
）存在下与氯化亚砜化学
合成制得。利用氯化亚砜制备酰氯的优点是反
应条件温和，在室温或稍加热即可反应，产物
除酰氯外其他均为气体，往往不需提纯即可应
用，纯度好，产率高。
反应方程式为：
C
DMF
3
H
7
COOH+SOCl
2
C
3
H
7
COCl+SO
2
↑
+HCl
↑
2.1.2丁酰氯与氟化氢的电化学氟化
反应方程式为
:
C
12—15℃
3
H
7
COCl+8HF
5.5～7.5V，2400A
C
3
F
7
COF+HCl↑7H
2
↑
电解氟化设备为席蒙斯（Simons）电解
槽，槽盖上有电解质进料口，阴、阳极接线柱、
气相产物导出口，回流液相入口，槽侧面有无
水氟化氢压入口和用聚全氟乙丙烯（FEP）制
成的液面计，槽底有放液阀。极板组吊在槽盖
上，极板间以
PTFE
作为隔离绝缘垫。
首先将计量好的AHF和丁酰氯加入电解
槽，检查供电系统及冷冻系统，无问题后开启
整流柜电源开关，缓慢将电压升至
5.5
—
7.5V
，
电流2400A。
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