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鹵代二氟乙酸烷基酯的制備方法

文檔序號(hào):3598369閱讀:61290來(lái)源:國(guó)知局
專(zhuān)利名稱(chēng):鹵代二氟乙酸烷基酯的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及借助1,1-二氟四鹵代乙烷與醇的反應(yīng)直接制備鹵代二氟乙酸烷基酯的方法。
鹵代二氟乙酸烷基酯是合成藥物和植物保健產(chǎn)品的中間體。
獲得這些鹵代二氟乙酸烷基酯的方法已經(jīng)記載了很多。
這些方法中最普遍采用的是醇與鹵代二氟乙酸反應(yīng),或優(yōu)選與相應(yīng)的氟化物和氯化物反應(yīng)。
根據(jù)大量的各種技術(shù)方法可以得到這些鹵代二氟乙酰鹵(氟化物或氯化物)。
US5,259,938記載了一種在通式為M(CF2)nCHxCly的氯化物存在下,(其中x=1或2,x+y=3)借助光化學(xué)氧化反應(yīng)制備ω-鹵代二氟乙酰氯M(CF2)nCOCl的方法,其中M=F或Cl,n為1~10。
有機(jī)化學(xué)雜志(The Journal of Organic Chemistry,33(2)P816-9(1968))敘述了一種得到溴代二氟乙酰氯的方法,包括以下步驟—→CF2BrCFBrOCH3CF2BrCFBrOCH3+2ClSO3H—→CF2BrC(O)Cl
相對(duì)于四氟乙烯C2F4,CF2BrC(O)Cl的最后產(chǎn)率小于30%。
從C2F4也可以得到二氟鹵乙酰氟。
具體而言,按照以下步驟能獲得溴代二氟乙酰氟,它記載在申請(qǐng)?zhí)枮镴P8240434公開(kāi)的日本專(zhuān)利申請(qǐng)中CF2BrCF2Br(得自)+SO3(或HSO3F)得到含有BrCF2CF2OSO2基團(tuán)的中間體。
這種中間體與H2SO4或KF/四氫噻吩砜一起加熱,產(chǎn)生溴代二氟乙酰氟CF2BrC(O)F。
但是,最常引用的方法是在汞鹽存在下,進(jìn)行1,1-二氟代四鹵乙烷如CF2BrCFClBr、CF2ClCCl3的硫酸水解。
因止,D.Moret和F.Dawans(Tetrahedron,33(12)PP.1445-7)指出,由氯代三氟乙烯的溴化反應(yīng)得到的1,2-二溴氯三氟乙烷,在HgO存在下,在發(fā)煙硫酸介質(zhì)中按以下反應(yīng)水解在30-40%發(fā)煙硫酸中,相對(duì)于CF2BrCFClBr的量,用于活化反應(yīng)的HgO量約為1%(重量)。如果發(fā)煙硫酸的濃度大于60%,可以省去氧化汞。
DE1020970記載了依照以下相似的方法制備CF2ClC(O)Cl,該方法是在HgSO4存在下,溫度約為50℃時(shí),CF2ClCClBr2和發(fā)煙硫酸反應(yīng),反應(yīng)式是在氣相中,由催化氯化作用可以純化CF2ClC(O)Cl,然后借助分餾作用分離。
還應(yīng)指出,此反應(yīng)能夠從全鹵化鏈烯氧化物開(kāi)始,例如四氟環(huán)氧乙烷或 EP380129敘述了按下述反應(yīng)制備CF2BrC(O)F注Et為乙基 最后,應(yīng)指出Chang-Ming Hu等人(Journal of Fluorine Ch-emistry,49(1990)P.275-280)描述了一種鹵代乙烷轉(zhuǎn)化成相應(yīng)酸的較普通的方法,其借助于化學(xué)計(jì)量的聚氟全鹵烷與過(guò)硫酸銨和甲酸鈉形成的氧化還原化合物進(jìn)行反應(yīng)。
因此按照下述反應(yīng)1,1-二氟四氯乙烷轉(zhuǎn)化為氯代二氟乙酸(產(chǎn)量66.5%-轉(zhuǎn)化率100%)。
在30℃、空氣鼓泡的DMF(二甲基甲酰胺)介質(zhì)中完成反應(yīng)。反應(yīng)一結(jié)束,把介質(zhì)倒入水中,用醚萃取該強(qiáng)酸性溶液。醚萃取物用NaHCO3水溶液中和。水相蒸發(fā)至于,殘留物(CF2ClCO2Na)吸收在濃縮的H2SO4中,然后被蒸餾。
所有這些方法還有很多的缺點(diǎn),它們大部分用腐蝕性的反應(yīng)介質(zhì)(發(fā)煙硫酸-濃縮的H2SO4)、危害環(huán)境的催化劑(汞鹽),或者采用的反應(yīng)容易釋放出腐蝕性氣體如HF。一方面,這要求有專(zhuān)用和昂貴的設(shè)備(涂有PVDF或PTPE);另一方面,如果要保護(hù)環(huán)境,就需要進(jìn)行復(fù)雜的廢水處理。
另外,應(yīng)提到某些堿性物質(zhì)難以獲得或操作有危險(xiǎn)性,并且需要很特別的設(shè)備。
本發(fā)明主題的方法是從可容易得到的反應(yīng)劑直接而簡(jiǎn)單地獲得高產(chǎn)量的如下式的鹵代二氟乙酸烷基酯 其中X表示氟、氯、溴或碘原子,R表示直鏈或支鏈的脂肪族烴基,含碳原子數(shù)為1~10,優(yōu)選是1~6;本方法的特征是,在氧存在和自由基發(fā)生條件下,式II的1,1-二氟四鹵代乙烷與醇ROH(III)反應(yīng)。
CF2XCY2Z (II)其中X和式(I)中含義一樣,Y和Z表示溴、氯或碘原子且是相同或不同的,R和式(I)中的含義一樣。
本發(fā)明可用的1,1-二氟四鹵代乙烷(II),為下式的化合物CF2BrCCl2Br,CF2ClCCl2I,CF2BrCCl2I,CF3CBr3,CF3CCl3,CF2ClCCl3,CF2ClCCl2Br.
所有這些化合物用已知方法獲得,不是本發(fā)明的主題。
本發(fā)明可以利用的醇ROH為甲醇、乙醇、丙醇、正-丁醇和2-乙基己醇。
根據(jù)本發(fā)明,為了產(chǎn)生自由基,可以使用化學(xué)引發(fā)劑或光化學(xué)引發(fā)劑。
根據(jù)第一種方式,反應(yīng)在化學(xué)引發(fā)劑存在下進(jìn)行,這些引發(fā)劑例如有機(jī)過(guò)氧化物如過(guò)氧化苯甲酰、過(guò)氧化月桂酰、過(guò)氧化乙酰基環(huán)己烷磺酰、過(guò)氧化異丁酰、過(guò)氧化二氯乙酰、過(guò)氧化三氯乙酰;有機(jī)氫過(guò)氧化物,如叔-丁基過(guò)氧化氫、叔戊基過(guò)氧化氫、枯烯過(guò)氧化氫、萜烷過(guò)氧化氫;過(guò)二碳酸酯,如過(guò)二碳酸乙酯、過(guò)二碳酸乙基己酯、過(guò)二碳酸異丙酯、過(guò)二碳酸異丁酯、鯨蠟醇過(guò)二碳酸酯、過(guò)二碳酸環(huán)己酯、過(guò)二碳酸肉豆蔻酯、過(guò)二碳酸叔-丁基環(huán)己酯;過(guò)新癸酸(perneodecanoate)叔-丁基酯、過(guò)新癸酸枯基酯;過(guò)甲氧基乙酸叔-丁基酯;過(guò)乙氧基乙酸叔-丁基酯;和偶氮化合物,如2,2′-偶氮二-(2,4-二甲基戊睛)、1,1-偶氮二(環(huán)己烷睛)和偶氮二(異丁睛)。
在這些化學(xué)引發(fā)劑中,優(yōu)選用偶氮化合物,特別是偶氮二(異丁睛),以后稱(chēng)為AIBN。
一般,相對(duì)于所用的1,1-二氟代四鹵乙烷,化學(xué)引發(fā)劑的用量為0.01mol%~10mol%,優(yōu)選0.5mol%~5mol%。
根據(jù)第二種方式,其中的自由基發(fā)生劑是光化學(xué)引發(fā)劑,反應(yīng)在光照射下進(jìn)行,光的波長(zhǎng)λ至少等于200nm,優(yōu)選在260nm~800nm。
一般來(lái)說(shuō),當(dāng)按第一種方式反應(yīng)時(shí),通過(guò)讓1,1-二氟四鹵代乙烷(II)與醇ROH(III)和化學(xué)引發(fā)劑接觸,然后加熱所得的混合物,同時(shí)用氧氣或以惰性氣體例如氮?dú)狻⒑饣驓鍤庀♂尩难鯕夤呐?,由此制備?I)的產(chǎn)物。
在采用第二種方式時(shí),用氧氣或以一種惰性氣體如氮?dú)?、氦氣或氬氣稀釋的氧氣鼓泡的同時(shí),對(duì)由反應(yīng)試劑(II)和(III)組成的混合物進(jìn)行光照射。
醇ROH(III)與1,1-二氟四鹵代乙烷(II)的摩爾比大于或等于1,優(yōu)選小于5。
根據(jù)上述兩種方式中任意一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案,醇ROH同時(shí)用作反應(yīng)試劑和溶劑。在上述那些條件下,(III)∶(II)的摩爾比可以在較大程度上變化。它們的比值至少等于1,最大等于30,優(yōu)選在5和20間。
在非醇溶劑介質(zhì)下進(jìn)行反應(yīng)并不超出本發(fā)明的范圍。這種溶劑必須既不和反應(yīng)試劑(II)和(III)反應(yīng),也不影響所形成的產(chǎn)物(I)。而且,在操作條件下必須是完全惰性的。
根據(jù)本發(fā)明,反應(yīng)是在用空氣或氧氣或富氧空氣鼓泡條件下完成的。通常在大氣壓下(105Pa)進(jìn)行,但是在不同壓力下反應(yīng)并不脫離本發(fā)明的范疇。
根據(jù)上述兩種方式,溫度可在較大程度上變化,一般在20℃-150℃,優(yōu)選在50℃-100℃。為維持反應(yīng)溫度在上述限定內(nèi),有可能需要對(duì)反應(yīng)介質(zhì)進(jìn)行冷卻。
反應(yīng)持續(xù)的時(shí)間可在較大程度上變化,特別是按第二種方式操作時(shí),光照射時(shí)間可以從15分鐘到80小時(shí)。
所用的照射源是產(chǎn)生波長(zhǎng)200nm~800nm電磁輻射的任何裝置(汞蒸汽燈、氖燈、激態(tài)原子燈(excimer lamps)、激光器等)。
本發(fā)明特別適用于制備溴代二氟乙酸乙酯、氯代二氟乙酸乙酯和三氟乙酸乙酯。
借助本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方法即一次或多次蒸餾,從反應(yīng)介質(zhì)中分離得到產(chǎn)物,目的是從未轉(zhuǎn)化的反應(yīng)試劑中分離產(chǎn)物,如果需要,可以再循環(huán)利用未反應(yīng)的反應(yīng)試劑,尤其是當(dāng)醇ROH同時(shí)用作反應(yīng)試劑和溶劑時(shí)。
產(chǎn)物用氣相色譜分析,用核磁共振鑒定。
本發(fā)明主題的方法能在溫和操作條件下、無(wú)需利用特殊和麻煩的物料,經(jīng)1,1-二氟四鹵代乙烷和醇之間簡(jiǎn)單的反應(yīng)直接得到鹵代二氟乙酸烷基酯(I)。而且,流出物由稍有或沒(méi)有腐蝕性的產(chǎn)物組成,如需要可再循環(huán)利用而無(wú)需特殊純化處理。
下面的實(shí)施例闡述本發(fā)明。
實(shí)施例1把含有42.5g(或0.145mol)的CF2BrCCl2Br和102.5g(或2.22mol)的乙醇的145g乙醇溶液放入傳統(tǒng)的反應(yīng)器中,反應(yīng)器裝有一個(gè)渦輪式攪拌器、一個(gè)冷凝器、一個(gè)溫度監(jiān)測(cè)器和一個(gè)用作氣體入口的浸管。
然后,加入1.18g偶氮二異丁睛(AIBN),相應(yīng)的摩爾數(shù)等于所用鹵代乙烷的5%。
反應(yīng)介質(zhì)在攪拌和空氣鼓泡(平均流速7l/h)下溫度升到65℃。
10小時(shí)后,觀測(cè)到CF2BrCCl2Br的轉(zhuǎn)化率是50%,溴代二氟乙酸乙酯的產(chǎn)率是42%(經(jīng)氣相色譜測(cè)定)。
鑒定溴代二氟乙酸乙酯在Brucker型號(hào)AC300多核裝置上質(zhì)子(1H)、碳13(13C)和氟19(19F)核磁共振(NMR)(頻率1H=300.13MHz,13C=75.47MHz,19F=282.4MHz)。
NMR鑒定 ·13C NMR譜(溶劑=CDCl3)δa=108.8ppmδb=159.5ppmδc=64.5ppmδd=13.5ppm·19F NMR譜(溶劑=CDCl3/外標(biāo)物三氟乙酸)δ(CF2Br)=-16.8ppm偶合常數(shù)1JC-F=314Hz偶合常數(shù)2JC-F=31Hz·1H NMR譜(溶劑=CDCl3/內(nèi)標(biāo)物四甲基硅烷)δ(CH2)=4.42ppmδ(CH3)=1.40ppm)實(shí)施例2把含有45g(或0.153mol)的CF2BrCCl2Br和105g(或2.28mol)的乙醇的150g乙醇溶液放入傳統(tǒng)的反應(yīng)器中,反應(yīng)器裝有一個(gè)渦輪式攪拌器、一個(gè)冷凝器、一個(gè)溫度監(jiān)測(cè)器和一個(gè)用作氣體入口的浸管。
然后,加入0.3g偶氮二異丁睛(AIBN),相應(yīng)的摩爾數(shù)等于所用鹵代乙烷的1.2%。反應(yīng)介質(zhì)在攪拌和空氣鼓泡(流速7l/g)下溫度升到65℃。反應(yīng)1.5小時(shí)后,觀測(cè)到CF2BrCCl2Br轉(zhuǎn)化率是57%,溴代二氟乙酸乙酯的產(chǎn)率是51.3%。
實(shí)施例3把含有45g(或0.22mol)CF2ClCCl3(F112a)和105g(或2.28mol)乙醇的150g乙醇溶液放入和實(shí)施例2相同的裝置中。
然后,加入0.72g AIBN,相對(duì)于所用的F112a為2mol%。
得到F112a的轉(zhuǎn)化率是73.4%,氯代二氟乙酸乙酯的產(chǎn)率是23%。
NMR鑒定 ·13C NMR譜(溶劑=CDCl3)δa=116.9ppmδb=159.2ppmδc=64.5ppmδd=13.7ppm·19F NMR譜(溶劑=CDCl3/外標(biāo)物TFA)δ(CF2Cl)=-15.4ppm1JC-F=300Hz2JC-F=34.5Hz·1H NMR譜
(溶劑=CDCl3/內(nèi)標(biāo)物TMS)δ(CH2)=4.4ppmδ(CH3)=1.4ppm實(shí)施例417.5g(60毫摩爾)CF2BrCCl2Br和42g乙醇引入裝有一個(gè)攪拌器的125cm3玻璃反應(yīng)器中。然后,反應(yīng)器進(jìn)行同軸照射(coaxialirradiation)(4×8W燈,365nm,“Rayonet”型裝置),借助于空氣流冷卻反應(yīng)器外部以保持反應(yīng)介質(zhì)溫度在25℃。
照射60小時(shí)后,氣相色譜分析粗反應(yīng)混合物顯示4.5gCF2BrCCl2Br未轉(zhuǎn)化,形成7.5g溴代二氟乙酸乙酯。CF2BrCCl2Br的轉(zhuǎn)化率是73.8%,溴代二氟乙酸乙酯的摩爾產(chǎn)率是61.5%。實(shí)施例5把含有90.83g(或0.31mol)CF2BrCCl2Br和219.17g(4.76mol)乙醇的310g乙醇溶液注入具有300cm3可用體積、有一個(gè)中央燈(15W燈,λ365nm)的光反應(yīng)器中。一個(gè)外部泵確保反應(yīng)溶液保持循環(huán)。
借助反應(yīng)器夾套中的循環(huán)水,反應(yīng)介質(zhì)的溫度維持在環(huán)境溫度水平。
另外,空氣以平均流速3l/h連續(xù)注入反應(yīng)器底部。
打開(kāi)燈。
65小時(shí)后,CF2BrCCl2Br的轉(zhuǎn)化率是58.8%,溴代二氟乙酸乙酯的產(chǎn)率為55%。
氣相色譜法檢測(cè)上述化合物。實(shí)施例6把含有90g(0.30mol)CF2BrCCl2Br和210g乙醇的300g乙醇溶液放入與實(shí)施例5一樣的裝置中。
空氣流速為7l/h,反應(yīng)介質(zhì)溫度達(dá)65℃。
反應(yīng)15小時(shí)后,觀測(cè)到CF2BrCCl2Br的轉(zhuǎn)化率是88%,溴代二氟乙酸乙酯的產(chǎn)率是66.5%。實(shí)施例7把47.1g(0.147mol)CF3CBr3和103g(2.23mol)乙醇放入一個(gè)傳統(tǒng)的反應(yīng)器中,此反應(yīng)器裝有一個(gè)渦輪式攪拌器、一個(gè)冷凝器、一個(gè)溫度監(jiān)測(cè)器和一個(gè)用作氣體入口的浸管。
然后,加入0.3g AIBN,相對(duì)于鹵代乙烷是1.24mol%。在攪拌和空氣鼓泡(7l/h)下,加熱反應(yīng)介質(zhì)到65℃。
反應(yīng)13小時(shí)30分鐘后,相對(duì)于鹵代乙烷,得到CF3CBr3轉(zhuǎn)化率是21.7%,三氟乙酸乙酯的產(chǎn)率是17%。實(shí)施例8把45g(0.152mol)CF2ClCCl2I和105g(2.28mol)乙醇一起放入與實(shí)施例7一樣的裝置中。
然后,加入0.5g AIBN,相對(duì)于鹵代乙烷是2mol%。在攪拌和空氣鼓泡(7l/h)下,反應(yīng)介質(zhì)加熱到65℃。
反應(yīng)8小時(shí)后,相對(duì)于鹵代乙烷,CF2ClCCl2I幾乎全部轉(zhuǎn)化,所得氯代二氟乙酸乙酯的產(chǎn)率為65%。
權(quán)利要求
1.直接制備下式鹵代二氟乙酸烷基酯的方法 其中X表示氟、氯、溴或碘原子,R表示直鏈或支鏈的脂肪族烴基,含碳原子數(shù)為1~10,特征是在氧存在和自由基產(chǎn)生條件下,如式(II)的1,1-二氟代四鹵乙烷與醇ROH(III)反應(yīng),CF2XCY2Z(II)ROH (III)其中X和式(I)中含義一樣,Y和Z表示溴、氯或碘原子且是相同或不同的,R和式(I)中的含義一樣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法,其特征在于式(II)的1,1-二氟四鹵代乙烷是下式的化合物CF2BrCCl2Br、CF2ClCCl3、CF3CCl3、CF3CBr3和CF2ClCCl2I。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法,其特征在于醇ROH(III)是乙醇。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3的方法,其特征在于醇ROH(III)與1,1-二氟代四鹵乙烷(II)的摩爾比大于或等于1,優(yōu)選小于5。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3的一種方法,其特征在于醇ROH同時(shí)用作反應(yīng)試劑和溶劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3和權(quán)利要求5的一種方法,其特征在于醇ROH(III)與1,1-二氟四鹵代乙烷(II)的摩爾比最小等于1,最大等于30。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法,其特征在于(III)∶(II)摩爾比為5~20。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中的一項(xiàng)方法,其特征在于自由基發(fā)生劑是化學(xué)引發(fā)劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法,其特征在于化學(xué)引發(fā)劑是偶氮化合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法,其特征在于偶氮化合物是偶氮二(異丁睛)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-7中的一項(xiàng)方法,其特征在于用光化學(xué)引發(fā)的方法產(chǎn)生自由基。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法,其特征在于光化學(xué)引發(fā)包括用波長(zhǎng)λ至少等于200nm的光照射。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法,其特征在于波長(zhǎng)λ在260nm~800nm。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13中的一項(xiàng)方法,其特征在于溫度在20℃~150℃。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-14中的一項(xiàng)方法,其特征是在空氣存在下完成。
全文摘要
本發(fā)明涉及制備鹵代二氟乙酸烷基酯的方法。該方法包括在空氣和/或氧與自由基發(fā)生劑存在的情況下,1,1-二氟四鹵代乙烷與醇反應(yīng)。
文檔編號(hào)C07C67/00GK1131659SQ9512154
公開(kāi)日1996年9月25日 申請(qǐng)日期1995年12月5日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月5日
發(fā)明者吉勒斯·德賴(lài)旺, 讓-菲利普·吉勒特, 克里斯托弗·魯平, 阿蘭·沃蒂爾 申請(qǐng)人:埃爾夫阿托化學(xué)有限公司
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