二氟乙醇的合成方法

2010年第41卷第4期《浙江化工》1-文章编号:064184204-01-04化工二氟乙醇的合成方法孟博1程桂林1许茂乾12阎宗刚1(1杭州宝凯生物化学品有限公司,浙江杭州310013;2浙江科技学院,浙江杭州310023摘要:介绍了脂肪族含氟中间体二氟乙醇的基本特性,并按照其原料不同,简述了几种基本的合成方法:以二氟乙酸或二氟乙酸酯为原料的金属硼氢化物还原法、以二氟乙酰氯为原料的催化氢化法、以1,1-二氟-2-溴(或氯)乙烷为原料的酯化水解法。中,以二氟乙酰氯为起始原料,反应试剂易得,条件设备简单,产率较为理想,最为适合工业化生产。关键词:二氟乙醇;合成;氟化学0引言学家与氟科研单位继续努力,加速发展我国的氟化近年来,我国在氟化工开发与生产上已经初具学事业。规模,有机氟化学在原子能工业、火箭和宇航技术、1二氟乙醇的合成医药、农药等诸多领域中都有及其重要的应用,一二氟乙醇含有二氟甲基的特殊结构,因此使其直表现出蓬勃发展的趋势。但我国主要研究与生产性质不同于其他醇类可以参与多种有机合成反应,的方向多集中在芳香族含氟中间体的开发与生产上尤其用于合成含氟的医药、农药和染料,国内外对其面,而对脂肪族含氟中间体关注较少。这些脂肪族中的需求逐渐增多,已成为含氟精细化学品的重要中间体主要用于合成表面活性剂、织物整理剂、新型医间体之一。二氟乙醇的合成路线按照其原料不同,主药和农药合成原料及溶剂、新材料合成原料与助剂,要有以下几种方法:以二氟乙酸或二氟乙酸酯为原非常具有开发前景,如三氟乙醇三氟乙醛、三氟料的金属硼氢化物还原法、以二氟乙酰氯为原料的乙酸、六氟丁醇、六氟丙酮等等,均为高附加值、发展催化氢化法、以1,1-二氟-2-溴(或氯)乙烷为原料前景良好的基础含氟有机中间体,许多脂肪族含氟的酯化水解法。中间体及其下游产品已成为市场新宠1.1以二氟乙酸为原料本文主要介绍脂肪族含氟中间体一二氟乙醇的在现代有机合成中,金属氢化物是一类重要的一些合成方法。2,2-二氟乙醇常温下为无色液体,沸试剂,其中最常用的就是硼氢化钠(NaBH NaBH点96℃,熔点-28.2℃,相对密度171.3084,折射率用于有机物的还原反应条件温和,可以很容易的将1.338,酸性与苯酚相当,溶于水、酸、乙醇、乙醚等溶醛或酮还原为醇,在质子溶剂中将亚胺或亚胺盐还剂,有毒,性质稳定。该醇是重要的含氟有机合成中原为胺,经过修饰的硼氢化钠还可以还原羧酸、羧间体用作杀虫剂和除草剂等国内现在对二氟乙酸酯胺基化合物和猜等硼氢化钠还原法成本适醇的开发与研究仍处于初步水平,还需要我国氟化中用途十分广泛。011收稿日期:2009-11-0作者简介:孟博(1983-),女辽宁省锦州市人,从事氟精细化学品研究开发工作。2- ZHEJIANG CHEMICAL INDUSTRYol.41no.4(2010)硼氢化钠还原羧酸的机理如下所示还原结束wg.Reifenrath等人,用甲基硼烷硫化物同样实后水解亦是重要一步。现了对二氟乙酸的还原在干燥的250mL三口瓶 RCOOH+nabh RCOOBHna+2中放入50mL无水乙醚,安装恒压漏斗,回流冷凝 2RCOOBH)Na-(RCOO)BH2Na NaBH器,通氮气保护反应。用注射筒将11.5mL(114 (RCOO)BH2Na RCOOBH2 +RCOONammol)的硼烷硫化物加到三口瓶里。二氟乙酸10.0g(104mmol)用10mL无水乙醚溶解于恒压漏斗中, RCH2O-BHRCH;OH缓慢滴加,控制速度于2h滴加完毕。反应混合物在50%室温下继续搅拌反应8h。将10mL水缓慢加入其以NaBH4-ZnCl2体系,在THF中回流状态下可中分解反应混合物将反应液过滤,析出物用乙醚以很顺利的将酸还原为醇,反应只需要等化学计量洗滤出液继续用无水硫酸钠干燥乙醚溶液在干量的NaBH4与ZnCl2。燥剂下常压蒸馏,收集92~94℃的馏分,得到4.6g RCOOH NaBH,,OH二氟乙醇产品,产率56%,沸点95.5~96℃。THF回流 HCFCOOH borane-methy sulfide complex HCF,CH,OH以NaBH4-12体系还原酸,以THF为溶剂,在室 ether,8h温条件下即可得到相应的醇,产率较高实验的一以二氟乙酸为起始原料,试剂易得,反应较为般操作是把硼氢化钠的四氢呋喃悬浮液加入到羧简单;但某些辅助催化剂或溶剂市面价格较高,导酸中,等体系放出氢气后再加入碘。致其合成成本提高,且二氟乙醇的反应后处理过程 NaBR,H(C2COOHCH(Ch2)aCH2OH较为困难,导致其产率明显下降,使它们在工业化THF,室温生产中不能得到较高的收益,此方法只适用于批量以NaBH4-ACl3体系还原酸, Herbert等发现较小时的制备。以二甘醇二甲醚作溶剂,NaBH4-ACl3可以快速地1.2以二氟乙酸酯为原料把酯、内酯和羧酸还原为相应的醇。在醇溶剂中,酯被过量的硼氢化钠还原可得到 RCOOH/RCOOR NaBH-aicl3rch2OH相应的醇酯在叔胺的存在下,也可以很顺利的被 DBG还原为相应的醇。可以选用NaBH4-ZnCl2体系和以Nah4-cal2体系还原酸,abh4-CaCl2 NaBH--l2体系但在相同的条件下,无胺存在,则不体系在THF-甲苯混合溶剂中,于95-100℃下反应,能发生还原反应。能够将某些羧酸还原为相应的醇。其中起还原作用酯的还原反应还原剂为硼氢化钠、硼氢化钾;的是NaBH4和CaCl2在THF中形成还原能力较强溶剂为环丁砜、二甲基甲酰胺、甲苯、二甲苯、二乙的Ca(BH4)2体系中Ca(BH42的含量越高,则还原反二醇二甲醚用量以1g的酯为基准计算,还原剂用应进行得越彻底。量为0.2~2g,溶剂用量为240mL,反应温度为-10~ COOH NaBH,CaC CH2OH60℃,反应时间为5~50hhf-甲苹95100℃ COOCH以NaBH4-ZrCl体系在室温下也可将酸还原为N BHF醇,可获得很高的产率。需要注意的是,当苯环上为 solvent, 5-50相邻羧基和酯基时,只有羧基被还原。 COOCH, CH2OH NaBH:-ZiCl4 PhCOoH THFsh室温 -PhCH2OH以二氟乙酸酯为起始原料,反应试剂易得,反应较为简单;但反应转化率不高,产率也不很理想,以NaBH4-硫酸二甲酯(DMC)体系还原2,3,5,6一且反应后处理过程较为困难,不能得到较高收益。四氟苯二甲酸以1,2-二甲氧基乙烷(DME)为溶剂1.3以二氟乙酰氯为原料进行反应,生成2,3,5,6-四氟苯二甲醇。0.比西纳、R·雅科等以二氟乙酰氯为起始原 COOH CH,OH料,其特征在于该方法包括在有效量的催化剂存在F NaBH.-DMC F DME下氢化符合下式的乙酰卤,该催化剂包含沉积于具 COOH有酸性质的固体无极载体上的至少一种周期表第 CH2OHⅧ族元素。在所述式中,X表示除氟原子以外的卤素2010年第41卷第4期《浙江化工》3原子其方程式如下:反应得到三氟乙醇。此合成方法不但须在溶剂中反应,溶剂成本高,而且原料转化率和最终产率都比较低林永达等人报道的合成三氟乙醇的方法是H这样的:在一定的温度和压力条件下,在相转移催将100g二氟乙酰氯、50g环己烷和4g包含化剂催化下,hc13a与羧酸的碱或碱土金属盐沉积在干燥炭黑上的3w%钯的催化剂引入在水溶液中反应生成三氟乙醇。此合成方法具有反 Hastelloy2制成的30m反应器中用氮气吹扫应时间短,转化率和产率高和催化剂用量少,价格反应器两次,而后用氢气吹扫两次,随后将反应器低的特点,特别由于水溶液处理后可循环使用,因在1.5MPa下加压,搅拌并且加热至75℃,个反此无三废处理。应期间在反应器中保持恒定压力5h后,氢消耗停借鉴制备三氟乙醇的方法2,我们可以在500止吹扫反应器,过滤出催化剂并且分析反应产物,mL三口瓶中将59.2g(0.41mol)溴(氯)代氟乙烷,乙二氟乙醇收率为60%。酸钠,催化剂,溶剂NN-二甲基甲酰胺(DMF),在一森本刚等以 RFCOX将吸附有质量分数0.5%定温度下进行酯化反应,生成二氟乙醇的羧酸酯,的4~8目的活性炭填充入内径1cm、长1m的反应再在碱性溶液中水解精制得到二氟乙醇。管,放入170℃恒温加热的反应装置里,向反应器通此方法首先要合成溴(氯)代氟乙烷增加了反入二氟酰卤0.5mol/h,氢气4mol/h,反应24h,可得应步骤,且合成较为困难;第二步酯化反应时间较到相应的氟乙醇。长,催化剂价格较高;最后一步水解精制,后处理提纯较困难,产率不很理想。综上,由于此方法合成步 RCOX HyCRCH2OH24h骤多,时间长,导致其总收率不高。以二氟乙酰氯为起始原料,反应试剂易于得到,2总结催化剂可以循环使用,大大降低了生产成本,反应在所有的合成工艺路线中,以二氟乙酸和二氟可在气相(或液相)中进行,方法灵活,生产条件、设乙酸酯为起始原料,试剂易得,但某些辅助催化剂备简单,转化率较高,产率也较为理想,适合工业化或溶剂市面价格较高,增加了其成本,且后处理过生产。程较为困难,导致其产率不高;以1,1-二氟-2-溴1.4以1,1-二氟-2-溴(或氯)乙烷为原料(或氯)乙烷为原料,反应步骤多,时间长,导致其总 Yuichi将氟乙烯,溴(氯)化氢气体与催化剂氧收率降低。气一起通入反应器中,进行加成反应,可以得到氟综上,以二氟乙酰氯为原料的催化氢化法制备代溴()乙烷。二氟乙醇最具有工业化价值。该方法在有效量的催唐昌盛等人在装有搅拌器、回流冷凝器、温度化剂存在下氢化乙酰卤制备二氟乙醇,反应原料、计的1000mL,四口烧瓶中,加入溴代烷烃500mL,试剂易得,反应条件、设备简单,转化率较高,产率催化剂2g。水浴冷却搅拌下缓慢通入自制溴化氢也较为理想,适合工业化生产,具有较高的生产价与烯烃气体控制反应温度反应2~3h后,烧瓶中值。液面有明显增高停止通入溴化氢与烯烃气体,产物我国的氟化学研究在国际上一直有相当的影精馏分离。反应方程式如下:响,近几年来,含氟生物活性物质的研究和应用更 R.CH=+HXRCH2CH2X为深入,我们必须不断的推出新的含氟产品,不断研究氟化技术,才能适应国际上的竞争与市场需求 Astrologes报道了HCFC133a与羧酸的碱金参考文献:属盐如醋酸钾,在溶剂DMSO、DMF、环丁砜、N-甲1]苑金岐三氟乙醇市场调研报告化工科技市场,基吡咯烷酮存在下,进行酯化反应,生成三氟乙醇2001):57-59.的羧酸酯,再在碱性水中水解得到三氟乙醇所用2]张未星齐志奇2,2-三氟乙醇的合成与应用浙溶剂的极性要比二乙醚大,溶剂最好无水,否则其江化工2001,0:12-15.中的水分会使副产物增加,同时减慢了反应速率。3]何伟脂肪族含氟精细化工中间体开发与应用J精此法酯化时间长,溶剂贵且步骤长 Ogura等人叫则细化工料0033.报道了HCFC133a和碱金属盐在1.4-内酯溶剂中[4]CAS359-13-7,二氟乙醇性质S ZHEJIANG CHEMICAL INDUSTRYvol.41no.4(2010)[]刘志贤石双群宋新芳硼氢化钠的性质及合成河北 dibenzyl alcohols and their use:us,200215630.2002-10-师范大学学报1997,21(1):71-75.24. 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Therefore, difluoroacetyl chloride as starting material is most suitable for industrialized producti Key words: 2,2-difluoroethanol; synthesis; fluorine chemistry