CN102219684A - 一种三氟甲基卤代羧酸酯的制备方法 - Google Patents

一种三氟甲基卤代羧酸酯的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种三氟甲基卤代羧酸酯的制备方法，其中X是氯、溴或碘，R是C1～C3烷基或通式为CFmH3-m(CH2)n的氟代烷基，m=2～3，n=0～2。它是首先将通式为CF3CHX1CH2X2的化合物和发烟硫酸加入到装有回流冷凝管的反应器中，在搅拌状态下、30～80℃下反应2～10h后，再将反应混合物加入到盛有通式为RCOOH的羧酸的反应器中，并在80～120℃再反应2～6h，反应液经萃取、中和、干燥、精馏后得到三氟甲基卤代羧酸酯，其中X1和X2是氯、溴或碘，X1和X2可以是同一种原子，也可以是不同种原子。CF3CHX1CH2X2与发烟硫酸中三氧化硫的摩尔比为1∶0.5～1：3，CF3CHX1CH2X2与RCOOH的摩尔比为1∶1～1：8。该方法具有原料价廉易得、操作简单、收率高等特点。

Description

一种三氟甲基卤代羧酸酯的制备方法
技术领域
本发明涉及化工合成技术领域，尤其涉及一种三氟甲基卤代羧酸酯的制备方法。
背景技术
三氟甲基卤代羧酸酯的通式为CF3CHXCH2OOCR，其中X是氯、溴或碘，R是C1～C3烷基或通式为CFmH3-m(CH2)n的氟代烷基，m=2～3，n=0～2，是一种非常有用的药物合成中间体，可用于合成具有广泛用途的三氟环氧丙烷。
文献USSR Div Chem. Sci. (Eng.Transl.) 1956,5(7),863–869中公开了一种用乙酸汞作催化剂，将3,3,3-三氟丙烯通入溴和乙酸中制备三氟甲基溴代乙酸酯的方法。但乙酸汞毒性很强，会对环境造成较大的污染。为了避免采用剧毒的乙酸汞，文献J. Fluorine Chem. 2007,128 ,1255–1259中利用乙酸银代替乙酸汞催化剂，也能得到三氟甲基溴代乙酸酯，但乙酸银价格昂贵且难以回收利用，且收率较低，限制了大规模化生产。
文献Russ. Chem. Bull.2002,51(3),1–2中，则以3,3,3-三氟丙烯、NBS溴化试剂、无水乙酸和硫酸为原料制得三氟甲基溴代乙酸酯，但NBS溴化试剂价格昂贵，不利于工业化生产，且此方法的收率不高，仅62.8 %。
文献J. Fluorine Chem. 2007,128,1255–1259中，以3,3,3-三氟丙烯、发烟硫酸、溴和无水乙酸为原料制得CF3CHBrCH2OOCCH3，该方法的收率较高，但酯化条件难以控制。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种三氟甲基卤代羧酸酯的制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种三氟甲基卤代羧酸酯的制备方法，三氟甲基卤代羧酸酯的通式为CF3CHXCH2OOCR，其中，X是氯、溴或碘，R是C1～C3烷基或通式为CFmH3-m(CH2)n的氟代烷基，m=2～3，n=0～2，它是以通式为CF3CHX1CH2X2的化合物、发烟硫酸和通式为RCOOH的羧酸为主要原料制得的，其中，X1为氯、溴或碘，X1和X2可以是同一种原子，也可以是不同种原子，X1和X2是氯、溴或碘，X1和X2可以是同一种原子，也可以是不同种原子，其制备步骤如下：
（1）将CF3CHX1CH2X2和发烟硫酸加入到装有回流冷凝管的反应器中，CF3CHX1CH2X2与发烟硫酸中三氧化硫的摩尔比为1∶0.5～3，在搅拌状态下、30～80 ℃下恒温反应2～10 h后，得到反应混合物；
（2）在搅拌状态下将步骤（1）中得到的反应混合物加入到盛有通式为RCOOH的羧酸的反应器中，CF3CHX1CH2X2与羧酸的摩尔比为1∶1～8，并在80～120 ℃下恒温反应2～6 h，得到的反应液；
（3）将反应液萃取、中和、干燥、精馏后，得到三氟甲基卤代羧酸酯。
发烟硫酸是质量百分比为10～65 %的发烟硫酸，优选20～65 %的发烟硫酸。
进一步地，所述步骤（1）中，CF3CHX1CH2X2与发烟硫酸中三氧化硫的摩尔比优选为1∶1～2；反应温度优选为50～70 ℃；反应时间优选为5～8h。
进一步地，所述步骤（2）中，CF3CHX1CH2X2与RCOOH的摩尔比优选为1∶3～7；反应温度优选为90～110 ℃；反应时间优选为3～6 h。
本发明的有益效果是，本发明具有生产设备简单，工艺流程短，工艺参数控制容易，操作安全性较好，反应收率高，产品纯度高等特点。
具体实施方式
三氟甲基卤代羧酸酯的通式为CF3CHXCH2OOCR，其中，X是氯、溴或碘，R是C1～C3烷基或通式为CFmH3-m(CH2)n的氟代烷基，m=2～3，n=0～2，它是以通式为CF3CHX1CH2X2的化合物、发烟硫酸和通式为RCOOH的羧酸为主要原料制得的，其中，X1为氯、溴或碘，X1和X2可以是同一种原子，也可以是不同种原子，X1和X2是氯、溴或碘，X1和X2可以是同一种原子，也可以是不同种原子，
本发明三氟甲基卤代羧酸酯的制备方法制备步骤如下：
（1）将CF3CHX1CH2X2和发烟硫酸加入到装有回流冷凝管的反应器中，CF3CHX1CH2X2与发烟硫酸中三氧化硫的摩尔比为1∶0.5～3，在搅拌状态下、30～80 ℃下恒温反应2～10 h后，得到反应混合物；
（2）在搅拌状态下将步骤（1）中得到的反应混合物加入到盛有通式为RCOOH的羧酸的反应器中，CF3CHX1CH2X2与羧酸的摩尔比为1∶1～8，并在80～120 ℃下恒温反应2～6 h，得到的反应液；
（3）将反应液萃取、中和、干燥、精馏后，得到三氟甲基卤代羧酸酯。
其中，发烟硫酸是质量百分比为10～65 %的发烟硫酸，优选20～65 %的发烟硫酸。
上述步骤（1）中，CF3CHX1CH2X2与发烟硫酸中三氧化硫的摩尔比优选为1∶1～2；反应温度优选为50～70 ℃；反应时间优选为5～8h。
上述步骤（2）中，CF3CHX1CH2X2与RCOOH的摩尔比优选为1∶3～7；反应温度优选为90～110 ℃；反应时间优选为3～6 h。
下面通过实施例对本发明进行更具体的说明，但本发明并不局限于所述的实施例。
实施例1
在装有回流冷凝管的250 ml四口圆底烧瓶中加入1,2-二溴-3,3,3-三氟丙烷128 g，20 %的发烟硫酸400 g，在搅拌状态下升温至70 ℃，保持8 h，得到混合物a。
在500 ml四口圆底烧瓶中加入210 g无水乙酸，边搅拌边将混合物a加到无水乙酸中，升温至100 ℃，保持4 h，反应结束后冷却至室温。
反应物经二氯甲烷萃取、饱和碳酸氢钠水溶液中和、无水硫酸钠干燥、精馏分离后，得到CF3CHBrCH2OOCCH3 114.2g，含量为98.2 %，CF3CHBrCH2OOCCH3的收率为95.4 %。
实施例2
在装有回流冷凝管的500 ml四口圆底烧瓶中加入1,2-二碘-3,3,3-三氟丙烷175 g，20%的发烟硫酸200 g ，在搅拌状态下升温至60 ℃，保持6 h，得到混合物a。
在1 L四口圆底烧瓶中加入丙酸148 g，边搅拌边将混合物a加到丙酸中，升温至110 ℃，保持3 h，反应结束后冷却至室温。
反应物经二氯甲烷萃取、饱和碳酸氢钠水溶液中和、无水硫酸钠干燥、精馏分离后，得到CF3CHICH2OOCCH2CH3134.0g，含量为98.5%，CF3CHICH2OOCCH2CH3的收率为89.2 %。
实施例3
在装有回流冷凝管的250 ml四口圆底烧瓶中加入1,2-二溴-3,3,3-三氟丙烷128 g，65 %的发烟硫酸185 g，30 ℃反应10 h，得到混合物a。
在500 ml四口圆底烧瓶中加入192 g 3,3,3-三氟丙酸，边搅拌边将混合物a加到3,3,3-三氟丙酸中，升温至120 ℃，保持2 h，反应结束后冷却至室温。
反应物经二氯甲烷萃取、饱和碳酸氢钠水溶液中和、无水硫酸钠干燥、精馏分离后，得到CF3CHBrCH2OOCCH2CF3131.9 g，含量为98.3 %，CF3CHBrCH2OOCCH2CF3的收率为85.6%。
实施例4
在装有回流冷凝管的500 ml四口圆底烧瓶中加入1-氯-2-溴-3,3,3-三氟丙烷106 g，50 %的发烟硫酸160 g，在搅拌状态下升温至80 ℃，保持8 h，得到混合物a。
在1 L四口圆底烧瓶中加入120 g无水乙酸，边搅拌边将混合物a加到无水乙酸中， 80 ℃反应6 h，反应结束后冷却至室温。
反应物经二氯甲烷萃取、饱和碳酸氢钠水溶液中和、无水硫酸钠干燥、精馏分离后，得到CF3CHBrCH2OOCCH3 107.6 g，含量为98.5 %，CF3CHBrCH2OOCCH3的收率为90.2 %。
实施例5
在装有回流冷凝管的500 ml四口圆底烧瓶中加入1-碘-2-溴-3,3,3-三氟丙烷175 g，20 %的发烟硫酸400 g ，在搅拌状态下升温至80 ℃，保持2 h，得到混合物a。
在1 L四口圆底烧瓶中加入2,2-二氟乙酸384 g，边搅拌边将混合物a加到2,2-二氟乙酸中，升温至100 ℃，保持3 h，反应结束后冷却至室温。
反应物经二氯甲烷萃取、饱和碳酸氢钠水溶液中和、无水硫酸钠干燥、精馏分离后，得到CF3CHBrCH2OOCCHF2128.9 g，含量为98.3%，CF3CHBrCH2OOCCHF2的收率为93.5 %。
实施例6
在装有回流冷凝管的500 ml四口圆底烧瓶中加入1,2-二溴-3,3,3-三氟丙烷128 g，20 %的发烟硫酸400 g，在搅拌状态下升温至70 ℃，保持6 h，得到混合物a。
在1 L四口圆底烧瓶中加入2,2-二氟乙酸336 g，边搅拌边将混合物a加到2,2-二氟乙酸中，升温至100 ℃，保持4 h，反应结束后冷却至室温。
反应物经二氯甲烷萃取、饱和碳酸氢钠水溶液中和、无水硫酸钠干燥、精馏分离后，得到CF3CHBrCH2OOCCHF2130.0 g，含量为98.5 %，CF3CHBrCH2OOCCHF2的收率为94.5 %。
实施例7
在装有回流冷凝管的250 ml四口圆底烧瓶中加入1,2-二溴-3,3,3-三氟丙烷128 g，20 %的发烟硫酸100 g，升温至70 ℃，反应8 h，得到混合物a。
在250 ml四口圆底烧瓶中加入30g无水乙酸，边搅拌边将混合物a加到无水乙酸中，升温至100 ℃，保持4 h，反应结束后冷却至室温。
反应物经二氯甲烷萃取、饱和碳酸氢钠水溶液中和、无水硫酸钠干燥、精馏分离后，得到CF3CHBrCH2OOCCH3 95.0 g，含量为97.1%，CF3CHBrCH2OOCCH3的收率为78.5 %。
实施例8
在装有回流冷凝管的500 ml四口圆底烧瓶中加入1,2-二氯-3,3,3-三氟丙烷83.5 g，30 %的发烟硫酸134 g，在搅拌状态下升温至80 ℃，保持8 h，得到混合物a。
在1 L四口圆底烧瓶中加入220 g丁酸，边搅拌边将混合物a加到丁酸中，升温至100 ℃，保持4 h，反应结束后冷却至室温。
反应物经二氯甲烷萃取、饱和碳酸氢钠水溶液中和、无水硫酸钠干燥、精馏分离后，得到CF3CHClCH2OOC(CH2)2CH3100.7g，含量为98.5 %，CF3CHClCH2OOC(CH2)2CH3的收率为90.8 %。
实施例9
在装有回流冷凝管的1 L 四口圆底烧瓶中加入1,2-二氯-3,3,3-三氟丙烷83.5g，10 %的发烟硫酸1200 g，在搅拌状态下升温至80 ℃，保持8 h，得到混合物a。
在1 L四口圆底烧瓶中加入丙酸111 g，边搅拌边将混合物a加到丙酸中，升温至110 ℃，保持3 h，反应结束后冷却至室温。
反应物经二氯甲烷萃取、饱和碳酸氢钠水溶液中和、无水硫酸钠干燥、精馏分离后，得到CF3CHClCH2OOCCH2CH389.8g，含量为98.2%，CF3CHClCH2OOCCH2CH3的收率为86.2 %。
上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种三氟甲基卤代羧酸酯的制备方法，三氟甲基卤代羧酸酯的通式为CF3CHXCH2OOCR，其中，X是氯、溴或碘，R是C1～C3烷基或通式为CFmH3-m(CH2)n的氟代烷基，m=2～3，n=0～2，其特征在于，该方法包括以下步骤：
（1）将CF3CHX1CH2X2和发烟硫酸加入到装有回流冷凝管的反应器中，CF3CHX1CH2X2与发烟硫酸中三氧化硫的摩尔比为1∶0.5～3，在搅拌状态下、30～80 ℃下反应2～10 h后，得到反应混合物；其中，X1是氯、溴或碘，X2是氯、溴或碘；
（2）在搅拌状态下将步骤（1）中得到的反应混合物加入到盛有通式为RCOOH的羧酸的反应器中，CF3CHX1CH2X2与RCOOH的摩尔比为1∶1～8，并在80～120 ℃下反应2～6 h，得到的反应液；
（3）将反应液萃取、中和、干燥、精馏后，得到三氟甲基卤代羧酸酯。
2.根据权利要求1所述的一种通式为CF3CHXCH2OOCR的三氟甲基卤代羧酸酯的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，发烟硫酸是质量百分比为20～65 %的发烟硫酸。
3.根据权利要求1所述的一种通式为CF3CHXCH2OOCR的三氟甲基卤代羧酸酯的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，CF3CHX1CH2X2与发烟硫酸中三氧化硫的摩尔比优选为1∶1～2，反应温度优选为50～70 ℃，反应时间优选为5～8 h。
4.根据权利要求1所述的一种通式为CF3CHXCH2OOCR的三氟甲基卤代羧酸酯的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，CF3CHX1CH2X2与RCOOH的摩尔比优选为1∶3～7，反应温度优选为90～110 ℃，反应时间优选为3～6 h。
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