CN102391113B - 一种合成三氟丙酮酸酯类化合物的方法 - Google Patents

一种合成三氟丙酮酸酯类化合物的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种合成三氟丙酮酸酯类化合物的方法，在搅拌下将96％～98％的浓硫酸、2-氟-2-烷氧基-三氟丙酸酯、白炭黑、五氧化二磷加入反应釜中，控制反应温度为90～145℃、反应釜压力为0～-0.1Mpa，反应精馏15～45min后，以回流比为0.2∶1～5∶1的真空精馏方式采出产品，所述硫酸与2-氟-2-烷氧基-三氟丙酸酯的摩尔比为0.9∶1～1.2∶1，五氧化二磷同2-氟-2-烷氧基-三氟丙酸酯的摩尔比为0.03∶1～0.3∶1，白炭黑同1，2-氟-2-烷氧基-三氟丙酸酯的摩尔比为0.2∶1～1∶1，本发明具有工艺流程短，反应收率高，选择性好，产品纯度高的优点。

Description

一种合成三氟丙酮酸酯类化合物的方法
技术领域
本发明涉及一种合成三氟丙酮酸酯类化合物的方法。
背景技术
三氟丙酮酸酯类化合物是目前需求量最大的一种三氟甲基砌块试剂，在有机氟化工的合成中占有重要的地位。这类化合物具有二个反应中心(羰基和酯基)，使其能合成三氟甲基类杂环化合物等复杂的化合物，这类化合物作为新一代医药、农药等领域的前体原料被广泛应用。如在制药工业中，三氟丙酮酸酯类化合物可合成抗炎药，抗癌和抗病毒等类药物。
三氟丙酮酸酯类化合物的合成路线主要有两种。一种是以三氟溴甲烷与乙二酸二酯为原料，在常温常压下，用锌粉-吡啶复合体催化剂合成中间体后再经酸水解制得三氟丙酮酸酯，产品收率约为60％。该路线反应时间较长，收率低，三废产生量大，操作条件较为苛刻，不适宜大规模生产。
另一种工艺是以2-氟-2-烷氧基-三氟丙酸酯和浓硫酸或发烟硫酸为主要原料，在白炭黑存在的情况下，在110～140℃下反应，得到三氟丙酮酸酯，收率偏低，不高于90％；且含量偏低，仅为95％，需再次精馏才能得到合格产品。这种工艺具有操作条件温和，收率较高等优点；但反应选择性较低，粗品纯度低，须经后续提纯处理，导致操作复杂等缺点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种一种工艺流程短，反应收率高，选择性好，产品纯度高的一步直接合成三氟丙酮酸酯类化合物的方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种合成三氟丙酮酸酯类化合物的方法，将浓度为96％～98％的浓硫酸、2-氟-2-烷氧基-三氟丙酸酯、白炭黑、五氧化二磷在搅拌下加入反应釜中，硫酸与2-氟-2-烷氧基-三氟丙酸酯的摩尔比为0.9∶1～1.2∶1，五氧化二磷与2-氟-2-烷氧基-三氟丙酸酯的摩尔比为0.03∶1～0.3∶1，白炭黑与2-氟-2-烷氧基-三氟丙酸酯的摩尔比为0.2∶1～1∶1，控制反应温度为90～145℃、反应釜压力为0～-0.1Mpa，反应精馏15～45min后，以回流比为0.2∶1～5∶1的真空精馏方式采出即得三氟丙酮酸酯类化合物产品。
所述的2-氟-2-烷氧基-三氟丙酸酯选自2-氟-2-烷氧基-三氟丙酸甲酯、2-氟-2-烷氧基-三氟丙酸乙酯、2-氟-2-烷氧基-三氟丙酸丙酯。
所述的硫酸与2-氟-2-烷氧基-三氟丙酸酯的摩尔比为1∶1～1.1∶1，五氧化二磷同2-氟-2-烷氧基-三氟丙酸酯的摩尔比为0.08∶1～0.15∶1，白炭黑同1，2-氟-2-烷氧基-三氟丙酸酯的摩尔比为0.25∶1～0.4∶1。
所述的反应温度为110～130℃，反应压力为-0.04～-0.09MPa。
所述的真空精馏回流比为0.5∶1～2∶1。
与现有技术相比，本发明的优点在于通过添加五氧化二磷作为除水剂，并合理选择反应物的种类及配比、反应温度和压力以及反应的方式，大大提高了三氟丙酮酸酯类化合物的收率和产品纯度；本发明所采用的物料简单易得，均可通过市售取得；本发明具有生产设备简单；工艺流程短、无需复杂的后处理装置；反应选择性好、收率高；产品纯度高，制得的三氟丙酮酸酯类化合物的含量在98.5％以上。
反应温度和压力对三氟丙酮酸酯类化合物的合成有重要的影响。温度过低会导致反应过慢，甚至于不反应；温度过高则可能导致大量的三氟乙酸酯等副产物的生成，降低反应选择性和收率。降低反应压力有助于加快反应过程中产生的三氟丙酮酸酯类化合物同反应混合液的分离速度，避免三氟丙酮酸酯类化合物进一步同硫酸等反应，生成三氟乙酸酯等副产物，提高反应选择性和收率。
反应的方式对三氟丙酮酸酯类化合物的合成也有一定的影响。反应精馏有助于加快反应过程中产生的三氟丙酮酸酯类化合物同反应混合液的分离速度，避免三氟丙酮酸酯类化合物进一步同硫酸等反应，生成三氟乙酸酯等副产物，提高反应选择性和收率；也有助于提高产品的纯度。
硫酸的种类对三氟丙酮酸酯类化合物的合成也有重要的影响。发烟硫酸中的三氧化硫会同三氟丙酮酸酯类化合物进一步反应，产生三氟乙酸酯和氟磺酸酯等副产物，降低反应的选择性和收率。由于三氟丙酮酸酯类化合物可以很容易的同水反应，生成2，2-二羟基三氟丙酸酯，因此硫酸中水含量也不能过高。本发明采用的是浓度为96～98％的浓硫酸。
其它的因素也对三氟丙酮酸酯类化合物的制备有重要的影响。如白炭黑可降低反应副产物氟化氢对反应设备的腐蚀等。添加五氧化二磷作为除水剂，提高了反应的选择性和收率。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
在2.0L配有塔板数为4的精馏柱、机械搅拌和温度计的玻璃反应釜中加入5.87mol96％的浓H2SO4，5.87mol 2-氟-2-甲氧基-三氟丙酸乙酯，1.48mol白炭黑和0.23mol五氧化二磷，开动搅拌，将反应釜升温至100℃、在-0.05Mpa的负压下反应45min后，以回流比为0.2∶1真空精馏方式采出产品，共收集到三氟丙酮酸乙酯961g，含量98.9％，基于2-氟-2-甲氧基-三氟丙酸乙酯的收率为95.2％。
实施例2
在2.0L配有塔板数为5的精馏柱、机械搅拌和温度计的玻璃反应釜中加入5.58mol98％的浓H2SO4，5.87mol 2-氟-2-甲氧基-三氟丙酸乙酯，1.60mol白炭黑和1.67mol五氧化二磷，开动搅拌，将反应釜升温至145℃、在-0.04Mpa的负压下反应40min后，以回流比为0.5∶1真空精馏方式采出产品，共收集到三氟丙酮酸乙酯964g，含量为99.1％，基于2-氟-2-甲氧基-三氟丙酸乙酯的收率为95.7％。
实施例3
在2.0L配有塔板数为3的精馏柱、机械搅拌和温度计的玻璃反应釜中加入5.87mol96％的浓H2SO4，5.87mol 2-氟-2-甲氧基-三氟丙酸乙酯，5.87mol白炭黑和0.50mol五氧化二磷，开动搅拌，将反应釜升温至110℃、在-0.05Mpa的负压下反应15min后，以回流比为5∶1真空精馏方式采出产品，共收集到三氟丙酮酸乙酯967g，含量为98.5％，基于2-氟-2-甲氧基-三氟丙酸乙酯的收率为95.4％。
实施例4
在2.0L配有塔板数为5的精馏柱、机械搅拌和温度计的玻璃反应釜中加入6.46mol98％的浓H2SO4，5.87mol 2-氟-2-乙氧基-三氟丙酸乙酯，2.35mol白炭黑和0.95mol五氧化二磷，开动搅拌，将反应釜升温至125℃、在-0.08Mpa的负压下反应30min后，以回流比为0.5∶1真空精馏方式采出产品，共收集到三氟丙酮酸乙酯965g，含量为99.4％，基于2-氟-2-乙氧基-三氟丙酸乙酯的收率为96.1％。
实施例5
在2.0L配有塔板数为5的精馏柱、机械搅拌和温度计的玻璃反应釜中加入6.05mol96％的浓H2SO4，5.87mol 2-氟-2-甲氧基-三氟丙酸乙酯，1.96mol白炭黑和1.67mol五氧化二磷，开动搅拌，将反应釜升温至130℃、在0Mpa的常压下反应30min后，以回流比为0.5∶1真空精馏方式真空精馏采出产品，共收集到三氟丙酮酸乙酯979g，含量为99.2％，基于2-氟-2-甲氧基-三氟丙酸乙酯的收率为97.3％。
实施例6
在2.0L配有塔板数为5的精馏柱、机械搅拌和温度计的玻璃反应釜中加入6.16mol96％的浓H2SO4，5.87mol 2-氟-2-甲氧基-三氟丙酸甲酯，1.68mol白炭黑和0.70mol五氧化二磷，开动搅拌，将反应釜升温至90℃、在0Mpa的常压下反应25min后，以回流比为2∶1真空精馏方式真空精馏采出产品，共收集到三氟丙酮酸甲酯885g，含量为99.2％，基于2-氟-2-甲氧基-三氟丙酸甲酯的收率为95.9％。
实施例7
在2.0L配有塔板数为5的精馏柱、机械搅拌和温度计的玻璃反应釜中加入5.87mol96％的浓H2SO4，5.87mol 2-氟-2-甲氧基-三氟丙酸甲酯，1.60mol白炭黑和0.60mol五氧化二磷，开动搅拌，将反应釜升温至120℃、在-0.04Mpa的负压下反应30min后，以回流比为1∶1真空精馏方式真空精馏采出产品，共收集到三氟丙酮酸甲酯893g，含量为99.3％，基于2-氟-2-甲氧基-三氟丙酸乙酯的收率为96.8％。
实施例8
在2.0L配有塔板数为5的精馏柱、机械搅拌和温度计的玻璃反应釜中加入5.87mol96％的浓H2SO4，5.87mol 2-氟-2-甲氧基-三氟丙酸丙酯，1.68mol白炭黑和0.53mol五氧化二磷，开动搅拌，将反应釜升温至130℃、在-0.09Mpa的负压下反应30min后，，以回流比为1∶1真空精馏方式真空精馏采出产品，共收集到三氟丙酮酸丙酯1060g，含量为99.2％，基于2-氟-2-甲氧基-三氟丙酸丙酯的收率为97.4％。

Claims (1)

1.一种合成三氟丙酮酸酯类化合物的方法，其特征在于将浓度为96%的浓硫酸5.87mol、2-氟-2-烷氧基-三氟丙酸丙酯5.87mol、白炭黑1.68mol、五氧化二磷0.53mol在搅拌下加入反应釜中，控制反应温度为130℃、反应釜压力为-0.09Mpa，反应精馏30min后，以回流比为1：1的真空精馏方式采出即得三氟丙酮酸丙酯。
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