CN102471201A - 用于在特定条件下制造烯酮的卤化前体的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于制备烯酮的卤化前体的方法，该方法包括在紊流状态下使一种羧酸卤化物与一种乙烯基醚在一种液体反应介质中进行反应。本发明还涉及一种用于制备烯酮的方法，通过从所述前体中除去卤化氢以形成该烯酮。
Description
技术领域
本申请要求于2009年7月6日提交的PCT/EP2009/058525以及2010年1月7日提交的EP-10150229.2的优先权，出于所有目的将此申请的全部内容通过引用结合在此。
本申请涉及用于在紊流条件下制备一种烯酮的卤化前体的方法并且还涉及用于从由此获得的卤化前体制备烯酮的方法。
卤化的烯酮，如4-乙氧基-1，1，1-三氟-3-丁烯酮(ETFBO)是化学合成中的构造单元，如例如在美国专利号5,708,175中所披露的。它们可以通过使一种酰基氯与一种乙烯基醚在一种碱的存在下进行反应来制备，如在上述美国专利中所述。对于此反应，该碱还可以作为一种溶剂过量使用。
WO 03/066558披露了在鎓盐类的存在下从乙烯基醚以及酰基卤或酸酐来生产烯酮。在将三氟乙酸酐加成至乙基乙烯基醚的情况下，对于将乙基乙烯基醚加入到含有三氟乙酸酐的一种反应介质中以及将三氟乙酸酐加入到含有乙基乙烯基醚的一种反应介质中均进行了描述。
WO 2004/108647披露了除其他之外烯酮的简化的生产，包括将羧酸卤化物加成至乙烯基醚上。在实例中，将三氟乙酰氯加成至乙基乙烯基醚上。
本发明的一个目的是提供一种改进的用于制备烯酮的卤化前体方法。本发明的另一个目的是提供一种用于从这些卤化前体制造烯酮的方法，具体涉及该生产的选择性以及产率，由此除其他之外，产物的分离可以得到简化并且材料的损失以及对副产物进行处理的需要可以被降低。
本发明涉及用于制备一种烯酮的卤化前体的方法，该方法包括使一种羧酸卤化物与一种乙烯基醚在一种液体反应介质中进行反应，其中该反应介质是处于紊流状态。
优选地进行该方法以制备具有化学式(I)的一种卤化烯酮前体
R1-C(O)-CH2-CHX-OR2 (I)
其中R1代表任选地被至少一个卤原子取代的C1-C10烷基基团，或者R1代表CF3、CF2Cl、CF2H；并且R2代表芳基、取代的芳基、或任选地被至少一个卤原子取代的C1-C10烷基基团，并且X代表氟、氯或溴，其中使对应于化学式(II)R1-C(O)X(II)(其中X代表氟、氯或溴并且R1具有以上给出的含义)的一种酰基卤，与一种对应于化学式(III)CH2＝C(H)-OR2(III)(其中R2具有以上给出的含义)的乙烯基醚进行反应。
R1通常是氟化的C1-C4烷基基团。R1优选地代表甲基、乙基、正丙基、异丙基或被至少一个氟原子取代的甲基、乙基、正丙基或异丙基。如果R1代表甲基、乙基或被至少一个氟原子取代的甲基或乙基，它是尤其优选的。CF3、CF2H、CF2Cl、C2F5、C3F7作为R1是特别优选的。CF3、CF2Cl以及CF2H作为R1是更特别优选的。
R2可以选自例如芳基，例如苯基C1-C4烷基基团和/或被卤原子取代的苯基。R2通常是C1-C4烷基基团。优选地，R2代表直链或支链的C1-C4烷基基团，并且特别优选地R2代表甲基、乙基、正丙基或异丙基，最优选甲基或乙基基团。
X优选地选自氟和氯，更优选地X是氯。
可以从化学式(I)的卤化烯酮前体制备的烯酮是具有化学式(IV)的烯酮，
R1-C(O)-CH＝CH-OR2 (IV)
R1和R2具有如在化学式(I)中相同的含义。
术语“紊流”状态包括流体动力学中所使用的含义，除其他之外，表示高动量对流以及高雷诺数，与一种“层流”态不同，但是该术语不限于此含义。术语“紊流”广义地是指非常有效地混合反应混合物。
反应介质的紊流状态可以例如通过选自以下的操作实现：搅拌、将该反应介质通过流阻、将该反应介质通过引入气泡例如一种惰性气体气泡进行混合。在另一个方面，该反应在至少一种起始材料是气体的压力和温度的条件下进行。在这种情况下，有利的是以液体形式引入该起始材料。当液化的起始材料变成气态时，产生了气泡，这些气泡在该反应介质中提供了紊流。另外，同样非常有利的是蒸发消耗了来自反应介质的热量。出于此目的，羧酸卤化物、特别是三氟乙酰氯是适当的起始材料。
因此，本发明的一个方面涉及用于制造一种烯酮的卤化前体的方法，该方法包括使一种羧酸卤化物与一种乙烯基醚在一种液体反应介质中进行反应，其中至少一部分的该羧酸卤化物是以液态被引入到该反应介质中的。优选地，至少按重量计99％的酰卤是以液态被引入到该反应介质中的。
本发明的优选起始材料对应于以上所述的方法的优选的起始材料。优选一种具有化学式R1-C(O)X的酰氯，其中R1是CF3、CF2H、CF2Cl、C2F5、C3F7。优选一种具有化学式CH2＝C(H)-OR2的乙烯基醚，其中R2代表甲基、乙基、正丙基或异丙基。优选的前体是CETFBO。
在反应介质中的搅拌可以借助于内部搅拌，例如涡轮或搅拌器或通过该反应器外部的再循环管来实现。
流阻的典型例子是例如可以置于反应器中的成型的本体，例如玻璃环以及拉西环(Raschig ring)。
在这个具体的实施方案的一个特定的方面，当该方法是以一种连续方式进行时该方面是特别有利的，该乙烯基醚以及该羧酸卤化物可以通过具有内部供应管以及外部供应管的同心喷嘴引入该液体反应介质中。在这个方面，该乙烯基醚优选地是通过该内部供应管提供的并且该羧酸卤化物优选地是通过该外部供应管提供的。
出人意料地，已经发现通过在该液体反应介质中产生紊流状态，可以基本上避免在所述反应介质中的热点，由此改进该烯酮的卤化前体以及从该前体中获得的烯酮的产率以及纯度。
为了本发明的目的，术语“热点”具体地表示具有比该反应进行的温度实质上更高的温度的反应介质中的区域。“实质上更高的温度”应理解为比该液体反应介质的平均温度高至少5℃，经常是至少10℃的温度。
观察到热点引起卤化氢的消除，并且发现卤化氢引起了不希望的副反应。因此，根据本发明，优选在加成反应中提供非常低水平的卤化氢形成，优选实质上完全避免它的形成。“基本上避免”具体是指在反应介质中维持等于或低于1％wt的卤化氢含量。优选地，将该含量维持等于或低于0.5％wt。当基本上避免了卤化氢的形成时，在反应介质中等于或高于0.01％wt的卤化氢含量(尽管相对于反应介质的总重量等于或高于0.1％wt)是可接受的。
根据这个具体实施方案的方法总体上包括在从0℃至40℃的温度下，优选从10℃至30℃，更优选等于或约25℃并且最优选等于或约20℃下进行该反应。如果希望的话，还可以在低于0℃的温度例如在0℃与-50℃之间进行该反应，但是反应速率更低。优选在从0℃到40℃℃的温度下进行。
在根据这个具体实施方案的方法中，该反应优选地在连续搅拌的槽式反应器(CSTR)中进行的。
在一个具体的方面，所述连续搅拌的槽式反应器与平推流反应器相结合。在这种情况下，将该液体反应介质的至少一部分从该连续搅拌的槽式反应器引出并且使其在平推流反应器中进行进一步反应。在这种情况下，该CSTR反应器通常是处于一种紊流状态而该平推流反应器可以是处于一种紊流或层流状态。在平推流反应器中，如果酰卤是与乙烯基醚在1∶1或低于1∶1(即在等摩尔量的存在下或与过量的乙烯基醚)的酰卤∶乙烯基醚摩尔比值下反应的，优选以层流状态进行该反应。如果该平推流反应器是以一种紊流状态操作的，优选施用过量的酰卤，因为它的气泡强化了反应介质的多个组分的搅拌。
CSTR的具体实施方案包括多种反应器，它们由一个或多个圆柱形或球形的槽构成，其中该液体反应介质的紊流状态是通过以上描述的任何手段产生的。当使用多于CSRT反应器时，例如2、3或4个反应器，有利的是将乙烯基醚的进料分开以便将乙烯基醚进料到每个反应器中。
平推流反应器的具体实施方案是处于圆柱形管的形式，通过它该进料在一端进入并且从另一端离开。
酰基卤与乙烯基醚的加成反应是放热的。如以上提到的，优选在从0℃到40℃的温度下进行，并且因此反应介质优选是冷却的。
在另一个具体的方面，所述连续搅拌的槽式反应器与热交换器相结合。所述热交换器有利地可以在放热反应过程中从反应器中去除热量。该热交换器可以是加入到CSTR上的单独的装置或该热交换器与该反应器可以组合成单件的设备。
通过说明，以下装置可以用作热交换器，特别当加入到CSTR上时：双夹套、外部和内部盘管等。
如果该热交换器是与该反应器分开的装置，一部分的反应介质可以经由热交换器或冷却机穿过回路。它优选是连续地进行。
这些搅拌器可以是单级的或多级的实施方案，特别是不仅产生切向流分量还产生轴向流场的那些。优选的搅拌器是那些具有附连(优选等距地)在轴向搅拌器轴上的1到7个搅拌叶片级的搅拌器。实例是叶片式、锚式、叶轮式、法德尔(Pfaudler)式、圆盘式、螺旋式、杆式、指形叶轮(finger propeller)式、西格玛式、桨叶式、节距叶片(pitched-blade)式以及同轴式搅拌器，如横臂式。多流式、多脉冲逆流式、Intermig和Interpro式搅拌器。适合的反应器描述于美国专利6,428,199中。在此所述的反应器具有一种搅拌机构、输入和输出管线以及可移动的头，其中输入和输出管线两者以及搅拌机构都安装在反应器底面上。
在美国专利申请公开2006/0198771 A1中描述了一种可以用于本发明的方法的反应器。圆柱状的竖直的搅拌式反应器在底部配备了气态(或液体)反应物的注入装置，以及作为基本部件的、沿着单个的垂直搅拌轴安排的多个离心的涡轮。这个轴是通过传动马达单元来驱动的，该传动马达单元最经常是位于该反应器上面或下面。该反应器可以配备有多个逆流挡板和/或热交换器。
现在描述了另一种可以用于制备一种烯酮的卤化前体的器具。
该器具包括两个装置，其中第一个装置包括具有锅炉的循环系统、填充了拉西环的多个管、离心型泵、多个管式反应器(各自具有管)。可以在这些反应器中每一个之前以及之后加入或去除(用于分析目的)产物。出于安全原因，可以在循环后安装具有冷却器和冷阱的另一段长度的管；其中该第二装置被用作接收器并且用于将有机产物前体热解成有机产物，例如从4-氯-4-乙氧基-1，1，1-三氟-丁-2-酮(CETFBO)到ETFBO并且包括陶瓷锅炉，该陶瓷锅炉带有填充了拉西环的圆柱管以及带有脱除装置(take-off)的冷却器。
至少在内壁上用陶瓷涂覆的反应器是特别适合的，因为发现陶瓷在本发明方法的侵蚀性条件下是耐受的。因此，本发明的另一个方面涉及用于制造一种烯酮的卤化前体的方法，该方法包括使一种羧酸卤化物与一种乙烯基醚在一种液体反应介质中进行反应，其中该反应是在其内壁涂覆有陶瓷的反应器中进行的。如果希望的话，反应器壁可以由一种陶瓷组成。优选的是，至少与反应介质接触的反应器的那些部件是用陶瓷涂覆的。本发明的优选起始材料对应于以上所述的方法的优选的起始材料。优选一种具有化学式R1-C(O)X的酰氯，其中R1是CF3、CF2H、CF2Cl、C2F5、C3F7。优选一种具有化学式CH2＝C(H)-OR2的乙烯基醚，其中R2代表甲基、乙基、正丙基或异丙基。优选的前体是CETFBO。
已经发现根据本发明的方法，烯酮特别是ETFBO以及卤化前体，特别是CETFBO(1，1，1-三氟-4-氯-4-乙氧基丁-2-酮)，可以有利地用作羧酸卤化物与乙烯基醚的反应的溶剂。作用一种溶剂的卤化前体和烯酮分别对应于卤化前体和它的脱卤化氢的烯酮。
在一个优选实施方案中，用于所述反应的液体反应介质包括一种烯酮，特别是ETFBO，作为一种溶剂。该烯酮的用量总体上是相对于该反应介质的总重量按重量计从50％至99％，优选按重量计从60％至99％，更优选按重量计从75％至99％。
这个实施方案对于启动所述反应是特别有利的。
该烯酮优选地包括另外的烯酮，它从外部来源(例如从烯酮的更早批次的制造)提供至该反应。在这个实施方案的一个方面，所述反应通过将羧酸卤化物引入所述含有烯酮的液体反应介质中进行，特别是在该制造方法的启动过程中。将一种乙烯基醚引入含有该烯酮以及该羧酸卤化物的液体反应介质中之后形成的烯酮的卤化前体将总体上提供一种包含该卤化前体以及该烯酮的液体反应介质。
应理解的是，这个实施方案还可以应用于同样类型的反应，如以上描述的反应，其中并非将乙烯基醚加入到含有羧酸卤化物的一种反应介质中，例如可以将乙烯基醚溶解在含有烯酮的反应介质中并且然后将羧酸卤化物加入到该含有乙烯基醚以及烯酮的反应介质中。
在另一个实施方案中，用于羧酸卤化物与乙烯基醚的反应的液体反应介质包括该烯酮的一种卤化前体，特别是CETFBO。该卤化前体的用量总体上是相对于该反应介质的总重量按重量计从50％至99％，优选按重量计从60％至99％，更优选按重量计从75％至99％。
在这个实施方案的一个优选的方面，该方法是以连续的方式进行的。在一种连续的方法中，在该液体反应介质中的烯酮的卤化前体的含量总体上是保持在相对于该反应介质的总重量按重量计从50％至99％的范围内，优选在从60％至99％的范围内，更优选在按重量计从75％至99％的范围内。这对于在稳态下运行的连续方法是特别有利的，例如在连续搅拌的槽式反应器(CSTR)中。
在一个优选的方面，该液体反应介质的剩余物包括羧酸卤化物。
相对于该反应介质的总重量，该液体反应介质总体上包括按重量计至少0.5％、优选按重量计至少1％的羧酸卤化物。优选地，该含量是至少5％重量。该液体通常含有相对于该反应介质的总重量按重量计小于约20％的羧酸卤化物。优选地，该含量是小于10％重量。优选地，该液体含有相对于该反应介质的总重量按重量计5％至10％的羧酸卤化物。这个特定的方面还可以应用于在此描述的根据本发明的方法的不同实施方案。该反应可以在一种另外的溶剂的存在下进行。术语“另外的溶剂”应理解为是指一种溶剂，该溶剂不同于反应物、所述反应的产物以及额外的烯酮或烯酮前体。有待使用的溶剂可以是例如一种芳香族烃例如苯、甲苯或二甲苯，一种脂肪烃例如戊烷或己烷；一种卤代烃例如二氯甲烷、氯仿或二氯乙烷或氟代烃如1，1，1，3，3-五氟丁烷(在商标Solkane
365mfc下由苏威氟化学有限公司商品化)；或一种醚例如二乙醚、二丁基醚或四氢呋喃。在它们之中，一种芳香族烃是优选的。在它们之中特别优选的是苯或甲苯。这些溶剂可以单独地使用或相组合作为一种混合物使用。如果适当的话，这种溶剂的用量通常是按重量计每份羧酸卤化物按重量计从1至35份，优选按重量计从3至16份。然而优选的是在实质上不存在或不存在另外的溶剂下进行该反应。
在一个具体实施方案中，该溶剂进一步包括至少一种卤醚，例如一种氯醚如氯烷基-烷基醚，具体是氯乙基-乙醚。在这种情况下，相对于液体反应介质的总重量，在液体反应介质中卤醚的含量总体上是按重量计从0.1％到5％通常是从0.5％至2％。已经发现卤醚是可以合并到液体反应介质中的适当的溶剂，特别是以所指示的浓度范围，同时对于烯酮的卤化前体达到高的生产率以及选择性。在一个连续法中，卤醚的含量优选被保持在此处以上所指示的浓度范围内。
更特别优选的是在由烯酮、烯酮的卤化前体、羧酸卤化物以及乙烯基醚组成的或实质上组成的一种液体反应介质中进行该反应。这个实施方案对于后续过程步骤例如热解或纯化操作具有特定的优点。
在根据本发明的方法中以及在它的具体实施方案中，酰基卤与乙烯基醚的摩尔比优选是从0.8至1.2并且特别优选从0.8∶1至约1。最优选地，该摩尔比是约1。
在根据本发明的方法中以及在它的具体实施方案中，总体上是将乙烯基醚以从0.01至2mol/小时/mol羧酸卤化物的速率引入该液体反应介质中。优选地该速率是从0.5至1.5mol/小时/mol羧酸卤化物。约1mol/小时/mol羧酸卤化物的速度给出了良好的结果。
可以分批地或连续地进行根据本发明的方法以及它的具体实施方案。
在根据本发明的方法中以及在它的具体实施方案中，尤其有益的是(特别是在连续过程中)控制在液体反应介质中的乙烯基醚的浓度。总体而言，该浓度是相对于该液体反应介质总重量小于按重量计5％。在该液体反应介质中的乙烯基醚的浓度经常是相对于该液体反应介质的总重量等于或小于按重量计1％。优选地，该浓度是相对于该液体反应介质总重量等于或小于按重量计0.5％。总体而言，该浓度是相对于该液体反应介质总重量按重量计至少0.1％。
已经发现控制乙烯基醚的浓度允许了避免或控制副产物如氯醚或聚合物材料的形成并且改进了可以从根据本发明的方法所生产的烯酮前体制造的烯酮的产率和纯度。因此本发明还涉及用于制造烯酮的卤化前体的一种方法，如在此以上所披露的，该方法包括使一种羧酸卤化物与一种乙烯基醚在一种液体反应介质中连续地进行反应，其中该液体反应介质中的乙烯基醚的浓度被控制在并且优选地保持在在此之前披露的范围内。
已经发现烯酮的卤化前体以及优选地烯酮作为溶剂的使用特别是避免了其他不想要的化合物的形成并且改进了有机产物、特别是烯酮的卤化前体以及优选地烯酮的产率和纯度。因此，烯酮的卤化前体以及优选地烯酮作为溶剂的使用避免了复杂的后续处理，例如溶剂蒸馏、由溶剂引起的副产物的纯化，等等。
在本发明的一个实施方案中，根据本发明的方法得到的烯酮的卤化前体可以这样使用。例如，它可以用作溶剂例如用作根据本发明的一个后续进行的方法中的溶剂。
在本发明的另一个实施方案中，在根据本发明的方法中获得的烯酮的卤化前体通过卤化氢的消除被脱去卤化氢以形成对应的烯酮。因此，本发明进一步涉及用于制备一种烯酮的方法，该方法包括(a)在包含一种烯酮或其一种卤化前体的一种液体反应介质中使一种羧酸卤化物与一种乙烯基醚进行反应以形成烯酮的一种卤化前体，并且(b)从所述前体中除去卤化氢以形成该烯酮。
根据一个替代方案，卤化氢的去除是在形成烯酮的卤化前体的过程中同时进行的，例如在一种酸清除剂的存在下，和/或通过热诱导卤化氢的去除。有待使用的酸清除剂可以是例如一种含氮的杂环化合物例如吡啶、喹啉或甲基吡啶；或一种叔碱，例如三乙胺、二甲基苯胺、二乙基苯胺或4-二甲基氨基吡啶。在它们之中，吡啶、三乙胺、二甲基苯胺、二乙基苯胺或4-二甲基氨基吡啶是优选的。在它们之中，吡啶是特别优选的。这些酸清除剂可以单独地使用或相组合作为一种混合物使用。如果适当的话，该酸清除剂是以每摩尔羧酸卤化物小于1当量、优选小于0.8当量的量值来使用的。
如果希望的话，在卤化氢的去除过程中可以存在一种另外的溶剂。术语“另外的溶剂”具有如以上所定义的相同含义。
在第一具体实施方案中，该羧酸卤化物是三氟乙酰氯。优选地，该三氟乙酰氯是以液体状态进料到反应介质中的。
在第二具体实施方案中，该羧酸卤化物是一氯二氟乙酰氯。
在第三具体实施方案中，该羧酸卤化物是二氟乙酰氯。
在第四具体实施方案中，该羧酸卤化物是三氟乙酰氟。
在第五具体实施方案中，该羧酸卤化物是(三氟乙酰)乙酰氟。
在一个优选的第六具体实施方案中，用于制备一种烯酮的卤化前体并且消除卤化氢的方法是在基本或完全不存在一种酸清除剂下进行的，特别当使用如在此所述的一种羧酸酰氯时。
在一个优选的第七具体实施方案中，制备一种烯酮的卤化前体并且消去卤化氢是在基本或完全不存在另外的溶剂下进行的。
在一个优选的第八具体实施方案中，制备一种烯酮的卤化前体并且消去卤化氢优选是在基本或完全不存在如在此以上所述的一种酸清除剂和一种另外的溶剂下进行的。该第六至第八、特别是该第八具体实施方案可以有利地与第一至第五具体实施方案中的任一个相结合。
在根据本发明的方法的第六至第八具体实施方案中，“基本上不存在”典型地表示相对于该反应介质的总重量按重量计等于或小于1％，更特别是按重量计等于或小于0.5％的酸清除剂和/或溶剂的任选的含量。在这个背景下“完全不存在”典型地表示其中没有主动地将酸清除剂和/或溶剂加入到反应介质中的过程。典型地，“完全不存在”是指在反应介质的GC中没有检测到酸清除剂和/或溶剂。
具体地讲，根据本发明的方法的第六至第八具体实施方案允许(如果希望的话)随着反应选择性地进行而特别有效地分离烯酮(并且特别是所希望的烯酮)的卤化前体，并且通过限制(尽管基本上不存在的)不同于起始材料以及这些反应产物的组分而促进了分离。
如以上所提到的，本发明的一个优选实施方案涉及用于制备一种烯酮的方法，该方法包括(a)在包含一种烯酮或其一种卤化前体的一种液体反应介质中使一种羧酸卤化物与一种乙烯基醚进行反应以形成烯酮的一种卤化前体，并且(b)从所述前体中除去卤化氢以形成该烯酮。
根据本发明的这个实施方案及其具体实施方案的方法总体上包括在第一温度下进行步骤(a)的反应并且在高于该第一温度的第二温度下进行步骤(b)的反应。
该第一温度总体上是小于50℃，经常是小于40℃，优选地等于或小于30℃。在一个方面，该温度优选是等于或小于约-25℃。该第一温度总体上是至少为-50℃，经常是等于或大于-40℃，优选地等于或大于-30℃。
该第二温度总体上是至少为50℃，经常是等于或大于60℃，优选等于或大于70℃。该第二温度总体上小于150℃，经常是小于100℃，优选地等于或小于约80℃。
根据本发明及其具体实施方案的方法总体上包括在第一压力下进行步骤(a)的反应并且在低于该第一压力的第二压力下进行步骤(b)的反应。
该第一压力总体上被选择为保持该反应介质处于液态。例如，如果使用三氟乙酰氯作为酰基卤，则该第一压力有利地是在等于或小于约-25℃的反应温度下的大气压力。该第一压力在从20℃至30℃的反应温度下有利地是等于或大于约4，优选约5巴绝对值至等于或小于约10巴的压力。
该第二压力优选被选择为允许从该反应介质中分馏出至少一种烯酮。典型的第二压力是从1至约10-3巴绝对值。
在根据本发明的方法以及它的具体实施方案的一个实施方案中(当该方法是分批地进行时该实施方案是有利的)，步骤(a)和(b)是在相同的反应区例如上面装有蒸馏柱的容器中进行的。
在根据本发明的方法以及其具体实施方案的另一个实施方案中(当该方法是分批或连续进行时该实施方案是有利的)，其步骤(a)是在第一反应区中进行的并且步骤(b)是在不同于该第一反应区的第二反应区中进行的。
该第一反应区通常是任选的搅拌槽反应器，优选一种连续搅拌槽式反应器。该第二反应区可以是例如蒸馏柱。
在一个优选的第九具体实施方案中，根据本发明的方法进一步包括将在步骤(b)中产生的烯酮从卤化氢、未反应的羧酸卤化物以及未反应的卤化前体(以及一些痕量的聚合材料)中分离出并且任选地将羧酸卤化物再循环到步骤(a)并且将该卤化前体再循环到步骤(b)。
作为分离技术，优选蒸馏特别是分馏，以将烯酮特别地从步骤(b)的反应混合物中分离出。优选地，该反应介质的一部分是从步骤a)的反应器中去除的，在回路中进行并且返回到步骤a)的反应器。在这样回路中，有可能冷却该反应介质的循环的部分。这用于将反应混合物的温度保持在所希望的范围内。另外，如将在以下所述，不断地循环一部分反应混合物改进了反应介质的混合；得到的反应介质紊流状态有助于避免热点。
根据本发明及其具体实施方案的方法优选地包括根据这个具体实施方案进行步骤(a)的反应。
在步骤b)中的卤化氢的去除可以通过将反应介质加温到以上所指示的范围来进行。本发明的一个优选实施方案涉及用于制备一种烯酮的方法，该方法包括以下步骤：
(a)提供该烯酮的卤化前体，通过根据在此之前披露的方法或它们的组合中任一个从羧酸卤化物以及乙烯基醚而制造
(b)通过热解处理从所述前体中消除卤化氢以形成烯酮，该热解处理选自：快速热解、真空热解以及在使用惰性气体汽提下的热解。
为了本发明的目的，术语“快速热解”是指一种方法，其中该液体反应介质在短的时间内被加热。对于快速热解的典型的加热时间是小于1小时，特别是小于30分钟，优选约15分钟。总体而言，该加热时间是大于1s，经常是大于15s。
在根据这个实施方案的方法的多个具体方面，该快速热解是在范围从-20℃至140℃的温度下以及范围从30秒至1小时的时间段进行的，优选在范围从0℃至130℃的温度以及范围从30秒至30min的时间段，更优选在范围从20℃至120℃的温度以及范围从30秒至20min的时间段。
这种热解或快速热解可以任选地在使用一种惰性气体流(例如氮气、氩气)的汽提下进行。
为了本发明的目的，术语“汽提”具体地表示物理分离过程，其中一种或多种组分，特别是HCl从该液体反应介质中通过气体流除去。该液体以及气体流可以具有顺流的或逆流的流动方向。
如果适当的话，该汽提有利地是使用氮气流进行。
根据这个具体实施方案的方法总体上包括在从-20℃至140℃的温度下，优选从60℃至130℃，例如等于或约80℃并且更优选等于或约120℃下进行该热解。
该热解或快速热解可以在真空下进行。在这种情况下，该真空优选是从100至600毫巴。
应理解的是在此披露的不同的方法以及实施方案以最优选的方式应用于从烷基乙烯基醚以及三氟乙酸卤化物特别是从乙基乙烯基醚以及三氟乙酰氯制造氯三氟烷氧基丁酮并且随后进行消除来形成三氟烷氧基丁烯酮，特别是ETFBO。
应理解的是在此披露的不同的方法以及实施方案以最优选的方式应用于从烷基乙烯基醚以及二氟乙酸卤化物特别是从二氟乙酰氯以及乙基乙烯基醚制造氯二氟烷氧基丁酮并且随后进行消除来形成二氟烷氧基丁烯酮，特别是EDFBO。
此外，本发明还涉及用于制备一种烯酮的方法以及还有一种用于制备烯酮的卤化前体的器具，例如使用以上器具。
在这样一种方法中，之前产生的纯的有机产物例如ETFBO被循环到开始并且被冷却，优选在冷却机的帮助下。当达到对应的目标温度时，将第一反应物(例如TFAC)首先以气体或液体形式在第一反应器之前进料到回路(特别是紊流回路)并且然后以轻微化学计量过量加入一种第二反应物(例如TFAC∶EVE＝1∶1.01摩尔)。通过操作膜泵并且排出到第二装置中，将循环装置的烧瓶中的水平保持恒定。其中，通过消除卤化氢将有机产物前体转化成有机产物例如通过HCl消除将CETFBO转化成ETFBO是通过分批地(特别是热解)(一旦第二装置的接收器满了时)或通过连续地将有机产物的前体(例如CETFBO)流从循环装置进料到第二装置来进行的，该第二装置然后处于任选的微真空下。然后在另一个蒸馏柱下游区连续或分批地进行精密蒸馏。
以下实例旨在说明本发明而非限制本发明。
以下实例旨在说明本发明而非限制本发明。
在这些实例中并且贯穿本说明书使用的缩写定义如下：TFAC是三氟乙酰氯，EVE是乙基乙烯基醚，CETFBO是4-氯-4-乙氧基-1，1，1-三氟-3-丁-2-酮，ETFBO是乙氧基-1，1，1-三氟-3-丁烯-2-酮。
实例1-两步法制造4-乙氧基-1，1，1-三氟-3-丁烯-2-酮
步骤(a)
在其上装有干冰冷却器、装备有Pt100内部温度计的100ml的三颈烧瓶中使66.24g(0.5摩尔)的三氟乙酰氯在-30℃下冷凝。经1小时滴加36.06g(0.5摩尔)的乙基乙烯基醚。加入之后，再加入0.5摩尔的三氟乙酰氯。样品的GC示出了几乎定量产率的4-氯-4-乙氧基-1，1，1-三氟-3-丁-2-酮。
步骤(b)
在以上描述的步骤(a)的反应之后，将该烧瓶加温至室温并且经受真空分馏。第一馏分(B.P.59.3℃-66.4℃，在47毫巴下)含有4-氯-4-乙氧基-1，1，1-三氟-3-丁-2-酮以及4-乙氧基-1，1，1-三氟-3-丁烯-2-酮的混合物，可以将其进行再蒸馏以提供另外的4-乙氧基-1，1，1-三氟-3-丁烯-2-酮。第二馏分(B.P.66.4℃-70℃，在30毫巴下)含有纯的乙氧基-1，1，1-三氟-3-丁烯-2-酮(E/Z之比是98.5∶1.5)。分离产率是理论产率的97.5％。
实例2-在紊流条件下并且ETFBO作为溶剂时制造4-氯-4-乙氧基-1，1，1-三氟-3-丁-2-酮以及4-乙氧基-1，1，1-三氟-3-丁烯-2-酮。
通用程序：将通过在前的合成中获得的纯的ETFBO置于再循环系统的流动部分中并且使用冷却器进行冷却。该再循环系统包括20L的烧瓶，2个一米的蒸馏柱(填充有10mm的玻璃拉西环并且置于另一个蒸馏柱的顶部)、循环泵(1500l/h)，3个管式反应器(每个具有3m的路径长)(直径1.5cm)。一旦在该再循环系统中达到了所希望的温度，将气态或液态的三氟乙酰氯(15kg/h；113.2mol/h)引入在第一个3m反应器之前的紊流循环中并且然后将小摩尔过量的乙基乙烯基醚(TFAC/EVE＝1∶1.01)在该第一个3m反应器之后加入。通过使用膜泵将材料泵送到第二装置中来使该再循环器具的20L烧瓶中的液位保持恒定。用作将4-氯-4-乙氧基-1，1，1-三氟-3-丁-2-酮(CETFBO)热解成4-乙氧基-1，1，1-三氟-3-丁烯-2-酮(ETFBO)的第二器具包括具有3个一米蒸馏柱(填充有10mm的玻璃拉西环)的100L的法德尔陶瓷容器以及具有移除功能的冷却器(cooler withremoval)。通过分批热解(当该陶瓷容器填满时)或通过连续加入来自该循环器具的CETFBO流来进行在HCL的损失下的CETFBO至ETFBO的转化。在蒸馏柱中连续地或分批地进一步进行精蒸馏。
实例2a：
将该再循环系统使用纯的ETFBO填充并且冷却到10℃的温度。在通用程序之后，分别以12.4mol/h和12.8mol/h的速率引入TFAC和EVE。在该循环器具顶部每小时取GC样品，显示出TFAC与EVE的完全反应，由此CETFBO的浓度随着ETFBO浓度的降低而持续增加。在8小时的过程中进行TFAC和EVE的连续引入并且将所有的材料收集在该陶瓷容器中。该热解是在80℃下在氮气流下进行的，接着进行分馏从而提供4-乙氧基-1，1，1-三氟-3-丁烯-2-酮，其分离产率是理论产率的87％并且纯度(顺式+反式异构体)是98％。
实例2b：
按照实例2a进行相同的程序但是将该再循环系统保持在20℃的温度。获得了乙氧基-1，1，1-三氟-3-丁烯-2-酮，其分离产率是理论产率的87％并且纯度(顺式+反式异构体)是98％。
实例3-通过热解处理使CETFBO转化至ETFBO
通用程序：如以上在实例1中所描述的在步骤(a)的反应之后，将装配有回流冷凝器的烧瓶通过使用油浴加热到所希望的温度。在不同条件下进行热解或快速热解：在不同的温度下，使用或不使用惰性气流或在真空下进行。在CETFBO至ETFBO的转化之后进行GC分析。当反应混合物的组成保持恒定时，使产生的反应混合物进一步经受真空蒸馏(70℃，20毫巴)从而获得乙氧基-1，1，1-三氟-3-丁烯-2-酮。实验数据被归纳在表1中。热解时间是指在其后反应混合物的构成保持恒定的时间。
表1：
CETFBO的％wt以及ETFBO的％wt(反式/顺式)是通过GC分析测量的。
实例4：
反应：
第一阶段：生产4-氯-4-乙氧基-1，1，1-三氟丁烯-2-酮(CETFBO)
第二阶段：生产4-乙氧基-1，1，1-三氟-3-丁烯-2-酮(ETFBO)
加料：
将119g(0.7mol)ETFBO加入具有干冰冷却器和磁力搅拌器的三颈烧瓶中并且冷却到0℃。然后从压力烧瓶中引入23.3g(0.175mol)TFAC。TFAC很容易溶解在ETFBO中。然后立刻加入全部12.6g(0.175mol)EVE。在21分钟后取出第一个样品(GC分析，WLD检测器)。在混合物中仍然有2GC-％TFAC。在60分钟后，所有的TFAC被转化。然后在80℃下热解1小时，直到不再有HCl逃逸并且将该批次在10-3毫巴的真空中分级精密蒸馏。这样分离的ETFBO产率总计97％并且纯度是99.5％(98.0％反式异构体，1.5％顺式异构体)。
实例5：
将纯的ETFBO倒入循环器具中并且将温度调节到+10℃。然后以12.4mol/h的速率加入TFAC并且以12.8mol/h的速率加入EVE。每小时从循环器具的底部取出的GC样品表明了TFAC与EVE的完全转化。循环的CETFBO的浓度不断上升，而ETFBO浓度不断下降。使该器具在这些条件下运转8小时并且在第二装置中收集材料。在氮气流中在80℃下的后续热解除去了HCl随后精馏产生了ETFBO，分离产率为理论值的87％并且纯度(顺式+反式异构体)为98％。
实例6：
如在实例5中所述重复该实验，除了温度是+20℃。选择性和分离的产率是与在+10℃下的实验可比的。
Claims (17)
1.用于制备烯酮的卤化前体的方法，该方法包括使羧酸卤化物与乙烯基醚在液体反应介质中进行反应并且其中该反应介质处于紊流状态。
2.根据权利要求1的方法，用于制备对应于化学式(I)：R1-C(O)-CH2-CH(X)-OR2(I)的烯酮的卤化前体，其中X代表氟、氯或溴并且R1代表任选地被至少一个卤素原子取代的C1-C10烷基基团，或R1代表CF3C(O)CH2；并且R2代表芳基、取代的芳基、或任选地被至少一个卤素原子取代的C1-C10烷基基团，其中使对应于化学式(II)：R1-C(O)X(II)的酰基卤与对应于化学式(III)：CH2＝C(H)-OR2(III)的乙烯基醚进行反应，在所述化学式(II)中X和R1具有以上给出的含义，在所述化学式(III)中R2具有以上给出的含义。
3.根据权利要求2所述的方法，其中R1是氟化的C1-C4烷基基团，优选CF3基团。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中R2是C1-C4烷基基团，优选甲基或乙基基团。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中该羧酸卤化物是三氟乙酰氯，优选以液体形式引入到反应介质中。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中烯酮的卤化前体的制备是在基本不存在酸清除剂下进行的。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中该紊流状态是通过选自以下的操作实现的：搅拌、使该反应介质通过流阻、通过引入气泡混合该反应介质。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中通过具有内部供应管以及外部供应管的同心喷嘴将乙烯基醚以及羧酸卤化物引入液体反应介质中，其中该乙烯基醚是通过该内部供应管提供的并且该羧酸卤化物是通过该外部供应管提供的。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中该方法是连续地进行的。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中该紊流状态足以避免形成热点。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中该液体反应介质含有按重量计从1％，优选从5％至小于约20％的羧酸卤化物。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中将乙烯基醚以从0.01至2mol/小时/mol羧酸卤化物的速率引入液体反应介质中。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中该反应是在从0℃到40℃的温度下进行的。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其中该反应是在连续搅拌槽式反应器、优选在具有陶瓷衬里的连续搅拌槽式反应器中进行的。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，进一步包括引出该液体反应介质的至少一部分并且使所述部分在平推流反应器中进行进一步反应。
16.一种用于制造烯酮的卤化前体的方法，该方法包括使羧酸卤化物与乙烯基醚在液体反应介质中进行反应，其中至少一部分该羧酸卤化物是以液态引入到该反应介质中的。
17.一种用于制备烯酮的方法，该方法包括(a)根据权利要求1至16中任一项所述的方法使羧酸卤化物与乙烯基醚进行反应以形成该烯酮的卤化前体，和(b)从所述前体中消除卤化氢以形成该烯酮。
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