CN102701919B

CN102701919B - 一种氟卤代醚的合成方法

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Publication number: CN102701919B
Application number: CN201210189903.XA
Authority: CN
Inventors: 叶立峰; 张万宏; 王树华; 周强; 姜永清; 应赢理; 余燕
Original assignee: Juhua Group Corp
Current assignee: Juhua Group Corp
Priority date: 2012-06-08
Filing date: 2012-06-08
Publication date: 2014-12-31
Anticipated expiration: 2032-06-08
Also published as: CN102701919A

Abstract

本发明公开了一种氟卤代醚的合成方法，包括以下步骤：（1）在反应釜中加入乙二醇、溶剂和催化剂，搅拌下通入四氟乙烯开始反应，所述的四氟乙烯与乙二醇的质量比为1:2～8，溶剂与乙二醇的质量比为0.25～4.5：1，催化剂与乙二醇的质量比为1：5～27，控制反应温度为10～125℃，反应压力为0.1~1.5MPa，停止通四氟乙烯后冷却、出料、精馏即得到2-(1,1,2,2-四氟乙氧基)乙醇；（2）将步骤（1）制得的2-(1,1,2,2-四氟乙氧基)乙醇与卤化剂按质量比1：0.5～2进行反应，反应温度为50～100℃，反应时间为1~5小时，反应液经冷却、水洗、分层、精馏即得产品。本发明的方法反应条件温和、成本低、收率高、产品质量好。

Description

一种氟卤代醚的合成方法

技术领域

本发明涉及一种氟卤代醚的合成方法。

背景技术

氟卤代醚，特别是端基具有被卤原子取代的氟卤代醚，既具有端基的活性基团，又具有含氟化学物低表面张力、高稳定性等优点，在有机合成中起重要的作用，是重要的医药、农药中间体及替代氟利昂化合物。因为端基具有被卤原子取代的氟卤代醚在有机化工与药物合成过程中有广泛的用途，国内外对其合成进行了大量研究，但文献报道较少，其合成方法如下：

如中国专利公开号CN1660740A，公开日2005年8月31日，发明名称：制备氟卤代醚的方法，该申请案公开了一种氟卤代醚的制备方法，在玻璃反应器中，在-70℃的反应温度下，全氟多醚二酰基氟和氦气稀释的氟气和CFCl=CFCl(CFC1112)反应，制备得到氟卤代醚，其中酰基双加成产物选择性为55.3%，酰基单加成产物选择性为1.1%。不足之处是反应原理全氟多醚二酰基氟难以得到，且价格昂贵；反应需在很低温度下进行，反应时间长，反应条件苛刻；产物选择性低。

又如中国专利公开号CN102046573A，公开日2011年5月4日，发明名称：卤代α-氟醚类的制造方法，该申请案公开了通过使卤代半缩醛类(或该二聚体)在有机碱的存在下与硫酰氟(SO2F2)反应，能够制造卤代α-氟醚类(或该二聚体)。优选的是，存在“有机碱与氟化氢的盐或络合物”而进行反应，从而非常良好地进行目标脱羟基氟化反应。更优选的是，通过使用能够由三氟乙醛(fluoral)或3，3，3-三氟丙酮酸酯类制备的卤代半缩醛类作为起始底物，从而能够在工业上以高选择性且良好的收率制造产业上重要的卤代α-氟醚类，收率和选择性70%左右。不足之处是反应原料硫酰氟(SO2F2)沸点为-49.7℃，储存困难且不易得；该反应在-78℃的低温下进行，反应时间72小时以内，反应条件苛刻，能耗大；当反应温度在硫酰氟(SO2F2)沸点以上时，需在耐压容器中进行。

发明内容

本发明针对现有技术的不足之处，提供一种反应条件温和、成本低、收率高的氟卤代醚的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种氟卤代醚的合成方法，包括以下步骤：

（1）在反应釜中加入乙二醇、溶剂和催化剂，搅拌下通入四氟乙烯开始反应，所述的四氟乙烯与乙二醇的质量比为1:2～8，溶剂与乙二醇的质量比为0.25～4.5：1，催化剂与乙二醇的质量比为1：5～27，控制反应温度为10～125℃，反应压力为0.1~1.5MPa，停止通四氟乙烯后冷却、出料、精馏即得到2-(1,1,2,2-四氟乙氧基)乙醇；

（2）将步骤（1）制得的2-(1,1,2,2-四氟乙氧基)乙醇与卤化剂按质量比1：0.5～2进行反应，反应温度为50～100℃，反应时间为1~5小时，反应液经冷却、水洗、分层、精馏即得产品。

进一步的：

步骤（1）所述的溶剂为环丁砜、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的一种。

步骤（1）所述的催化剂为氢氧化钾或氢氧化钠。

步骤（1）所述的四氟乙烯与乙二醇的质量比为1:3～6，溶剂与乙二醇的质量比为0.75～2.5：1，催化剂与乙二醇的质量比为1：10～20。

步骤（1）所述的反应温度为60～90℃，反应压力为0.5~1MPa。

步骤（2）所述的卤化剂为三溴化磷、氯化亚砜、三氯化磷中的一种。

步骤（2）所述的2-(1,1,2,2-四氟乙氧基)乙醇与卤化剂的质量比为1：1～1.5。

步骤（2）所述的反应温度为60～80℃，反应时间为2~4小时。

本发明的方法在催化剂、溶剂存在的条件下，乙二醇与四氟乙烯进行反应，生成2-(1,1,2,2-四氟乙氧基)乙醇，2-(1,1,2,2-四氟乙氧基)乙醇再与卤化剂进行卤化反应，经精馏得到高纯度的具有通式为X-CH₂CH₂OCF₂CF₂H目标产物。化学方程式为：

HOCH₂CH₂OCF₂CF₂H+卤化剂→X-CH₂CH₂OCF₂CF₂H

X代表卤素，包括氟、氯、溴、碘。

催化剂对四氟乙烯与乙二醇的反应有着重要的影响。当无催化剂存在时，基本不起反应，反应速度随着催化剂用量的增加而加快，当催化剂用量增加到一定程度，反应速度增加不明显，且增加生产成本，因此本发明中催化剂与乙二醇的质量比为1：5～27，优选为1：10～20。

催化剂可以是一种无机碱，包括氢氧化钾、氢氧化钠、氢化钠，也可以是一种有机碱，包括三乙胺、乙醇钠、特丁醇钠、特丁基锂等，从经济上考虑，优选氢氧化钠或氢氧化钾。

溶剂对四氟乙烯与乙二醇的反应也有相当大的影响，无溶剂时，反应速度十分缓慢，加入适当的溶剂后，反应即可正常进行，但溶剂的量太大，不经济。因此本发明中溶剂与乙二醇的质量比为0.25～4.5：1，优选为0.75～2.5：1。合适的溶剂为非质子极性溶剂，包括环丁砜、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜，六甲基磷酰胺等，优选环丁砜、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的一种。

四氟乙烯与乙二醇的质量比对反应的选择性有较大的影响，四氟乙烯与乙二醇的质量比高，易生成双加成产物，四氟乙烯与乙二醇的质量比低，双加成产物比例少，出于经济上的考虑，本发明中四氟乙烯与乙二醇的质量比为1:2～8，优选为1:3～6。

乙二醇与四氟乙烯的反应温度低，反应速度慢，反应温度高，副产物多。反应温度一般在10～125℃，最好为60～90℃。反应压力对反应也有较大的影响，反应压力低，反应速度慢，反应压力高，反应速度快，出于安全上的考虑，压力控制在0.1～1.5MPa，最好为0.5～1MPa。

与2-(1,1,2,2-四氟乙氧基)乙醇反应的卤化剂包括PX₃、HX、SOX₂，X为相应的卤素，优选为三溴化磷、氯化亚砜、三氯化磷中的一种。卤化剂的用量对卤化反应的产率存在较大的影响。卤化剂用量少，2-(1,1,2,2-四氟乙氧基)乙醇转化不完全，卤化剂用量大，则不经济，因此本发明中2-(1,1,2,2-四氟乙氧基)乙醇与卤化剂的质量比为1：0.5～2，优选为1：1～1.5。

卤化剂与2-(1,1,2,2-四氟乙氧基)乙醇反应的温度对反应的速度有较大的影响，反应速度随着温度升高而加快，但温度太高，副产物增多，因此本发明中卤化剂与2-(1,1,2,2-四氟乙氧基)乙醇反应的温度为50～100℃，优选为60～90℃。

本发明的优点为：工艺流程短，反应压力低，产品易分离，产率高，中间产物2-(1,1,2,2-四氟乙氧基)乙醇收率在75%以上，产品氟卤代醚的收率在85%以上，产品质量稳定,含量在99.3%以上。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步详细描述，但本发明不仅仅局限于以下实施例。

实施例1

在一带机械搅拌的2L不锈钢高压釜中加入800g乙二醇、600g环丁砜、40g氢氧化钾。原料加完后，封闭加料口，用高纯氮置换釜内气体，当釜内气体氧含量小于50ppm后，开启搅拌，通过气体质量流量计通入四氟乙烯至釜内压力达到0.8MPa后，升温至60℃开始反应，反应过程中持续通入四氟乙烯，使反应压力保持在0.8～0.9MPa，并控制反应温度在60～65℃。通入400g四氟乙烯后，停止通四氟乙烯，冷却，出料，精馏得492g2-(1,1,2,2-四氟乙氧基)乙醇，2-(1,1,2,2-四氟乙氧基)乙醇纯度为99.6%。收率75.0%。

在一带机械搅拌、回流冷凝管的500ml四口烧瓶中，加入250g按上述方法制得的2-(1,1,2,2-四氟乙氧基)乙醇，搅拌，烧瓶外用冰浴冷却，滴加229.0g三溴化磷。三溴化磷滴加完毕后，升温至85℃反应2h。冷却，反应液水洗、分层，将有机相精馏得323g1,1,2,2-四氟乙基-2′-溴乙基醚，纯度99.8%，收率93.0%。

实施例2

在一带机械搅拌的2L不锈钢高压釜中加入800g乙二醇、400g N,N-甲基甲酰胺、80g氢氧化钠，原料加完后，封闭加料口，用高纯氮置换釜内气体，当釜内气体氧含量小于50ppm后，开启搅拌，通过气体质量流量计通入四氟乙烯至釜内压力达到0.5MPa后，升温至10℃开始反应，反应过程中持续通入四氟乙烯，使反应压力保持在0.5～0.6MPa，并控制反应温度在10～20℃。通入200g四氟乙烯后，停止通四氟乙烯。冷却，出料、精馏得259g2-(1,1,2,2-四氟乙氧基)乙醇，纯度99.2%，收率79.9%。

在一带机械搅拌、回流冷凝管的500ml四口烧瓶中，加入按上述方法制得的250g2-(1,1,2,2-四氟乙氧基)乙醇，搅拌，烧瓶外用冰浴冷却，滴加270g氯化亚砜。氯化亚砜滴加完毕后，升温至75℃反应3h。冷却，将反应液小心滴加到1000ml冰水中，分层，有机层用100ml水洗涤二次，用无水硫酸钠干燥后，精馏，得到纯度为99.6%的1,1,2,2-四氟乙基-2′-氯乙基醚265g，收率95.1%。

实施例3

在一带机械搅拌的2L不锈钢高压釜中加入400g乙二醇、1200g环丁砜、80g氢氧化钾。原料加完后，封闭加料口，用高纯氮置换釜内气体，当釜内气体氧含量小于50ppm后，开启搅拌，通过气体质量流量计通入四氟乙烯至釜内压力达到1.0MPa后，升温至90℃开始反应，反应过程中持续通入四氟乙烯，使反应压力保持在1.0～1.1MPa，并控制反应温度在90～95℃。通入100g四氟乙烯后，停止通四氟乙烯，冷却，出料，精馏得129g2-(1,1,2,2-四氟乙氧基)乙醇，，纯度99.5%，收率79.6%。

在一带机械搅拌、回流冷凝管的500ml四口烧瓶中，加入按上述方法制得的125g2-(1,1,2,2-四氟乙氧基)乙醇，搅拌，烧瓶外用冰浴冷却，滴加203.1g三溴化磷。三溴化磷滴加完毕后，升温至65℃反应3h。冷却，反应液精馏得165g 1,1,2,2-四氟乙基-2′-溴乙基醚，纯度99.8%，收率95.0%。

实施例4

在一带机械搅拌的2L不锈钢高压釜中加入800g乙二醇、800g二甲基亚砜、30g氢化钠。原料加完后，封闭加料口，用高纯氮置换釜内气体，当釜内气体氧含量小于50ppm后，开启搅拌，通过气体质量流量计通入四氟乙烯至釜内压力达到0.3MPa后，升温至120℃开始反应，反应过程中持续通入四氟乙烯，使反应压力保持在0.3～0.4MPa，并控制反应温度在120～125℃。通入100g四氟乙烯后，停止通四氟乙烯，冷却，出料。反应液精馏得125g2-(1,1,2,2-四氟乙氧基)乙醇，纯度99.5%，收率77.2%。

在一带机械搅拌、回流冷凝管的500ml四口烧瓶中，加入按上述方法制得的125g2-(1,1,2,2-四氟乙氧基)乙醇，搅拌，烧瓶外用冰浴冷却，滴加212g三氯化磷。三氯化磷滴加完毕后，升温至55℃进行反应。反应5h后，冷却，将反应液小心滴加到1000ml冰水中，分层，有机层用100ml水洗涤二次，用无水硫酸钠干燥后，精馏，得1,1,2,2-四氟乙基-2′-氯乙基醚119g，纯度99.3%，收率85.4%。

Claims

1.一种氟卤代醚的合成方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)在反应釜中加入乙二醇、溶剂和催化剂，所述的溶剂为环丁砜、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的一种，所述的催化剂为氢氧化钾或氢氧化钠，搅拌下通入四氟乙烯开始反应，所述的四氟乙烯与乙二醇的质量比为1:2～8，溶剂与乙二醇的质量比为0.25～4.5：1，催化剂与乙二醇的质量比为1：5～27，控制反应温度为60～90℃，反应压力为0.5～1MPa，停止通四氟乙烯后冷却、出料、精馏即得到2-(1,1,2,2-四氟乙氧基)乙醇；

(2)将步骤(1)制得的2-(1,1,2,2-四氟乙氧基)乙醇与卤化剂按质量比1：0.5～2进行反应，反应温度为50～100℃，反应时间为1～5小时，反应液经冷却、水洗、分层、精馏即得产品。

2.根据权利要求1所述的氟卤代醚的合成方法，其特征在于步骤(1)所述的四氟乙烯与乙二醇的质量比为1:3～6，溶剂与乙二醇的质量比为0.75～2.5：1，催化剂与乙二醇的质量比为1：10～20。

3.根据权利要求1所述的氟卤代醚的合成方法，其特征在于步骤(2)所述的卤化剂为三溴化磷、氯化亚砜、三氯化磷中的一种。

4.根据权利要求1所述的氟卤代醚的合成方法，其特征在于步骤(2)所述的2-(1,1,2,2-四氟乙氧基)乙醇与卤化剂的质量比为1：1～1.5。

5.根据权利要求1所述的氟卤代醚的合成方法，其特征在于步骤(2)所述的反应温度为60～80℃，反应时间为2～4小时。