CN102875379A

CN102875379A - 一种二氟乙酸酯的工业化合成方法

Info

Publication number: CN102875379A
Application number: CN2012104306229A
Authority: CN
Inventors: 张奇方
Original assignee: SHANGHAI PINWO CHEMICAL CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI PINWO CHEMICAL CO Ltd
Priority date: 2012-11-01
Filing date: 2012-11-01
Publication date: 2013-01-16

Abstract

本发明公开了一种二氟乙酸酯的工业化生产方法，该方法是通过二氟乙酰胺与低级醇在强酸的催化下，生成二氟乙酸酯，该反应的产物选择性达到95％以上，其特征在于：选择了一种工业易回收同时能进行连续性操作的仲胺制备二氯乙酰胺，选择一种溶剂解决了氟取代反应在提供常用溶剂加催化剂组合情况下都难以发生的困难，该溶剂还俱备相转移剂功用，成本低且回收便利。

Description

一种二氟乙酸酯的工业化合成方法

技术领域

本发明涉及合成农药中间体有用的如下通式(3)所表示的二氟乙酸酯的一种工业化合成方法。

(通式中R₁表示1～4碳原子数的烷基，可以是甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基)

背景技术

二氟乙酸酯是合成多种特效医药和农药的中间体，目前已有多种合成方法。

EP0694523公开了一种四氟乙烯与甲醇在催化条件下发生加成反应，产物经过催化裂解得到二氟乙酰氟，再与醇进行酯化反应得到二氟乙酸酯的方法。

CA2154847公开了一种与EP0694523类似的方法，用烷氧基四氟乙烷经过催化裂解得到二氟乙酰氟，再与醇进行酯化反应得到二氟乙酸酯。

CN101270050公开了一种二氟乙腈催化水解、醇解合成二氟乙酸酯的方法。

还有几篇专利公开了二氟乙酸的合成方法，如JP6228043、JP8053388、GB577481、JP7242587，二氟乙酸经过与醇发生酯化反应，得到二氟乙酸酯。

上述合成方法均存在各种缺点。采用先成酸再酯化的方法，合成步骤多、工艺流程长，有的采用了特殊的设备、有的采用了易燃易爆的原料。采用催化裂解的路线，反应条件苛刻，同时副产物多、产物选择性差。采用水解醇解的路线，原料不易得，同样需要在催化条件下完成。

CN102311343A公开了通过二氯乙酰氯与二乙胺反应先制备二氯乙酰二乙胺，接着二氯乙酰二乙胺与无水KF反应制备二氟乙酰二乙胺，最后二氟乙酰二乙胺、无水乙醇、浓硫酸直接酯化得二氟乙酸乙酯的方法，该合成方法具有路线短，原料易得等诸多优点。但是该专利提供的制备二氟乙酰二乙胺工艺是用二氯乙酰二乙胺与无水KF在环丁砜做溶剂、四丁基溴化铵作为相转移催化剂的条件下发生氟取代反应，该专利氟取代所用的溶剂环丁砜在140℃以上会少量的分解产生SO₃气体，会对反应产生不利的影响，并没有如专利报道的高达84％的氟代反应率，实验室通过研究得出的结论是该工艺是一条无法合成出产品的工艺，综合分析不难发现该工艺应该是公司与学院学术研究结合的产物，不具备工业化的真实性，而且该工艺采用的关键原料二乙胺是不太合适大生产的，工业上回收困难，不利于降低产品生产成本。

发明内容

发明要解决的问题

本发明要提供一种在生产上能够操作简单、易回收、高效利用的仲胺，从而极大的降低生产成本及人力成本，寻找一种真实有效的氟取代所用的非质子极性溶剂，该溶剂便于氟代物与溶剂分离，并且溶剂能高效回收套用。

解决问题的方法

本发明人为了解决以上问题，通过深入研究，结果发现在上述反应中，仲胺类选用二甲胺最合适，沸点7.4℃，常温下是气体，比二乙胺回收简单且高效，工业上通过管道运输二甲胺控制定量反应，制备式(I)和制备式制备式(III)反应生成的副产物胺盐可集中一起用无机碱处理，生成的二甲胺通过干燥设备后可直接循环到制备式(III)的反应过程中。

本发明采用二甘醇作为氟取代反应的溶剂，不需要添加相转移剂，完全解决了CN102311343A专利中采用环丁砜加四丁基溴化铵组合导致不能发生氟代反应的问题。

具体实施方式

胺化工序：

向反应瓶中加入甲苯、二氯乙酰氯，体系密封(带缓冲球)，冰盐浴降温至0～5℃，二甲胺钢瓶缓慢定量通入二甲胺气体，结束后自然升至室温反应3～5h，抽滤，滤饼用适量甲苯洗涤，滤液浓缩得粗品，(真空度0～5mmHg)精馏得纯品N，N-二甲基-二氯乙酰胺，收集胺盐滤饼作回收二甲胺备用。

氟代工序：

向反应瓶中加入纯品N，N-二甲基-二氯乙酰胺、二甘醇、无水KF，接干燥管，搅拌，升温至150～160℃反应12～16h。降至室温后，(真空度70～80mmHg)减压精馏得纯品N，N-二甲基-二氟乙酰胺，二甘醇回收套用。

酯化工序：

向反应瓶中加入纯品N，N-二甲基-二氟乙酰胺，控制物料温度不高于室温滴加比例量的浓硫酸，滴毕，加入比例量(通式(2)：N，N-二甲基-二氟乙酰胺＝1～1.1∶1)的通式(2)所表示的醇，升温至100℃以上反应8～12h。GC检测N，N-二甲基-二氟乙酰胺反应完全后降温，强冷凝条件下常压或减压蒸出粗品通式(3)所表示的二氟乙酸酯，分子筛干燥后上塔精馏得合格品通式(3)所表示的二氟乙酸酯。

实施例

例1

1.1向5L四口烧瓶中加入2Kg甲苯、500g氯乙酰氯，体系密封(带缓冲球)，冰盐浴降温至0～5℃，二甲胺钢瓶缓慢定量通入315g二甲胺气体，结束后自然升至室温反应3～5h，抽滤，滤饼用适量甲苯洗涤，滤液浓缩得粗品，(真空度0～5mmHg)57～62℃精馏得纯品N，N-二甲基-二氯乙酰胺499.7g，收率94.5％，收集胺盐滤饼作回收二甲胺备用。

1.2向3L四口烧瓶中加入468g纯品N，N-二甲基-二氯乙酰胺、1170g二甘醇、442g无水KF，接干燥管，搅拌，升温至150～160℃反应12～16h。降至室温后，(真空度70～80mmHg)65～68℃减压精馏得纯品N，N-二甲基-二氟乙酰胺283.6g，收率76.8％，二甘醇回收套用。

1.3向1L四口烧瓶中加入369.3g纯品N，N-二甲基-二氟乙酰胺，20～25℃，滴加390g浓硫酸，滴毕，加入105.6g无水甲醇，升温至105℃反应8～12h。GC检测N，N-二甲基-二氟乙酰胺完全反应，降温，冷凝器接0～5℃冰盐水循环，常压蒸出二氟乙酸甲酯粗品312g，粗品分子筛干燥8h，精馏收集85℃馏分301g，GC检测99.6％，收率91.2％。

例2

2.1向5L四口烧瓶中加入2Kg甲苯、500g二氯乙酰氯，体系密封(带缓冲球)，冰盐浴降温至0～5℃，二甲胺钢瓶缓慢定量通入315g二甲胺气体，结束后自然升至室温反应3～5h，抽滤，滤饼用适量甲苯洗涤，滤液浓缩得粗品，(真空度0～5mmHg)57～62℃精馏得纯品N，N-二甲基-二氯乙酰胺506.6g，收率95.8％，收集胺盐滤饼作回收二甲胺备用。

2.2向3L四口烧瓶中加入468g纯品N，N-二甲基-二氯乙酰胺、1170g二甘醇、442g无水KF，接干燥管，搅拌，升温至150～160℃反应12～16h。降至室温后，(真空度70～80mmHg)65～68℃减压精馏得纯品N，N-二甲基-二氟乙酰胺277.7g，收率75.2％，二甘醇回收套用。

2.3向1L四口烧瓶中加入369.3g纯品N，N-二甲基-二氟乙酰胺，20～25℃，滴加390g浓硫酸，滴毕，加入151.8g无水乙醇，升温至105℃反应8～12h。GC检测N，N-二甲基-二氟乙酰胺完全反应，降温，冷凝器接0～5℃冰盐水循环，常压蒸出二氟乙酸乙酯粗品358g，粗品用分子筛干燥8h，精馏收集99℃馏分343.3g，GC检测99.5％，收率92.3％。

例3

3.1将胺化收集的二甲胺盐酸盐投入到酯化反应处理后的烧瓶中，加入500g甲苯，滴加40％浓NaOH水溶液，控制物料40～50℃，反应生成的二甲胺气体通过碱干燥管后直接通入到5L胺化(投500g二氯乙酰氯)反应烧瓶中，二甲胺气体释放完毕后胺化反应1h，取样过滤用乙醇淬灭反应，GC检测有6～7％原料二氯乙酰氯未完全反应，二甲胺钢瓶通入22g二甲胺气体后升至室温反应3～5h，抽滤，滤饼用适量甲苯洗涤，滤液浓缩得粗品，(真空度0～5mmHg)57～62℃精馏得纯品N，N-二甲基-二氯乙酰胺494.9g，收率93.6％，收集胺盐滤饼作回收二甲胺备用。

3.2向3L四口烧瓶中加入494.9g纯品N，N-二甲基-二氯乙酰胺、1238g二甘醇、471g无水KF，接干燥管，搅拌，升温至150～160℃反应12～16h。降至室温后，(真空度70～80mmHg)65～68℃减压精馏得纯品N，N-二甲基-二氟乙酰胺295g，收率75.6％，二甘醇回收套用。

3.3向1L四口烧瓶中加入295g纯品N，N-二甲基-二氟乙酰胺，20～25℃，滴加299.8g浓硫酸，滴毕，加入84.4g无水甲醇，升温至105℃反应8～12h。GC检测N，N-二甲基-二氟乙酰胺完全反应，降温，冷凝器接0～5℃冰盐水循环，常压蒸出二氟乙酸甲酯粗品252g，粗品分子筛干燥8h，精馏收集85℃馏分239.5g，GC检测99.52％，收率90.8％。

例4

4.1向5L四口烧瓶中加入2Kg甲苯、500g二乙胺，体系密封(带缓冲球)，冰盐浴降温至0～5℃，缓慢滴加500g二氯乙酰氯，结束后自然升至室温反应3～5h，抽滤，滤饼用适量甲苯洗涤，滤液浓缩得粗品，(真空度0～5mmHg)78～82℃精馏得纯品N，N-二乙基-二氯乙酰胺589.4g，收率94.5％，收集胺盐滤饼作回收二乙胺备用。

4.2向3L四口烧瓶中加入574.4g纯品N，N-二乙基-二氯乙酰胺、1436g二甘醇、459.9g无水KF，接干燥管，搅拌，升温至150～160℃反应12～16h。降至室温后，(真空度70～80mmHg)76～80℃减压精馏得纯品N，N-二乙基-二氟乙酰胺346.9g，收率73.9％，二甘醇回收套用。

4.3向1L四口烧瓶中加入329g纯品N，N-二乙基-二氟乙酰胺，20～25℃，滴加262g浓硫酸，滴毕，加入76.7g无水甲醇，升温至105℃反应8～12h。GC检测N，N-二乙基-二氟乙酰胺完全反应，降温，冷凝器接0～5℃冰盐水循环，常压蒸出二氟乙酸甲酯粗品259.3g，粗品分子筛干燥8h，精馏收集85℃馏分247.5g，GC检测99.5％，收率91.6％。

例5

5.1向5L四口烧瓶中加入2Kg甲苯、702g二丙胺，体系密封(带缓冲球)，冰盐浴降温至0～5℃，缓慢滴加500g二氯乙酰氯，结束后自然升至室温反应3～5h，抽滤，滤饼用适量甲苯洗涤，滤液浓缩得粗品，(真空度0～5mmHg)102～ 107℃精馏得纯品N，N-二丙基-二氯乙酰胺666.5g，收率92.7％，收集胺盐滤饼作回收二丙胺备用。

5.2向3L四口烧瓶中加入530g纯品N，N-二丙基-二氯乙酰胺、1325g二甘醇、368.3g无水KF，接干燥管，搅拌，升温至150～160℃反应12～16h。降至室温后，(真空度0～5mmHg)62～68℃减压精馏得纯品N，N-二丙基-二氟乙酰胺305.6g，收率68.3％，二甘醇回收套用。

5.3向1L四口烧瓶中加入358g纯品N，N-二丙基-二氟乙酰胺，20～25℃，滴加260g浓硫酸，滴毕，加入70.4g无水甲醇，升温至105℃反应8～12h。GC检测N，N-二丙基-二氟乙酰胺完全反应，降温，冷凝器接0～5℃冰盐水循环，常压蒸出二氟乙酸甲酯粗品202.5g，粗品分子筛干燥8h，精馏收集85℃馏分187.7g，GC检测99.5％，收率85.3％。

例6

6.1向5L四口烧瓶中加入2Kg甲苯、702g二异丙胺，体系密封(带缓冲球)，冰盐浴降温至0～5℃，缓慢滴加500g二氯乙酰氯，结束后自然升至室温反应3～5h，抽滤，滤饼用适量甲苯洗涤，滤液浓缩得粗品，(真空度0～5mHg)101～105℃精馏得纯品N，N-二异丙基-二氯乙酰胺672.7g，收率93.6％，收集胺盐滤饼作回收二异丙胺备用。

6.2向3L四口烧瓶中加入530g纯品N，N-二异丙基-二氯乙酰胺、1325g二甘醇、368.3g无水KF，接干燥管，搅拌，升温至150～160℃反应12～16h。降至室温后，(真空度0～5mmHg)60～65℃减压精馏得纯品N，N-二异丙基-二氟乙酰胺311.9g，收率69.7％，二甘醇回收套用。

6.3向1L四口烧瓶中加入358g纯品N，N-二异丙基-二氟乙酰胺，20～25℃，滴加260g浓硫酸，滴毕，加入70.4g无水甲醇，升温至105℃反应8～12h。GC 检测N，N-二异丙基-二氟乙酰胺完全反应，降温，冷凝器接0～5℃冰盐水循环，常压蒸出二氟乙酸甲酯粗品207.3g，粗品分子筛干燥8h，精馏收集85℃馏分192.7g，GC检测99.2％，收率87.6％。

Claims

1.制备式(I)所示的二氟乙酸酯的合成方法。

制备式(I)表示的是由通式(1)二氟乙酰胺与通式(2)醇的反应，合成通式(3)所表示的二氟乙酸酯，其特征在于，在尽量降低物料体系含水量的情况下，并在强酸的催化下反应。

。

2.根据权利1要求，通式(1)中R₁代表的是1～3碳原子的烷基，通式(1)代表的是N，N-二甲基-二氟乙酰胺、N，N-二乙基-二氟乙酰胺、N，N-二丙基-二氟乙酰胺、N，N-二异丙基-二氟乙酰胺。

R₂0H(2)。

3.根据权利1要求，通式(2)中R2代表的是1～4碳原子的烷基，通式(2)代表的是甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、异丁醇、叔丁醇。

。

4.根据权利1要求，通式(3)中R₁代表的是1～4碳原子的烷基，通式(3)代表的是二氟乙酸甲酯、二氟乙酸乙酯、二氟乙酸正丙酯、二氟乙酸异丙酯、二氟乙酸正丁酯、二氟乙酸仲丁酯、二氟乙酸异丁酯、二氟乙酸叔丁酯。

5.根据权利1～4要求，制备式(I)反应中使用的酸为强质子酸或者有机酸，可以是硫酸、磷酸、三氟甲磺酸，优选硫酸。

6.根据权利1～5要求，制备式(I)反应中使用的强酸相对于反应底物通式(1)表示的二氟乙酰胺，强酸使用量为0.001～10当量，优选1.05～1.5当量。

7.根据权利1～6要求，制备式(I)反应的温度0～200℃，优选90～150℃。

8.制备式(II)所示的通式(1)的合成方法。

制备式(II)表示的是由通式(4)二氯乙酰胺与无水KF的反应，合成通式(1)所表示的二氟乙酰胺，其特征在于，不需要添加任何催化剂和相转移剂条件下，采用非质子极性溶剂做为反应溶剂，高收率的得到通式(1)二氟乙酰胺。

。

9.根据权利8要求，通式(4)与通式(1)中R₁代表着相同的碳原子数为1～3的烷基，通式(4)可以是N，N-二甲基-二氯乙酰胺、N，N-二乙基-二氯乙酰胺、N，N-二丙基-二氯乙酰胺、N，N-二异丙基-二氯乙酰胺。

10.根据权利8要求，制备式(II)反应需要控制体系水份为0～5000ppm，根据实际生产可达到条件，优选500～1000ppm。

11.根据权利8要求，制备式(II)反应所需溶剂为非质子极性溶剂，可以是N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)、N，N-二甲基乙酰胺(DMAC)、乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、二甘醇、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、环丁砜(TMS)、苄基腈、吡啶基腈、六甲基磷酸三酰胺(HMPA)、1，3-二甲基-2-咪唑喹啉酮(DMI)等，优选二甘醇。

12.根据权利8要求，制备式(II)反应需要的无水KF优选新制喷雾KF。

13.根据权利8要求，制备式(II)反应需要的无水KF相对于通式(4)二氯乙酰胺，无水KF使用量为0～10当量，优选2.2～2.8当量。

14.根据权利8要求，制备式(II)反应的温度要求0～200℃，优选140～160℃。

15.制备式(III)所示的通式(4)的合成方法。

制备式(III)表示的由化合物(5)二氯乙酰氯与通式(6)仲胺的反应，合成通式(4)二氯乙酰胺，其特征在于，选择了一种廉价，适宜工业化回收及可连续操作的仲胺。

NH(R₁)₂(6)。

16.根据权利15要求，通式(6)中R₁表示的是1～3碳原子数的烷基，通式(6)可以是二甲胺、二乙胺、二丙胺、二异丙胺。考虑到工业化的回收及可连续操作性，优选二甲胺。