CN104098444A - 2,2-二氟乙醇的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种2,2-二氟乙醇的制备方法，在有机溶液中和-20-0℃时，以二氟乙酸甲酯或二氟乙酸乙酯作为原料，锂铝氢作为还原剂，以高产率和高纯度获得2,2-二氟乙醇。本发明的方法简便，原料易得，是一种能够适应大规模工业生产的方法。

Description

2,2-二氟乙醇的制备方法
技术领域
本发明涉及一种2,2-二氟乙醇的制备方法，是一种能够适应大规模工业生产2,2-二氟乙醇的方法。
背景技术
经过几十年的努力，有机氟化工在我国已经具备了很好的基础和规模，其中有些含氟的基础原料的生产规模已经是全球第一，如：无水氢氟酸、HCFC-22、HFC-134a、四氟乙烯单体、六氟丙烯等。含氟精细化工产品是有机氟化工的一个重要分支，由于其品种多，产品附加值高，有很高的技术含量，正吸引着越来越多的生产企业的投资兴趣。其中，脂肪族含氟中间体可以用于合成表面活性剂、织物整理剂、新型医药和农药合成原料及溶剂、新材料合成原料与助剂等，具有非常好的市场前景，如三氟乙醇(苑金岐.三氟乙醇市场调研报告[J].化工科技市场,2004,(10)：57-59.；张未星,齐志奇.2,2,2-三氟乙醇的合成与应用[J].浙江化工,2001,(04)：12-15.)、三氟乙醛、三氟乙酸、六氟丁醇、六氟丙酮等等，均为高附加值、发展前景良好的基础含氟有机中间体，许多脂肪族含氟中间体及其下游产品已成为市场新宠(何伟.脂肪族含氟精细化工中间体开发与应用[J].精细化工原料及中间体，2004，(5):33-35.)。
2,2-二氟乙醇作为脂肪族含氟中间体的一种，是重要含氟精细化学品，在农药领域，医药领域及含氟聚合物合成中有着广泛的应用。在农药领域，二氟乙醇主要用于合成除草剂和杀虫剂，例如五氟磺草胺；在医药领域，二氟乙醇用于构建二氟乙氧基，所得的药物可以用作mPGE合成酶抑制剂，PDE-4抑制剂，维甲类X受体调节器、毒蕈碱受体及抗生素(蒋强,李华,徐卫国,陈忠民,戴佳亮,杨汪松.2,2-二氟乙醇的应用[J].浙江化工,2012,43(10):5-8.)。在含氟聚合物合成中,二氟乙醇同样可以通过反应在分子中引入二氟乙氧基,从而大大提升聚合物的性能。例如:Ide Toru等人(Ide Toru,Komatsu,Takahiro.Preparationof2,2-difluoroethyl methacrylate:JP,63066154A2[P].1988-03-24.)通过二氟乙醇与甲基丙烯酸的酯化反应制备单体-甲基丙烯酸二氟乙酯。将单体聚合，所得的聚合物可以用作光学聚合物的粘合剂，其粘合性能比未二氟乙氧基化的聚合物有了很大的提高。丰富的应用途径使得国内外对二氟乙醇的需求逐渐增多，市场前景看好。
二氟乙醇的合成路线按照其原料不同，主要有以下几种方法：以1,1-二氟-2-溴(或氯)乙烷为原料的金属硼氢化物还原法(唐昌盛.加成法生产1-溴丙烷工艺研究[J].海湖盐与化工,2004,33(5):17-18.)、以二氟乙酰氯为原料的催化氢化法(森本刚,森川真介.氟代醇的制造方法:JP,61268639[P].1986-11-28.)、以二氟乙酸或二氟乙酸酯为原料的氢化还原法(Narasimhan S,Madhavan S.Facile reduction ofcarboxylic acids to alcoholsby zinc borohydride[J].Journal of Organometallic Chemistry,1995,60:5314-5315.；Vbkanth J,Periasamy M.Selectivereduction of carboxylic acids into alcohols using sodiumborohydride and iodine[J].Journal of Organometallic Chemistry,1991,56:5964-5965.；Herbert C B,Subba Rao.A new powerfulreducing agent-sodium borohydride in the presence of aluminumchloride and other polyvalent metal halides[J].J.Am.Chem.Soc.,1956,78:2582-2588.；朱玉梅,刘兰香,杨元法,罗孟飞.NaBH4还原二氟乙酸乙酯合成二氟乙醇的研究[J].广州化学，2012，37(2)：12-15.)(2，2-二氟乙醇的合成研究。
以1,1-二氟-2-溴(或氯)乙烷为原料，反应步骤多，时间长，导致其总收率降低。
以二氟乙酰氯为起始原料，是目前工业化生产的主要方法，反应试剂易于得到，催化剂可以循环使用；但是催化剂昂贵，收率不高，提高了生产成本。
以二氟乙酸或二氟乙酸酯为起始原料，反应较为简单，尤其以二氟乙酸酯为起始原料，反应时只需要以硼氢化物作为还原剂，无需其他助剂，试剂价廉易得，产率高，大大降低生产成本；但二氟乙醇的反应后处理过程较为困难，目前也尚未有文献报道在工业化生产中的纯化分离方法，导致此制备方法只在实验室小规模制备时使用,而在工业化生产中应用则还有一定的问题。
发明内容
本发明目的是提供一种2,2-二氟乙醇的制备方法，是一种能够适应大规模工业生产的方法。
本发明的方法以锂铝氢作为还原剂，在二氟乙酸乙酯的有机溶液中反应，反应结束后通过精馏纯化,就可以以很高的产率和纯度得到目标产物——2,2-二氟乙醇。
反应式如下：
R1可以是甲基或者乙基,即起始原料可以是二氟乙酸甲酯或二氟乙酸乙酯，Solvent表示溶剂。
本发明利用二氟乙酸乙酯为原料，以锂铝氢为还原剂，对该反应进行了研究。
1，溶剂的影响
我们分别使用了四氢呋喃、乙二醇二甲醚和甲苯作为反应溶剂，在-10度的温度下和二氟乙酸乙酯发生反应，结果都可以很好地发生反应生产相应的二氟乙醇，结果见表1.
表1，以二氟乙酸乙酯为原料反应时，使用不同溶剂的反应结果比较。
四氢呋喃 乙二醇二甲醚 甲苯
LiAlH4当量 0.5 0.5 0.5
反应温度℃ -10 -10 -10
时间Hour 1 1 1
原料转化率a％ >99.0 >99.0 >99.0
a,氟谱定量
2，还原剂的量
我们以甲苯为反应溶剂，分别使用了0.3、0.4、0.5和0.7当量的锂铝氢来进行反应，结果发现，只要锂铝氢的当量数达到0.5反应就可以完全反应，得到相应的产物二氟乙醇。结果见表2。
表2，以二氟乙酸乙酯为原料反应时，使用使用不同当量的锂铝氢作为还原剂的反应结果比较。
甲苯 甲苯 甲苯 甲苯
LiAlH4当量 0.3 0.4 0.5 0.7
反应温度℃ -10 -10 -10 -10
时间Hour 1 1 1 1
原料转化率％ 80.0 94.0 >99.0 >99.0
3，原料的影响
我们分别以二氟醋酸甲酯(R1＝Me)和二氟醋酸乙酯(R1＝Et)为原料，利用0.5单量的锂铝氢在-10度和甲苯为溶剂的条件下，进行反应，结果都可以以理想的产率得到目标产物——二氟乙醇，但考虑到最终产品的纯化，以二氟醋酸甲酯为优选原料。
实施实例
·在2000mL三颈烧瓶中，将38.0g(1.0mol)LiAlH4用800ml四氢呋喃溶解。冰浴将体系冷至-10℃，剧烈搅拌，将248g(2.0mol)二氟乙酸乙酯缓慢滴加到三颈烧瓶中。滴加完毕后，反应1小时，核磁F谱确定转化完全，用2mol/L的盐酸调节pH为3左右以终止反应，蒸馏可得二氟乙醇粗产物。
·在2000mL三颈烧瓶中，将38.0g(1.0mol)LiAlH4用800ml乙二醇二甲醚溶解。冰浴将体系冷至-10℃，剧烈搅拌，将248g(2.0mol)二氟乙酸乙酯缓慢滴加到三颈烧瓶中。滴加完毕后，反应1小时，核磁F谱确定转化完全，用2mol/L的盐酸调节pH为3左右以终止反应，蒸馏可得二氟乙醇粗产物。
·在2000mL三颈烧瓶中，将38.0g(1.0mol)LiAlH4悬浮于800ml甲苯中。冰浴将体系冷至-10℃，剧烈搅拌，将248g(2.0mol)二氟乙酸乙酯缓慢滴加到三颈烧瓶中。滴加完毕后，反应1小时，核磁F谱确定转化完全，用2mol/L的盐酸调节pH为3左右以终止反应，蒸馏可得二氟乙醇粗产物。
·在2000mL三颈烧瓶中，将22.8g(0.6mol)LiAlH4悬浮于800ml甲苯中。冰浴将体系冷至-10℃，剧烈搅拌，将248g(2.0mol)二氟乙酸乙酯缓慢滴加到三颈烧瓶中。滴加完毕后，反应1小时，核磁F谱显示仅有80％的原料转化。
·在2000mL三颈烧瓶中，将30.4g(0.8mol)LiAlH4悬浮于800ml甲苯中。冰浴将体系冷至-10℃，剧烈搅拌，将248g(2.0mol)二氟乙酸乙酯缓慢滴加到三颈烧瓶中。滴加完毕后，反应1小时，核磁F谱显示仅有94％的原料转化。
·在2000mL三颈烧瓶中，将53.2g(1.4mol)LiAlH4悬浮于800ml甲苯中。冰浴将体系冷至-10℃，剧烈搅拌，将248g(2.0mol)二氟乙酸乙酯缓慢滴加到三颈烧瓶中。滴加完毕后，反应1小时，核磁F谱显示99％以上原料已转化。
·在5000mL三颈烧瓶中，将106.4g(2.8mol)LiAlH4悬浮于2000ml甲苯中。冰浴将体系冷至-10℃，剧烈搅拌，将868g(7.0mol)二氟乙酸乙酯缓慢滴加到三颈烧瓶中。滴加完毕后，反应1小时，核磁F谱显示99％以上原料已转化。
二氟乙醇粗产物通过精馏柱精馏纯化，收集沸点95-96℃的馏分，GC纯度99.5％以上。19F NMR(376MHz,cdcl3)δ-128.19(t,J＝15.2Hz),-128.27(dt,J＝55.7,15.3Hz),-128.34(t,J＝15.2Hz).1H NMR(300MHz,MeOD)δ5.83(tt,J＝55.8,3.8Hz,1H),3.70(td,J＝15.1,3.8Hz,2H).
精馏出的乙醇/甲醇可再次投料，循环使用，既降低生产成本又减少了排放，有利于环保。

Claims (6)

1.一种2,2-二氟乙醇的制备方法，其特征是以二氟乙酸甲酯或二氟乙酸乙酯作为原料，锂铝氢作为还原剂，在有机溶液中和-20-0℃下反应0.5-2小时；
反应式如下：
其中，R1是甲基或者乙基；
所述的LiAlH4和二氟乙酸甲酯或二氟乙酸乙酯的摩尔比为0.4-0.7：1；
所述的有机溶剂是四氢呋喃、乙二醇二甲醚、甲苯或者它们的混合溶剂。
2.如权利要求1所述的一种2,2-二氟乙醇的制备方法，其特征是所述的LiAlH4和二氟乙酸甲酯或二氟乙酸乙酯的摩尔比为0.4-0.5:1。
3.如权利要求1所述的一种2,2-二氟乙醇的制备方法，其特征是所述的反应温度推荐-10--5℃。
4.如权利要求1所述的一种2,2-二氟乙醇的制备方法，其特征是所述的反应时间为0.5-1小时。
5.如权利要求1所述的一种2,2-二氟乙醇的制备方法，其特征是反应产物经过通过无机酸水溶液调节pH为1-6终止反应。
6.如权利要求1所述的一种2,2-二氟乙醇的制备方法，其特征是反应产物经过蒸馏或者精馏纯化处理。
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