CN105492417B - 用于制备卤化的羧酸酐的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制备卤化的羧酸酐、例如用于制备三氟乙酸酐的方法。该制备通过使一种卤化的羧酸，如三氟乙酸，与硫酸、发烟硫酸和/或焦硫酸进行反应来完成。

Description

用于制备卤化的羧酸酐的方法
要求欧洲申请号13170868.7(出于所有目的将此申请的全部内容通过引用结合在此)的优先权的本发明涉及一种用于制备卤化的羧酸酐的方法，并且更具体地，涉及一种通过使卤化的羧酸与硫酸、发烟硫酸和/或焦硫酸进行反应来制备卤化的羧酸酐的方法。
卤化的羧酸酐(如三氟乙酸)是用于制造药学和农用化学品工业中的多种产品的有用试剂。
已知的是通过三氟乙酸和磷酸酐的反应制备三氟乙酸酐(Hudlicky，有机氟化合物化学(Chemistry of Organic Fluorine Compounds)，1976年，第726页)。由于磷酸酐是固体并且倾向于与反应物和/或产物形成汞合金，其中描述的方法并不利于工业生产。
现今，因此，本发明使一种用于生产卤化的羧酸酐的改进的方法可供使用。本发明的一个目的是提供一种用于生产卤化的羧酸酐的方法，允许产物产量和/或纯度提高。此外，本发明的一个目的是提供一种具有更加经济的和/或更加生态的废物和/或不想要的副产物特性的方法，即，一种其中废物和/或副产物更容易地从该方法的产物中分离出来和/或其中废物和/或副产物具有较小的毒性和/或对环境的危害较小的方法。此外，本发明的一个目的是提供一种从更便宜的、和/或更容易获得的反应物和/或试剂开始的方法，例如像使用具有较低纯度的反应物。
这些以及其他目的是通过本发明的方法实现的。
因此，本发明的第一实施例是一种用于制备具有通用结构(I)：HalR2C(O)OC(O)CR2Hal的化合物的方法，其中Hal选自下组，该组由以下各项组成：F、Cl和Br；并且其中R独立地选自下组，该组由以下各项组成：H、F、Cl、Br、烷基和芳基；该方法包括使一种具有通用结构(II)：HalR2C(O)-OH的化合物与硫酸、发烟硫酸和/或焦硫酸反应，其中Hal和R是如以上定义的。
术语“硫酸”旨在表示纯硫酸H2SO4以及其水溶液。优选地，根据本发明使用的硫酸具有70wt％及以上的浓度，更优选地具有90wt％及以上的浓度，并且最优选地使用具有约98wt％的浓度的浓硫酸。
术语“发烟硫酸”旨在表示H2SO4和SO3的混合物。发烟硫酸的浓度既可以用wt％SO3(称为X％发烟硫酸)也可以用wt％H2SO4来表示。例如，65％发烟硫酸指114.6wt％的H2SO4。SO3在发烟硫酸中的百分比也称为游离SO3。因此，65％的发烟硫酸指65wt％的游离SO3。
术语“焦硫酸”旨在表示H2S2O7。
术语“烷基”旨在表示饱和的基于烃的基团的任选取代的链，如，具体地，C1-C6烷基。通过举例的方式，可以提及的是甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、叔丁基、戊基、异戊基和己基。
术语“芳基”旨在表示从芳香核如特别是C6-C10芳香核衍生的任选取代的基团，具体地苯基或萘基。
在一个优选的实施例中，Hal为氟。更优选地，该具有通用结构(I)的化合物是三氟乙酸酐并且该具有通用结构(II)的化合物是三氟乙酸。
本发明的另一个实施例是乙酸、乙酸盐或它们的混合物与硫酸、发烟硫酸和/或焦硫酸反应以形成乙酸酐。乙酸盐的有用实例包括乙酸钠、乙酸钾、乙酸钙、乙酸锂、乙酸镁或它们的任意混合物。乙酸盐和/或乙酸能够以纯净的形式或者作为溶剂中的溶液、优选作为水溶液使用。
在另一个优选的实施例中，该具有通用结构(II)的化合物与发烟硫酸进行反应，优选地该发烟硫酸含有从5wt％至95wt％游离SO3、更优选地从25wt％至80wt％的游离SO3、最优选地从50wt％至70wt％的游离SO3、确切地65wt％的游离SO3。
在另一个优选的实施例中，该卤化的羧酸以相对于该反应的化学计量摩尔过量存在。卤化的羧酸的总量优选是化学计量的从1.05至2倍，更优选是化学计量的1.05至1.10倍。
适宜地，该反应在高温下进行，其中反应混合物的内部温度等于或高于产物的沸点。优选地，该反应在温度为从50℃至150℃、优选从70℃至115℃的反应混合物中进行。反应混合物的温度指反应容器的内部温度。
在另一个优选的实施例中，通过蒸馏将产物从反应混合物中去除，更优选地该蒸馏是使用填充柱进行的。填充柱适宜用例如拉西环来填充。同样优选的是，该蒸馏是使用回流冷凝器进行，该回流冷凝器用于控制将产物从反应混合物中去除的速率。
在另一个优选的实施例中，该反应在至少部分具有陶瓷衬里和/或玻璃衬里的反应容器中进行。适宜地，可以使用具有陶瓷衬里的连续搅拌的法德尔(Pfaudler)容器。同样优选的是，该反应在至少部分地由含镍和/或钼的合金制成的反应容器中进行。适合合金的实例包括哈司特镍基(Hastelloy)合金B、哈司特镍基合金B-2或哈司特镍基合金B-3。
根据本发明的方法的另一个优点在于高纯度的卤化的羧酸酐能够以高产量生产，即使在使用较低纯度的反应物(即卤化的羧酸)的情况下。例如，含有未反应的卤化的羧酸以及来自之前反应的污染物的尾馏分可以用于本发明的方法中。因此，回用的卤化的羧酸可用于本发明的方法中。因此，在一个优选的实施例中，用于反应的卤化的羧酸具有等于或小于98％的纯度、更优选地小于95％的纯度、甚至更优选地小于90％的纯度。可替代地，用于反应的卤化的羧酸具有从50％至98％的纯度、更优选地从50％至95％的纯度、甚至更优选50％至90％的纯度。在另一个优选的实施例中，用于该方法的卤化的羧酸被包含在混合物中，该混合物还包含来自前一个反应步骤的至少一种产物、至少一种试剂、至少一种溶剂和/或至少一种副产物。
若任何通过引用结合在此的专利、专利申请以及公开物的披露内容与本申请的描述相冲突的程度到了可能导致术语不清楚，则本说明应该优先。
现在将以多个实例对本发明进一步进行说明，而无意对其进行限制。
实例：
三氟乙酸酐的生产
向一个配备有用10mm玻璃拉西环填充的2.5m的填充柱并且配备有冷凝器的115l的陶瓷衬里的法德尔搅拌容器中填充70.5kg三氟乙酸，紧接着19.1l65％的发烟硫酸，即具有65wt％游离SO3的发烟硫酸。随后，通过油浴将该法德尔容器加热到130℃的温度。以7.4kg/h的速率将产物通过蒸馏去除并导入PE-衬里的金属圆筒里。在蒸馏过程中，反应混合物的温度逐渐从78℃变为96℃。三氟乙酸酐的产量为64.9kg(99％)。产物的纯度为>99.9％。此外，获得了7.8kg的尾馏分，该尾馏分含有除其他未确定的副产物之外的三氟乙酸酐和三氟乙酸。这种第二馏分可以提交到后续批次的反应混合物中。

Claims (19)

1.一种用于制备具有通用结构(I)的化合物的方法
HalR2C(O)-O-C(O)CR2Hal (I)
其中Hal是氟；
并且其中R独立地选自下组，该组由以下各项组成：H、F、Cl、Br、烷基和芳基；
该方法包括使一种具有通用结构(II)的化合物
HalR2C(O)-OH (II)
其中Hal和R是如以上定义的，
与硫酸、发烟硫酸和/或焦硫酸进行反应，
其中该具有通用结构(I)的化合物是三氟乙酸酐并且该具有通用结构(II)的化合物是三氟乙酸。
2.如权利要求1中所述的方法，其中该具有通用结构(II)的化合物与发烟硫酸进行反应。
3.如权利要求2所述的方法，其中该发烟硫酸含有从5wt％至95wt％的游离SO3。
4.如权利要求3所述的方法，其中该发烟硫酸含有从25wt％至80wt％的游离SO3。
5.如权利要求4所述的方法，其中该发烟硫酸含有从50wt％至70wt％的游离SO3。
6.如权利要求5所述的方法，其中该发烟硫酸含有65wt％的游离SO3。
7.如权利要求1所述的方法，其中该卤化的羧酸以相对于该反应的化学计量摩尔过量存在。
8.如权利要求1所述的方法，其中该反应在温度为从50℃至150℃。
9.如权利要求8所述的方法，其中该反应在温度为从70℃至115℃的反应混合物中进行。
10.如权利要求1所述的方法，其中该具有通用结构(I)的化合物通过蒸馏从该反应混合物中去除。
11.如权利要求10所述的方法，其中该蒸馏使用填充柱进行。
12.如权利要求10所述的方法，其中该蒸馏是使用回流冷凝器进行，该回流冷凝器用于控制将该具有通用结构(I)的化合物从反应混合物中去除的速率。
13.如权利要求1所述的方法，其中该反应在至少部分具有陶瓷衬里和/或玻璃衬里的反应容器中进行。
14.如权利要求1所述的方法，其中该反应在至少部分地由含镍和/或钼的合金制成的反应容器中进行。
15.如权利要求1所述的方法，其中在该方法中使用的该具有通用结构(II)
HalR2C(O)-OH (II)
的化合物具有等于或小于98％的纯度。
16.如权利要求15所述的方法，其中在该方法中使用的该具有通用结构(II)
HalR2C(O)-OH (II)
的化合物具有小于95％的纯度。
17.如权利要求16所述的方法，其中在该方法中使用的该具有通用结构(II)
HalR2C(O)-OH (II)
的化合物具有小于90％的纯度。
18.如权利要求1所述的方法，其中在该方法中使用的该具有通用结构(II)
HalR2C(O)-OH (II)
的化合物是回用的材料。
19.如权利要求1所述的方法，其中使用了该具有通用结构(II)
HalR2C(O)-OH (II)
的化合物，该化合物包含在混合物中，该混合物还包含来自前一个反应步骤的至少一种产物、一种试剂、一种溶剂和/或一种副产物。
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