CN111056966A - 一种2,2-二氟乙酰胺衍生物的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种2,2‑二氟乙酰胺衍生物的制备方法，其特征在于，2,2‑二氯乙酰胺衍生物在催化剂N‑[二(二乙基氨基)亚甲基]‑N‑乙基‑乙烷卤化铵和有机溶剂的作用下，经氟化钾氟化生成2,2‑二氟乙酰胺衍生物。本发明公开的2,2‑二氟乙酰胺衍生物的制备方法生产工艺简单、收率高、催化剂可重复使用、能有效降低生产成本，适于大规模工业化生产。

Description

一种2,2-二氟乙酰胺衍生物的制备方法
技术领域
本发明涉及有机合成技术领域，更具体的说是涉及一种2,2-二氟乙酰胺衍生物的制备方法。
背景技术
2,2-二氟乙酰胺衍生物是一种重要的含氟精细化学品，它不仅可以一步合成中间体二氟乙酸、二氟乙酸乙酯、二氟乙酰乙酸乙酯等；还可作为中间体进一步合成其他有机化合物。
2,2-二氟乙酰胺衍生物可以由二氯乙酰胺衍生物在催化作用下通过氟化的方法制备。常用的催化剂主要为季铵盐类、季鏻盐类催化剂(JP6228043)、杯芳烃类(ZL201310206796.1)等；这些催化剂主要存在：(1)2,2-二氟乙酰胺衍生物收率低，如季铵盐类、季鏻盐类催化剂，过程不经济；(2)催化剂价格高、制备过程复杂，如杯芳烃。
因此，如何提供一种收率高、成本低的2,2-二氟乙酰胺衍生物的制备方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种2,2-二氟乙酰胺衍生物的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种2,2-二氟乙酰胺衍生物衍生物的制备方法，其特征在于，将2,2-二氯乙酰胺衍生物衍生物在催化剂N-[二(二乙基氨基)亚甲基]-N-乙基-乙烷卤化铵和有机溶剂的作用下，与氟化钾发生反应生成2,2-二氟乙酰胺衍生物：
Figure BDA0001928392560000011
采用上述技术方案的有益效果：目前2,2-二氟乙酰胺衍生物制备过程中使用的催化剂如四丁基溴化铵、四苯基溴化磷等活性低，2,2-二氟乙酰胺衍生物收率只有75％左右。而本发明采用的催化剂N-[二(二乙基氨基)亚甲基]-N-乙基-乙烷卤化铵更易增加氟离子的亲核性，因此可以使反应更容易发生。本发明中的氯化钾也可由氯化钠或其它氯化盐代替，但效果均没有氯化钾好。
本发明制备方法简单、产物纯度高达98％以上、有机溶剂和催化剂可以循环使用，生产成本低、适于工业化大规模推广应用。
进一步地，所述2,2-二氯乙酰胺衍生物、所述KF、所述催化剂的摩尔配比为1:(1-5):(0.01-0.2)，优选2,2-二氯乙酰胺衍生物、KF、催化剂的摩尔配比为1:(1-3):(0.05-0.1)。
采用上述技术方案的有益效果：催化剂的用量对反应速率有一定影响，本发明通过增加氟化钾的摩尔用量及催化剂的摩尔用量有益于提高反应速率，缩短反应时间，提高2,2-二氟乙酰胺衍生物的得率。
进一步地，所述反应的温度为25-200℃，优选100-160℃。
采用上述技术方案的有益效果：反应温度对反应的转化率、反应速率以及副反应的生成都有很大的影响，通过保证反应温度在合适的温度区间，有利于促进2,2-二氟乙酰胺衍生物的得率。
进一步地，所述的反应时间为1-20小时，优选4-12小时。
采用上述技术方案的有益效果：为了保证反应完全，提高2,2-二氟乙酰胺衍生物的得率，选择适宜的反应时间是至关重要的。
进一步地，所述通式(I)和通式(II)中的R基团为N(CH3)2，N(C2H5)2，N(n-C3H7)2，N(i-C3H7)2，C4H5N，C4H9NO中的任意一种。
进一步地，所述的催化剂N-[二(二乙基氨基)亚甲基]-N-乙基-乙烷卤化铵中的卤离子为氟、氯、溴、碘中的任意一种，优选氟或氯。
采用上述技术方案的有益效果：更易增加氟离子的亲核性，因此可大幅提高2,2-二氟乙酰胺衍生物的收率，从而降低2,2-二氟乙酰胺衍生物的合成成本。
进一步地，所述的溶剂为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、乙腈、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、环丁砜、N-甲基吡咯烷酮中的任意一种，优选碳酸二乙酯和环丁砜。
采用上述技术方案的有益效果：所述的溶剂选用对氟化钾溶解度较大的极性非质子性溶剂，增加氟化钾和2,2-二氯乙酰胺衍生物的接触机会，加快反应速度，提高反应得率。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种2,2-二氟乙酰胺衍生物的制备方法，本方法所选用的催化剂更易增加氟离子的亲核性，从而提高2,2-二氟乙酰胺衍生物的收率；并且其价格低廉，同时还可以在减压蒸馏提取2,2-二氟乙酰胺衍生物后将蒸馏剩余的催化剂重复使用，能有效降低生产成本。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种2,2-二氟乙酰胺衍生物的制备方法：以2,2-二氯乙酰胺衍生物为原料，在相转移催化剂N-[二(二乙基氨基)亚甲基]-N-乙基-乙烷卤化铵的作用下，按2,2-二氯乙酰胺衍生物：KF：催化剂＝1:(1-5):(0.01-0.2)的摩尔比例，经氟化钾在20-200℃下氟化生成2,2-二氟乙酰胺衍生物，粗2,2-二氟乙酰胺衍生物经过回流、过滤、减压蒸馏得到精2,2-二氟乙酰胺衍生物。
反应中控分析及产品结果分析采用气相色谱进行分析，色谱柱DB-5(30m*0.25mm*0.25u)，FID检测器，检测器温度250℃，进样器温度250℃，程序升温：初始温度60℃，10℃/min，终温250℃，分流比30:1。
本发明通过不同的2,2-二氯乙酰胺衍生物：KF：催化剂的摩尔比例、反应温度、反应时间、催化剂种类以及溶剂种类的实施例均得到了高收率的2,2-二氟乙酰胺衍生物。
实施例1
将N,N-二甲基-2,2-二氯乙酰胺(99％)1mol、环丁砜300ml、N-[二(二乙基氨基)亚甲基]-N-乙基-乙烷氯化铵0.017mol，氟化钾2.4mol加入到1000ml装有分水器、回流冷凝器的三口瓶中，升温到120℃，反应6小时，气相色谱检测反应液，当N,N-二甲基-2,2-二氯乙酰胺的含量降低到0.5％以下时，停止反应，降低温度到30℃左右过滤出氯化钾，有机相在50-180℃/20mmHg下有机相减压蒸馏得N,N-二甲基-2,2-二氟乙酰胺0.94mol，收率93％，剩余底料环丁砜和催化剂可循环套用。
采用气相色谱对产品N,N-二甲基-2,2-二氟乙酰胺分析，纯度98％。
实施例2
将N,N-二乙基-2,2-二氯乙酰胺(99％)1mol、碳酸二乙酯200ml、N-[二(二乙基氨基)亚甲基]-N-乙基-乙烷氯化铵0.02mol，氟化钾2.5mol加入到1000ml装有分水器、回流冷凝器的三口瓶中，升温到120℃，反应5小时，气相色谱检测反应液，当N,N-二乙基-2,2-二氯乙酰胺的含量降低到0.5％以下时，停止反应，降低温度到30℃左右过滤出氯化钾，有机相在50-180℃/20mmHg下有机相减压蒸馏得N,N-二乙基-2,2-二氟乙酰胺0.89mol，收率88％，剩余底料和催化剂可循环套用。
采用气相色谱对产品N,N-二乙基-2,2-二氟乙酰胺分析，纯度98.5％。
实施例3
将N,N-二异丙基-2,2-二氯乙酰胺(99％)1mol、二甲基甲酰胺350ml、N-[二(二乙基氨基)亚甲基]-N-乙基-乙烷碘化铵0.01mol，氟化钾2.2mol加入到1000ml装有分水器、回流冷凝器的三口瓶中，升温到100℃，反应10小时，气相色谱检测反应液，当N,N-二异丙基-2,2-二氯乙酰胺的含量降低到0.5％以下时，停止反应，降低温度到30℃左右过滤出氯化钾，有机相在50-180℃/20mmHg下有机相减压蒸馏得N,N-二异丙基-2,2-二氟乙酰胺0.91mol，收率90％，剩余底料和催化剂可循环套用。
采用气相色谱对产品N,N-二异丙基-2,2-二氟乙酰胺分析，纯度98.5％。
实施例4
将N-吗啉基-2,2-二氯乙酰胺(99％)1mol、N-甲基吡咯烷酮300ml、N-[二(二乙基氨基)亚甲基]-N-乙基-乙烷溴化铵0.015mol，氟化钾2.2mol加入到1000ml装有分水器、回流冷凝器的三口瓶中，升温到120℃，反应8小时，气相色谱检测反应液，当N-吗啉基-2,2-二氯乙酰胺的含量降低到0.5％以下时，停止反应，降低温度到30℃左右过滤出氯化钾，有机相在50-180℃/20mmHg下有机相减压蒸馏得N-吗啉基-2,2-二氟乙酰胺0.91mol，收率91％，剩余底料和催化剂可循环套用。
采用气相色谱对产品N-吗啉基-2,2-二氟乙酰胺分析，纯度99％。
实施例5
将N-吡咯-2,2-二氯乙酰胺(99％)1mol、二甲基乙酰胺250ml、N-[二(二乙基氨基)亚甲基]-N-乙基-乙烷氯化铵0.06mol，氟化钾2.2mol加入到1000ml装有分水器、回流冷凝器的三口瓶中，升温到140℃，反应8小时，气相色谱检测反应液，当N-吡咯-2,2-二氯乙酰胺的含量降低到0.5％以下时，停止反应，降低温度到30℃左右过滤出氯化钾，有机相在50-180℃/20mmHg下有机相减压蒸馏得N-吡咯-2,2-二氟乙酰胺0.97mol，收率96％，剩余底料和催化剂可循环套用。
采用气相色谱对产品N-吡咯-2,2-二氟乙酰胺分析，纯度98％。
实施例6
将N-吡咯-2,2-二氯乙酰胺(99％)1mol、环丁砜200ml、N-[二(二乙基氨基)亚甲基]-N-乙基-乙烷氯化铵0.05mol，氟化钾3mol加入到1000ml装有分水器、回流冷凝器的三口瓶中，升温到180℃，反应4小时，气相色谱检测反应液，当N-吡咯-2,2-二氯乙酰胺的含量降低到0.5％以下时，停止反应，降低温度到30℃左右过滤出氯化钾，有机相在50-180℃/20mmHg下有机相减压蒸馏得N-吡咯-2,2-二氟乙酰胺0.95mol，收率95％，剩余底料环丁砜和催化剂可循环套用。
采用气相色谱对产品N-吡咯-2,2-二氟乙酰胺分析，纯度99％。
实施例7
将N,N-二乙基-2,2-二氯乙酰胺(99％)1mol、环丁砜400ml、N-[二(二乙基氨基)亚甲基]-N-乙基-乙烷氟化铵0.01mol，氟化钾2mol加入到1000ml装有分水器、回流冷凝器的三口瓶中，升温到200℃，反应1小时，气相色谱检测反应液，当N,N-二乙基-2,2-二氯乙酰胺的含量降低到0.5％以下时，停止反应，降低温度到30℃左右过滤出氯化钾，有机相在50-180℃/20mmHg下有机相减压蒸馏得N,N-二乙基-2,2-二氟乙酰胺0.93mol，收率93％，剩余底料和催化剂可循环套用。
采用气相色谱对产品N,N-二乙基-2,2-二氟乙酰胺分析，纯度99％。
实施例8
将N,N-二乙基-2,2-二氯乙酰胺(99％)1mol、乙腈300ml、N-[二(二乙基氨基)亚甲基]-N-乙基-乙烷溴化铵0.15mol，氟化钾5mol加入到1000ml装有分水器、回流冷凝器的三口瓶中，升温到20℃，反应20小时，气相色谱检测反应液，当N,N-二乙基-2,2-二氯乙酰胺的含量降低到0.5％以下时，停止反应，降低温度到30℃左右过滤出氯化钾，有机相在50-180℃/20mmHg下有机相减压蒸馏得N,N-二乙基-2,2-二氟乙酰胺0.89mol，收率89％，剩余底料和催化剂可循环套用。
采用气相色谱对产品N,N-二乙基-2,2-二氟乙酰胺分析，纯度99％。
实施例9
将N-吗啉基-2,2-二氯乙酰胺(99％)1mol、碳酸二甲酯300ml、N-[二(二乙基氨基)亚甲基]-N-乙基-乙烷溴化铵0.2mol，氟化钾4mol加入到1000ml装有分水器、回流冷凝器的三口瓶中，升温到85℃，反应14小时，气相色谱检测反应液，当N,N-二乙基-2,2-二氯乙酰胺的含量降低到0.5％以下时，停止反应，降低温度到30℃左右过滤出氯化钾，有机相在50-180℃/20mmHg下有机相减压蒸馏得N,N-二乙基-2,2-二氟乙酰胺0.91mol，收率91％，剩余底料和催化剂可循环套用。
采用气相色谱对产品N,N-二乙基-2,2-二氟乙酰胺分析，纯度99％。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种2,2-二氟乙酰胺衍生物的制备方法，其特征在于，将2,2-二氯乙酰胺衍生物在催化剂N-[二(二乙基氨基)亚甲基]-N-乙基-乙烷卤化铵和有机溶剂的作用下，与氟化钾发生反应生成2,2-二氟乙酰胺衍生物：
Figure FDA0001928392550000011
2.根据权利要求1所述的一种2,2-二氟乙酰胺衍生物的制备方法，其特征在于，所述2,2-二氯乙酰胺衍生物、所述KF、所述催化剂的摩尔配比为1:(1-5):(0.01-0.2)。
3.根据权利要求1所述的一种2,2-二氟乙酰胺衍生物的制备方法，其特征在于，所述2,2-二氯乙酰胺衍生物、所述KF、所述催化剂的摩尔配比为1:(1-3):(0.05-0.1)。
4.根据权利要求3所述的一种2,2-二氟乙酰胺衍生物的制备方法，其特征在于，所述反应的温度为25-200℃。
5.根据权利要求4所述的一种2,2-二氟乙酰胺衍生物的制备方法，其特征在于，所述的反应时间为1-20小时。
6.根据权利要求1-5任一所述的一种2,2-二氟乙酰胺衍生物的制备方法，其特征在于，所述通式(I)和通式(II)中的R基团为N(CH3)2，N(C2H5)2，N(n-C3H7)2，N(i-C3H7)2，C4H5N，C4H9NO中的任意一种。
7.根据权利要求1-5任一所述的一种2,2-二氟乙酰胺衍生物的制备方法，其特征在于，所述的催化剂N-[二(二乙基氨基)亚甲基]-N-乙基-乙烷卤化铵中的卤离子为氟、氯、溴、碘中的任意一种。
8.根据权利要求1-5任一所述的一种2,2-二氟乙酰胺衍生物的制备方法，其特征在于，所述的溶剂为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、乙腈、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、环丁砜、N-甲基吡咯烷酮中的任意一种。
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