CN112574039A - 一种二氟乙酰乙酸乙酯的合成方法 - Google Patents

一种二氟乙酰乙酸乙酯的合成方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种二氟乙酰乙酸乙酯的合成方法，该方法包括以下步骤：以二氟乙酸乙酯和乙酸乙酯为起始原料，通入固体碱催化剂固定床进行反应，得到二氟乙酰乙酸乙酯，固体碱催化剂为负载固体碱的介孔分子筛MCM‑41，固体碱包括有机碱和无机碱。本发明的合成方法具有反应效率高，收率高，生产成本低，工艺绿色环保等优点。

Description

一种二氟乙酰乙酸乙酯的合成方法
技术领域
本发明属于精细化工产品制备技术领域，具体涉及一种二氟乙酰乙酸乙酯的合成方法。
背景技术
二氟乙酰乙酸乙酯被大量用来环合制备含二氟甲基的吡唑、嘧啶、吡啶、噻唑等杂环衍生物，是重要的医药或农药中间体，特别是中间体3-二氟甲基-1-甲基-1H-吡唑-4-羧酸，可用来制备多种琥珀酸脱氢酶抑制剂(SDHI)类杀菌剂，如氟唑菌酰胺、联苯吡菌胺等。
二氟乙酰乙酸乙酯的合成方法一般以二氟乙酸乙酯与乙酸乙酯为起始原料在碱性催化剂作用下发生克莱森缩合反应得到目标产物。目前有较多专利文献报道了以二氟乙酸乙酯和乙酸乙酯在醇钠的作用下制备二氟乙酰乙酸乙酯。如专利文献WO2013118071，采用乙醇钠为催化剂，40-65℃反应，反应结束后经酸化、萃取、干燥、精馏，得到产品二氟乙酰乙酸乙酯。该方法采用乙醇钠为催化剂，操作较为繁琐，收率较低，离工业化生产有一定的差距。专利文献CN1968934A介绍了采用氢化钠为催化剂，30-70℃下反应，反应结束后，水洗、分层、干燥、蒸馏，得到二氟乙酰乙酸乙酯产品。该方法采用氢化钠为催化剂，在反应过程中有氢气释放，存在较大的安全隐患，不利于工业化生产。J.M.Dolene等报道采用锌为催化剂，以乙醚为溶剂合成目标产物，收率可达到88％。但该方法催化成本较高，而且采用乙醚为溶剂，安全性差，显然不适合工业化生产。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种催化效果好、收率高、无需溶剂、成本低、对环境友好的二氟乙酰乙酸乙酯的合成方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案。
一种二氟乙酰乙酸乙酯的合成方法，包括以下步骤：以二氟乙酸乙酯和乙酸乙酯为起始原料，通入固体碱催化剂固定床进行反应，得到二氟乙酰乙酸乙酯；所述固体碱催化剂为负载固体碱的介孔分子筛MCM-41，所述固体碱包括有机碱和无机碱。
上述的二氟乙酰乙酸乙酯的合成方法，优选的，所述有机碱包括叔丁醇钠、叔丁醇钾和四乙基氢氧化铵中的一种或多种，所述无机碱包括氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或两种。
上述的二氟乙酰乙酸乙酯的合成方法，优选的，所述负载固体碱的介孔分子筛MCM-41的制备过程如下：将有机碱与无机碱溶于水中，加入介孔分子筛MCM-41，陈化，然后于100℃～120℃下进行恒温油浴蒸干，再于400℃～800℃下焙烧，得到负载固体碱的介孔分子筛MCM-41。
上述的二氟乙酰乙酸乙酯的合成方法，优选的，所述负载固体碱的介孔分子筛MCM-41的制备过程中，所述有机碱与无机碱的质量比为1∶0.2～5，所述固体碱与介孔分子筛MCM-41的质量比为0.01～0.5∶1。
上述的二氟乙酰乙酸乙酯的合成方法，优选的，所述有机碱与无机碱溶于水后搅拌0.5h～3h，加入介孔分子筛MCM-41后陈化1h～24h，所述焙烧的时间为1h～10h。
上述的二氟乙酰乙酸乙酯的合成方法，优选的，所述反应的温度为30℃～70℃，体积空速为1h-1～10h-1。
上述的二氟乙酰乙酸乙酯的合成方法，优选的，所述二氟乙酸乙酯与乙酸乙酯为连续进料，所述二氟乙酸乙酯与乙酸乙酯的进料摩尔比为1∶1～10。
上述的二氟乙酰乙酸乙酯的合成方法，优选的，所述反应后还包括后处理，所述后处理包括酸化和精馏。
上述的二氟乙酰乙酸乙酯的合成方法，优选的，所述固体碱催化剂固定床的数量为两个，两个固体碱催化剂固定床采用并联方式连接。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明采用固体碱催化剂催化合成二氟乙酰乙酸乙酯，有利于提高催化效果和反应效率，简化了操作流程，由于无需使用溶剂，大幅降低了成本，且对环境友好。固定化固体碱的结构简单，单位体积内催化剂量大，可大大提高生产效率，有利于工业大生产。另外，采用无机碱加有机碱负载于介孔分子筛MCM-41，比表面积大，水热稳定好，经试验证实对二氟乙酸乙酯和乙酸乙酯缩合反应具有很好的效果。负载固体碱的介孔分子筛MCM-41可以再生，从而可提高负载固体碱的介孔分子筛MCM-41的利用效率，降低了生产成本，工艺绿色环保。
(2)采用两个固体碱催化剂固定床并联的方式，可交替使用，实现连续化操作。
具体实施方式
以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。如无特别说明，以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。
实施例1
一种本发明的二氟乙酰乙酸乙酯的合成方法，包括以下步骤：
(1)将1.5g叔丁醇钾、1.5g氢氧化钠溶于100g水中搅拌0.5h，加入30g介孔分子筛MCM-41陈化24h，然后于105℃恒温油浴蒸干，再于500℃焙烧10h，得到负载固体碱的介孔分子筛MCM-41原粉，即固体碱催化剂，将该固体碱催化剂置于固定床反应器中，得到固体碱催化剂固定床。
(2)用计量泵分别将二氟乙酸乙酯与乙酸乙酯连续通入固体碱催化剂固定床进行反应，二氟乙酸乙酯的通入速度为0.1mol/min，乙酸乙酯的通入速度为0.2mol/min，反应温度50℃，反应后，将反应液进行酸化、精馏等后处理，得到二氟乙酰乙酸乙酯产品，收率约为88.5％。
实施例2
一种本发明的二氟乙酰乙酸乙酯的合成方法，包括以下步骤：
(1)准备固体碱催化剂固定床，固体碱催化剂的制备过程同实施例1。
(2)用计量泵分别将二氟乙酸乙酯与乙酸乙酯连续通入固体碱催化剂固定床进行反应，二氟乙酸乙酯通入速度为0.1mol/min，乙酸乙酯通入速度为0.3mol/min，反应温度60℃，所得反应液经酸化、精馏等后处理，得到二氟乙酰乙酸乙酯产品，收率约为90.0％。
实施例3
一种本发明的二氟乙酰乙酸乙酯的合成方法，包括以下步骤：
(1)准备固体碱催化剂固定床，固体碱催化剂的制备过程同实施例1。
(2)用计量泵分别将二氟乙酸乙酯与乙酸乙酯连续通入固体碱催化剂固定床进行反应，二氟乙酸乙酯通入速度为0.1mol/min，乙酸乙酯通入速度为0.6mol/min，反应温度70℃，所得反应液经酸化、精馏等后处理，得到二氟乙酰乙酸乙酯产品，收率约为89.5％。
对比例1
一种二氟乙酰乙酸乙酯的合成方法，与实施例3的合成方法基本相同，区别仅在于：固体碱为3g氢氧化钠，不含有机碱，得到的二氟乙酰乙酸乙酯产品的收率约为80.3％。
实施例4
一种本发明的二氟乙酰乙酸乙酯的合成方法，包括以下步骤：
(1)将1.0g叔丁醇钾、1.0g叔丁醇钠、1.0g氢氧化钾组分溶于100g水中搅拌0.5h，再加入30g介孔分子筛MCM-41陈化24h，于105℃恒温油浴蒸干，再于500℃焙烧10h，得到负载固体碱的介孔分子筛MCM-41原粉，将该固体碱催化剂置于固定床反应器中，得到固体碱催化剂固定床。
(2)将二氟乙酸乙酯与乙酸乙酯连续通入固体碱催化剂固定床进行反应，二氟乙酸乙酯通入速度为0.1mol/min，乙酸乙酯通入速度为0.3mol/min，反应温度50℃，所得反应液经酸化、精馏等后处理，得到二氟乙酰乙酸乙酯产品，收率约为89.0％。
实施例5
一种本发明的二氟乙酰乙酸乙酯的合成方法，包括以下步骤：
(1)准备固体碱催化剂固定床，固体碱催化剂的制备过程同实施例4。
(2)用计量泵分别将二氟乙酸乙酯与乙酸乙酯连续通入固体碱催化剂固定床进行反应，二氟乙酸乙酯通入速度为0.1mol/min，乙酸乙酯通入速度为0.5mol/min，反应温度60℃，所得反应液经酸化、精馏等后处理，得到二氟乙酰乙酸乙酯产品，收率约为90.8％。
实施例6
一种本发明的二氟乙酰乙酸乙酯的合成方法，包括以下步骤：
(1)准备固体碱催化剂固定床，固体碱催化剂的制备过程同实施例4。
(2)用计量泵分别将二氟乙酸乙酯与乙酸乙酯连续通入固体碱催化剂固定床进行反应，二氟乙酸乙酯通入速度为0.1mol/min，乙酸乙酯通入速度为0.7mol/min，反应温度70℃，所得反应液经酸化、精馏等后处理，得到二氟乙酰乙酸乙酯产品，收率约87.5％。
实施例7
一种本发明的二氟乙酰乙酸乙酯的合成方法，包括以下步骤：
(1)将1.0g叔丁醇钾、1.0g四乙基氢氧化铵、1.0g氢氧化钠、1.0g氢氧化钾组分溶于100g水中搅拌0.5h，再加入30g介孔分子筛MCM-41陈化24h，于105℃恒温油浴蒸干，再于500℃焙烧10h，得到负载固体碱的介孔分子筛MCM-41，将该固体碱催化剂置于固定床反应器中，得到固体碱催化剂固定床。
(2)用计量泵分别将二氟乙酸乙酯与乙酸乙酯连续通入固体碱催化剂固定床进行反应，二氟乙酸乙酯通入速度为0.1mol/min，乙酸乙酯通入速度为0.3mol/min，反应温度50℃。所得反应液经酸化、精馏等后处理，得到二氟乙酰乙酸乙酯产品，收率约为89.7％。
实施例8
一种本发明的二氟乙酰乙酸乙酯的合成方法，包括以下步骤：
(1)准备固体碱催化剂固定床，固体碱催化剂的制备过程同实施例7。
(2)用计量泵分别将二氟乙酸乙酯与乙酸乙酯连续通入固体碱催化剂固定床进行反应，二氟乙酸乙酯通入速度为0.1mol/min，乙酸乙酯通入速度为0.3mol/min，反应温度65℃，所得反应液经酸化、精馏等后处理，得到二氟乙酰乙酸乙酯产品，收率约为91.2％。
实施例9
一种本发明的二氟乙酰乙酸乙酯的合成方法，包括以下步骤：
(1)准备固体碱催化剂固定床，固体碱催化剂的制备过程同实施例7。
(2)用计量泵分别将二氟乙酸乙酯与乙酸乙酯连续通入固体碱催化剂固定床进行反应，二氟乙酸乙酯通入速度为0.1mol/min，乙酸乙酯通入速度为0.6mol/min，反应温度70℃，所得反应液经酸化、精馏等后处理，得到二氟乙酰乙酸乙酯产品，收率约88.9％。
以上各实施例中，固体碱催化剂固定床可以设置为两个，两个固体碱催化剂固定床以并联的方式连接，可交替使用，每个固体碱催化剂固定床上设有阀，二氟乙酸乙酯与乙酸乙酯先分别连续地通入一个固体碱催化剂固定床中进行合成反应，一定时间后，可根据需要切换到另一个固体碱催化剂固定床中进行合成反应，可更为有效地保持反应的连续性、保持高收率，同时使固体碱催化剂固定床的维护时间不占用生产时间，节约成本。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种二氟乙酰乙酸乙酯的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：以二氟乙酸乙酯和乙酸乙酯为起始原料，通入固体碱催化剂固定床进行反应，得到二氟乙酰乙酸乙酯；所述固体碱催化剂为负载固体碱的介孔分子筛MCM-41，所述固体碱包括有机碱和无机碱。
2.根据权利要求1所述的二氟乙酰乙酸乙酯的合成方法，其特征在于，所述有机碱包括叔丁醇钠、叔丁醇钾和四乙基氢氧化铵中的一种或多种，所述无机碱包括氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或两种。
3.根据权利要求2所述的二氟乙酰乙酸乙酯的合成方法，其特征在于，所述负载固体碱的介孔分子筛MCM-41的制备过程如下：将有机碱与无机碱溶于水中，加入介孔分子筛MCM-41，陈化，然后于100℃～120℃下进行恒温油浴蒸干，再于400℃～800℃下焙烧，得到负载固体碱的介孔分子筛MCM-41。
4.根据权利要求3所述的二氟乙酰乙酸乙酯的合成方法，其特征在于，所述负载固体碱的介孔分子筛MCM-41的制备过程中，所述有机碱与无机碱的质量比为1∶0.2～5，所述固体碱与介孔分子筛MCM-41的质量比为0.01～0.5∶1。
5.根据权利要求3所述的二氟乙酰乙酸乙酯的合成方法，其特征在于，所述有机碱与无机碱溶于水后搅拌0.5h～3h，加入介孔分子筛MCM-41后陈化1h～24h，所述焙烧的时间为1h～10h。
6.根据权利要求1所述的二氟乙酰乙酸乙酯的合成方法，其特征在于，所述反应的温度为30℃～70℃，体积空速为1h-1～10h-1。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的二氟乙酰乙酸乙酯的合成方法，其特征在于，所述二氟乙酸乙酯与乙酸乙酯为连续进料，所述二氟乙酸乙酯与乙酸乙酯的进料摩尔比为1∶1～10。
8.根据权利要求1～6中任一项所述的二氟乙酰乙酸乙酯的合成方法，其特征在于，所述反应后还包括后处理，所述后处理包括酸化和精馏。
9.根据权利要求1～6中任一项所述的二氟乙酰乙酸乙酯的合成方法，其特征在于，所述固体碱催化剂固定床的数量为两个，两个固体碱催化剂固定床采用并联方式连接。
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