CN113636926A - 一种二氟乙酸的合成工艺 - Google Patents

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杨露
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王文
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Abstract

本发明公开了一种二氟乙酸的合成工艺，包括以下步骤：在在干燥的反应容器内加入二烷基胺、第一有机溶剂和体积浓度为10~40%碱液，滴加二氯乙酰氯，滴加完毕后保温搅拌，有机相减压脱溶浓缩，得到二氯乙酰二烷基胺；向另一反应容器内加入氟化钾、第二有机溶剂和二氯乙酰二烷基胺，所述氟化钾、溶剂二甘醇和二氯乙酰二烷基胺的摩尔比为3：5：1，保温搅拌，得到二氟乙酰二烷基胺；将等质量的二氟乙酰二烷基胺和体积浓度为10~30%碱液混合，回流反应4~10h，蒸馏回收二氯乙酰二烷基胺，蒸馏后釜底液加入盐酸调节pH=1，再次蒸馏得到二氟乙酸。

Description

一种二氟乙酸的合成工艺
技术领域
本发明涉及精细化工技术领域，特别是涉及一种二氟乙酸的合成工艺。
背景技术
二氟乙酸及其衍生物是一类重要的精细化工中间体，因它们的分子中含有二氟亚甲基活性基团，引入后通常会赋予化合物新的生物活性。尤其是二氟乙酸，作为一种基础的含二氟甲基精细化工中间体，在催化剂、医药、农药、新材料合成中具有广泛的应用，例如其不仅可以用来合成二氟乙酸乙酯、二氟乙醇等，还可用作合成二氟吡唑类杀菌剂(Bixafen) 、二氟代酮类抑制剂( Difluorostaone) 等。因此，开发出一种合成路线简单、操作便捷的工艺合成二氟乙酸具有重要的意义。
检索了二氟乙酸的合成方法，根据原料和反应类型的差异主要可以分为以下几类。
合成方法1、以四氟乙烯为原料：Coffman D 等人报道了四氟乙烯和亚硫酸氢钠加成，生成了四氟乙磺酸钠和二氟乙酸钠，其中的二氟乙酸钠经酸化后即得二氟乙酸，然而副产物四氟乙磺酸钠吸水分解产生二氧化硫、氟化氢等气体。
合成方法2、以卤代乙烷为原料。日本旭硝子公司的 Oharu K 和 Kumai 报道了一种氧 化卤代乙烷制备二氟醋酸的方法。然而反应过程中需要使用光催化，工业化受限。
合成方法3、以三氟氯乙烯为原料：Tolman V报道了一种以三氟氯乙烯为原料，经酰胺化、氟化、水解制备二氟乙酸，然而三氟氯乙烯危险性大，反应过程中还需使用高压设备。
合成方法4、以二氯乙酰氯为原料：日本旭硝子公司的 Kumai S 等人报道了一种以二氯乙酰氯为原料，经酰胺化、氟化和水解反应制备二氟醋酸的方法。该方法以约3当量的二乙胺为原料和缚酸剂得到二氟乙酰二乙胺，显然，本方法虽然较方法3安全、简洁，但是合成过程不可避免产生大量二乙胺盐酸盐三废，且水解后回收的含水二乙胺还需纯化后才能继续使用，不利于工业化生产。
显然，通过酰化、氟化、水解三步制备二氟乙酸的工艺相对简洁和易操作。鉴于此，本发明提供了一种二氟乙酸的合成工艺，新的工艺对酰胺化工艺进行了创新，实现了含水有机胺的回收套用，相比方法3和4原料和三废量大大减少、且省去了回收有机胺的后处理，具有较大的工业化生产价值。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种二氟乙酸的合成工艺，本发明对酰胺化工艺进行了创新，实现了含水有机胺的回收套用，原料和三废量大大减少、且省去了回收有机胺的后处理，具有较大的工业化生产价值。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种二氟乙酸的合成工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤（1）：在干燥的反应容器内加入二烷基胺、第一有机溶剂和体积浓度为10~40%碱液，滴加二氯乙酰氯，所述二烷基胺、有机溶剂、碱液和二氯乙酰氯的摩尔比为1.0：2.0~7.2：1.0~1.:5：1.0；滴加完毕后保温搅拌，有机相减压脱溶浓缩，得到二氯乙酰二烷基胺；
步骤（2）：向另一反应容器内加入氟化钾、第二有机溶剂和二氯乙酰二烷基胺，所述氟化钾、溶剂二甘醇和二氯乙酰二烷基胺的摩尔比为3：5：1，保温搅拌，得到二氟乙酰二烷基胺；
步骤（3）：将等质量的二氟乙酰二烷基胺和体积浓度为10~30%碱液混合，回流反应4~10h，蒸馏回收二氯乙酰二烷基胺，蒸馏后釜底液加入盐酸调节pH=1，再次蒸馏得到二氟乙酸。
优选的，所述步骤（1）中二烷基胺为N-甲基甲胺或N-乙基乙胺或二异丙胺。
优选的，所述步骤（1）中第一有机溶剂采用甲苯或二氯乙烷或甲基叔丁基醚或正庚烷或正丁醚。
优选的，所述步骤（1）和步骤（2）中碱液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液或碳酸钠溶液。
优选的，所述步骤（1）中滴加时缓速滴加，使得反应容器内温度保持在0~30℃。
优选的，所述步骤（1）搅拌转速为100~400转/min，所述搅拌时间为10~30min。
优选的，所述步骤（1）中碱压浓缩时负压为0.092MPa，温度为50℃。
优选的，所述步骤（2）中第二有机溶剂为DMF或NMP或乙二醇或二乙二醇二甲醚或二乙二醇乙醚。
优选的，所述步骤（2）搅拌转速为100~400转/min，所述搅拌时间为4~8h，所述温度为130~150℃。
本发明的优点是：
本发明提出了一种二氟乙酸的合成工艺，以液碱替代二烷基胺作为缚酸剂，在保证二氟乙酸收率的同时，酰胺化反应中将二烷基胺的用量降低至1.0当量，合成工艺不仅显著减少了二烷基胺投料量、降低生产成本、避免大量二烷基铵盐酸盐的产生，而且反应体系还对水兼容，对于含水二烷基胺则不再需要额外除水，大大简化了工艺操作流程；同时实现了含水有机胺的回收套用，原料和三废量大大减少、且省去了回收有机胺的后处理，具有较大的工业化生产价值。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中，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。
实施例1
步骤（1）在2000ml干燥的烧瓶中加入N-甲基甲胺1.5mol、甲苯3.0mol和10% 的氢氧化钠溶液1.5mol，0~10℃下滴加二氯乙酰氯1.5mol，滴加完毕保温搅拌20min，搅拌转数为300转/min。抽滤分层，有机相减压脱溶浓缩，减压脱溶时负压为0.092MPa，温度为50℃，得到N，N-二甲基二氯乙酰胺1.37mol。
步骤（2）向1000ml烧瓶中加入氟化钾（KF）1.5mol、溶剂二甘醇2.5mol和 N，N-二甲基二氯乙酰胺0.5mol在130℃保温4h，蒸馏浓缩得N，N-二甲基二氟乙酰胺0.38mol。
步骤（3）将N，N-二甲基二氟乙酰胺0.38mol和10%的氢氧化钠水溶液0.38mol混合，回流反应4h，先蒸馏回收二乙胺（含量为95.5%，可以直接用于步骤（1）反应套用），蒸馏后釜底液加入等当量得盐酸调节pH=1，蒸馏得到二氟乙酸0.35mol。
实施例2
步骤（1）在1000ml干燥的烧瓶中加入N-乙基乙胺0.5mol、甲苯2mol和20% 的氢氧化钾溶液0.6mol，10~20℃下滴加二氯乙酰氯0.5mol，滴加完毕保温搅拌10min，搅拌转数为100转/min。抽滤分层，有机相减压脱溶浓缩，减压脱溶时负压为0.092MPa，温度为50℃，得到N，N-二乙基二氯乙酰胺0.48mol。
步骤（2）向1000ml烧瓶中加入氟化钾（KF）1.5mol、溶剂N，N-二甲基甲酰胺（DMF）2.5mol和N，N-二乙基二氯乙酰胺0.45mol在140℃保温6h，蒸馏浓缩得N，N-二乙基二氟乙酰胺0.39mol。
步骤（3）将N，N-二乙基二氟乙酰胺0.39mol和20% 的氢氧化钾溶液0.39mol混合，回流反应7h，先蒸馏回收二乙胺（含量为95.1%，可以直接用于步骤（1）反应套用），蒸馏后釜底液加入等当量得盐酸调节pH=1，蒸馏得到二氟乙酸0.38mol。
实施例3
步骤（1）在1000ml干燥的烧瓶中加入N-乙基乙胺0.55mol、甲基叔丁基醚3mol和30%的碳酸钠溶液0.75mol，20~30℃下滴加二氯乙酰氯0.55mol，滴加完毕保温搅拌30min，搅拌转速为400转/min。抽滤分层，有机相减压脱溶浓缩，减压脱溶浓缩时负压为0.092MPa，温度为50℃，得到0.48N，N-二乙基二氯乙酰胺0.528mol。
步骤（2）向1000ml烧瓶中加入氟化钾（KF）1.5mol、溶剂N-甲基吡咯烷酮（NMP）2.5mol和N，N-二乙基二氯乙酰胺0.5mol在150℃保温8h，蒸馏浓缩得N，N-二乙基二氟乙酰胺0.44mol。
步骤（3）将N，N-二乙基二氟乙酰胺0.44mol和30%的碳酸钠溶液0.44mol混合，回流反应10h，先蒸馏回收二乙胺（含量为95.1%，可以直接用于步骤（1）反应套用），蒸馏后釜底液加入等当量得盐酸调节pH=1，蒸馏得到二氟乙酸0.42mol。
实施例4
步骤（1）在2000ml干燥的烧瓶中加入二异丙胺1.89mol、正庚烷6.3mol和40%的氢氧化钠溶液2.04mol，10~20℃下滴加二氯乙酰氯1.89mol，滴加完毕保温搅拌20min，搅拌转速为200转/min。抽滤分层，有机相减压脱溶浓缩，减压脱溶浓缩时负压为0.092MPa，温度为50℃，得到N，N-二异丙基二氯乙酰胺1.57mol。
步骤（2）向1000ml烧瓶中加入氟化钾（KF）1.5mol、溶剂二乙二醇二甲醚2.5mol和N，N-二异丙基二氯乙酰胺0.5mol在150℃保温5h，蒸馏浓缩得N，N-二异丙基二氟乙酰胺0.36mol。
步骤3、将N，N-二异丙基二氟乙酰胺0.36mol和15%的氢氧化钠溶液0.36mol混合，回流反应8h，先蒸馏回收二乙胺（含量为93.7%，可以直接用于步骤（1）反应套用），蒸馏后釜底液加入等当量得盐酸调节pH=1，蒸馏得到二氟乙酸0.31mol。
实施例5
步骤（1）在2000ml干燥的烧瓶中加入二异丙胺1.0mol、正丁醚4.03mol和40%的氢氧化钠溶液1.3mol，10~20℃下滴加二氯乙酰氯1.5mol，滴加完毕保温搅拌20min，搅拌转速为50转/min。抽滤分层，有机相减压脱溶浓缩，减压脱溶浓缩时负压为0.092MPa，温度为50℃，得到N，N-二异丙基二氯乙酰胺1.32mol。
步骤（2）向1000ml烧瓶中加入氟化钾（KF）2mol、溶剂二乙二醇乙醚3mol和N，N-二异丙基二氯乙酰胺0.5mol在150℃保温5h，蒸馏浓缩得N，N-二异丙基二氟乙酰胺0.41mol。
步骤（3）将N，N-二异丙基二氟乙酰胺0.41mol和40%的氢氧化钠溶液0.41mol混合，回流反应11h，先蒸馏回收二乙胺（含量为93.7%，可以直接用于步骤（1）反应套用），蒸馏后釜底液加入等当量得盐酸调节pH=1，蒸馏得到二氟乙酸0.39mol。
实施例6
步骤（1）在2000ml干燥的烧瓶中加入N-甲基甲胺1.5mol、甲苯4.0mol和10% 的氢氧化钠溶液1.3mol，0~10℃下滴加二氯乙酰氯1.0mol，滴加完毕保温搅拌20min，搅拌转速为500转/min。抽滤分层，有机相减压脱溶浓缩，减压脱溶浓缩时负压为0.092MPa，温度为50℃，得到N，N-二甲基二氯乙酰胺0.86mol。
步骤（2）向1000ml烧瓶中加入氟化钾（KF）1mol、溶剂二乙二醇乙醚2mol和N，N-二异丙基二氯乙酰胺0.5mol在150℃保温5h，蒸馏浓缩得N，N-二异丙基二氟乙酰胺0.43mol。
步骤（3）将N，N-二异丙基二氟乙酰胺0.43mol和40%的氢氧化钠溶液0.43mol混合，回流反应3h，先蒸馏回收二乙胺（含量为93.7%，可以直接用于步骤（1）反应套用），蒸馏后釜底液加入等当量得盐酸调节pH=1，蒸馏得到二氟乙酸0.39mol。
对实施例1~6所得产品进行测试，测试项目及方法为：产物二氟乙酸用液相色谱测定，液相峰面积即为其纯度，利用纯度计算收率。
测试结果如表1：
表1 产品测试结果
测试项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
纯度（%） 91.50 96.25 97.08 90.11 89.94 92.44
收率（%） 91.65 94.70 95.12 86.56 85.37 91.29
从上表可以看出，使用不同二烷基胺，二氟乙酸收率各不相同，实施例2、3中二氟乙酸收率为95%左右；以液碱替代二烷基胺作为缚酸剂，使得二乙胺用量减少，并且反应过程中二乙胺可用于回收套用，减少了三废处理流程，也大大降低了生产成本。
综上所述，本领域的普通技术人员阅读本发明文件后，根据本发明的技术方案和技术构思无需创造性脑力劳动而作出的其他各种相应的变换方案，均属于本发明所保护的范围。

Claims (9)

1.一种二氟乙酸的合成工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤（1）：在干燥的反应容器内加入二烷基胺、第一有机溶剂和体积浓度为10~40%碱液，滴加二氯乙酰氯，所述二烷基胺、有机溶剂、碱液和二氯乙酰氯的摩尔比为1.0：2.0~7.2：1.0~1.:5：1.0；滴加完毕后保温搅拌，有机相减压脱溶浓缩，得到二氯乙酰二烷基胺；
步骤（2）：向另一反应容器内加入氟化钾、第二有机溶剂和二氯乙酰二烷基胺，所述氟化钾、溶剂二甘醇和二氯乙酰二烷基胺的摩尔比为3：5：1，保温搅拌，得到二氟乙酰二烷基胺；
步骤（3）：将等质量的二氟乙酰二烷基胺和体积浓度为10~30%碱液混合，回流反应4~10h，蒸馏回收二氯乙酰二烷基胺，蒸馏后釜底液加入盐酸调节pH=1，再次蒸馏得到二氟乙酸。
2.根据权利要求1所述的一种二氟乙酸的合成工艺，其特征在于：所述步骤（1）中二烷基胺为N-甲基甲胺或N-乙基乙胺或二异丙胺。
3.根据权利要求1所述的一种二氟乙酸的合成工艺，其特征在于：所述步骤（1）中第一有机溶剂采用甲苯或二氯乙烷或甲基叔丁基醚或正庚烷或正丁醚。
4.根据权利要求1所述的一种二氟乙酸的合成工艺，其特征在于：所述步骤（1）和步骤（2）中碱液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液或碳酸钠溶液。
5.根据权利要求1所述的一种二氟乙酸的合成工艺，其特征在于：所述步骤（1）中滴加时缓速滴加，使得反应容器内温度保持在0~30℃。
6.根据权利要求1所述的一种二氟乙酸的合成工艺，其特征在于：所述步骤（1）搅拌转速为100~400转/min，所述搅拌时间为10~30min。
7.根据权利要求1所述的一种二氟乙酸的合成工艺，其特征在于：所述步骤（1）中碱压浓缩时负压为0.092MPa，温度为50℃。
8.根据权利要求1所述的一种二氟乙酸的合成工艺，其特征在于：所述步骤（2）中第二有机溶剂为DMF或NMP或乙二醇或二乙二醇二甲醚或二乙二醇乙醚。
9.根据权利要求1所述的一种二氟乙酸的合成工艺，其特征在于：所述步骤（2）搅拌转速为100~400转/min，所述搅拌时间为4~8h，所述温度为130~150℃。
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