CN1180347A - 氟甲基1,1,1,3,3,3-六氟异丙醚的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种新的生产氟甲基1,1,1,3,3,3-六氟异丙醚的方法。这种生产氟甲基1,1,1,3,3,3-六氟异丙醚的方法是通过将下列通式(1)表示的聚醚与含有氟化氢和促进剂的介质接触,R1O(CH2O)nR2(1),式中,R1和R2各自为氢、C1-C10烷基或卤代烷基,其中卤素是氟、氯或溴,n是1—10的整数,而且R1和R2不同时为氢。
Description
技术领域
本发明涉及氟甲基1,1,1,3,3,3-六氟异丙醚的生产方法,该化合物被广泛地用作药物和农用化学产品或其中间体。
背景技术
作为生产氟甲基1,1,1,3,3,3-六氟异丙醚的方法,已知的有这样的方法,其中加热浓硫酸、氟化氢、多聚甲醛和1,1,1,3,3,3-六氟异丙醇(以下称为“HFIPA”)的混合物,然后,捕集生成的气体(美国专利No.4,469,898);另一种方法,其中将三噁烷加至氟化氢中,然后再加入HFIPA(JP-T-7-502307);以及其他方法。但是,或者产生了各种聚醚作为副产物,或者它们的产率非常低。这些聚醚通过蒸馏从氟甲基1,1,1,3,3,3-六氟异丙醚中分离出来,然后被弃去。
此外,还知道一种方法,其中将氯甲基-1,1,1,3,3,3-六氟异丙醚在高温高压下用氟化钾进行氟化。然而,这种反应条件苛刻,而且产率仅60%。
发明的揭示
本发明人研究了一种用甲醛或其聚合物高产率地生产氟甲基1,1,1,3,3,3-六氟异丙醚的方法。用这种方法,我们发现,可以用通式(1)表示的聚醚生成氟甲基1,1,1,3,3,3-六氟异丙醚:
R1O(CH2O)nR2 (1)
其中,R1和R2各自为氢、C1-C10烷基或卤代烷基(卤素是氟、氯或溴),n是1-10的整数,而且R1和R2不同时为氢。这样,我们完成了本发明。
即,本发明提供了一种生产氟甲基1,1,1,3,3,3-六氟异丙醚的方法,它通过用通式(1)表示的聚醚与含有氟化氢和促进剂(accelerant)的介质接触,
R1O(CH2O)nR2 (1)
其中,R1、R2和n如上所述。
此外,本发明提供了一种生产氟甲基1,1,1,3,3,3-六氟异丙醚的方法,它通过用通式(1)表示的聚醚和任选的1,1,1,3,3,3-六氟异丙醇与含有氟化氢、促进剂和任选的甲醛的介质相接触。
R1和R2的具体例子是烷基,如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、己基、庚基、和辛基,以及残基,该残基是它们的异构体,尽管没有被具体列出。
此外,卤代烷基(其中,用氟和/或氯取代这些烷基中的至少一个氢原子)的具体例子是,氟甲基、二氟甲基、三氟甲基、氟乙基、二氟乙基、1-氟异丙基、1,1-二氟异丙基、1,1,1-三氟异丙基、1,1,1,2-四氟异丙基、五氟异丙基、六氟异丙基等。
特别优选的是,R1和R2中至少一个是氟甲基或六氟异丙基。
聚氧化亚甲基在通式中以直链形式表示,但是它可以是环状的。氧化亚甲基的单元数目(n)没有必要特别限定。然而,如果太大,那么在使用本发明方法时,其作用会变得基本上类似甲醛聚合物的作用。这样必须增加下面所述的HFIPA的加入数量。于是,使用通式(1)的聚醚就没有太大的意义。
优选用于本发明方法的通式(1)聚醚的具体例子是:
(CF3)2CHO(CH2O)nCH(CF3)2,其中n是1-10的整数,
(CF3)2CHO(CH2O)nCH2F,其中n是1-10的整数,和
(CF3)2CHO(CH2O)nCH3,其中n是1-10的整数。
特别优选的是:
(CF3)2CHO(CH2O)aCH(CF3)2,其中a是1-7的整数,
(CF3)2CHO(CH2O)bCH2F,其中b是1-6的整数,和
(CF3)2CHO(CH2O)cCH3,其中c是1-4的整数。
此外,这些聚醚可以处于混合物形式。
生产通式(1)聚醚的方法不受限制,其生产方法被非限制性地列举如下。
(a)在脱水剂如硫酸存在下,将通式R3-OH表示的醇,其中R3是C1-C10烷基或卤代烷基(卤素是氟、氯或溴),与甲醛或其聚合物反应,从而获得R3O(CH2O)nR4,其中R3如上所述,R4是氢、CH3或R3,以及n是1-10的整数。
(b)将通式R3-OH表示的醇(其中R3如上所述)和R4O(CH2O)nCH2Cl表示的氯甲基醚(其中R4如上所述),与碱如苛性钠接触,从而获得R4O(CH2O)nCH2R3,其中R3、R4和n如上所述。
(C)在脱水剂如硫酸存在下,将HFIPA、甲醛和氟化氢一起反应,从而在合成氟甲基1,1,1,3,3,3-六氟异丙醚中获得作为副产物的该化合物。
例如,通式(1)的聚醚,其中R1是六氟异丙基,R2是甲基,且n是1,可以用方法(a)获得,其中HFIPA和甲醛以及甲醇(如果需要)在脱水剂如硫酸存在下一起反应;或者用方法(b)获得,其中用碱如苛性钠处理HFIPA和氯甲基甲醚。
根据本发明方法,在作为促进剂的脱水剂存在下,将通式(1)表示的聚醚与氟化氢接触。根据聚醚的类型,还可优选地让HFIPA和/或甲醛或其聚合物一起同时存在。
促进剂的例子是Br φ nsted酸,如发烟硫酸、浓硫酸、硫酸、氟磺酸、磷酸酐、磷酸和三氟甲烷磺酸,和路易斯酸如四氯化钛、氯化铝、五氯化锑、三氟化铝、硫酸酐和五氟化锑。其中优选的是发烟硫酸、浓硫酸、浓度至少80重量%的硫酸、氟磺酸、磷酸等或它们的混合物。
反应温度没有特别限制,可在10-100℃之间,较佳地为35-80℃。在该温度范围内,可以将形成的氟甲基1,1,1,3,3,3-六氟异丙醚与未反应的原料一起从反应体系中蒸馏出来,因此这是优选的。如果低于10℃,反应会变得无实用性地慢。如果超过100℃,反应会太快。这样的话,会难以控制反应,因此这是不可取的。反应压力没有特别限制,因为它对反应的影响很小。一般为1-10千克/平方厘米。
甲醛可以是通常工业上所提供的形式,例如诸如多聚甲醛和三噁烷之类的聚合物,因而在本说明书中被简单地称为甲醛。
在本发明方法中各种试剂的数量取决于聚醚的末端基团类型,而且在混合物的情况下,还取决于混合比例。在试剂的全组合物中,六氟异丙基或任选的HFIPA的总摩尔数(以下简称为“HFIPA的摩尔数”)与甲醛基和任选的氟甲基或甲醛的总摩尔数(以下简称为“甲醛的摩尔数”)之比为0.5-5,较佳地为0.7-3。如果它小于0.5,则氟甲基1,1,1,3,3,3-六氟异丙醚的产率下降。这在实用上是不利的。如果它大于5,这HFIPA的转化率下降。这是不利的,因为使用效率下降了。
存在的氟化氢在化学当量上过量于“甲醛的摩尔数”通常是有利的。其与甲醛的摩尔比较佳地为1-50,更佳地为3-30。如果不大于1,这反应变慢。这是不利的,因为产率下降。即使不小于50,也不会在反应方面造成问题。但是,这也不是特别有利,因为这会伴随着被馏出的未反应氟化氢数量的增加、设备尺寸的增加等问题。促进剂与甲醛的摩尔比为0.5-20,较佳地为0.7-5.0。如果它不大于0.5,这反应速率下降。不小于20是可行的,但是在经济上不利。
根据本发明方法,添加各种试剂的次序没有特别限制。例如方法可以是:将预先混合促进剂、氟化氢和任选的甲醛而制备的混合物维持在某个预定温度,然后向其中逐步加入聚醚和任选的HFIPA。另一种方法是,将促进剂、氟化氢和聚醚以及任选的甲醛和/或HFIPA预先在低于10℃的温度下混合在一起,然后逐渐升高温度至某个预定温度。在任何一种情况下,允许反应产物流到外面,而较高沸点的组分则用冷凝器从产生的气体中回流到反应器。流出的气体组分被冷凝,然后在伴有酸的情况下,进行中和,用水洗涤,干燥等步骤,接着进行蒸馏,从而获得所需的氟甲基1,1,1,3,3,3-六氟异丙醚。
根据本发明方法,可以有效地从聚醚生产氟甲基1,1,1,3,3,3-六氟异丙醚。此外,还可以用从以前在生产氟甲基1,1,1,3,3,3-六氟异丙醚中作为副产物而丢弃的氟化聚醚生产氟甲基1,1,1,3,3,3-六氟异丙醚。这样,它产生了显著的结果,即生产成本可显著下降。
实施本发明的最佳方式
下面给出了本发明的具体例子,而本发明的范围并不限于这些例子。在下列条件下进行气相色谱分析,而%为面积%。回收率是假设面积%=重量%而获得的参考值。
气相色谱:Hewlett Packard HP-5890 II系列
柱:Halomatics-624(30m×0.32mmID×3μm)
柱温:40℃(维持10分钟)-200℃(温度上升速率为10℃/分钟)
注入口温度:200℃
载气:氦,40kPa
样品:0.5微升
分流比:1/80
检测器:FID 200℃
积分仪:Hewlett Packard HP-3396 II系列。
[参考实施例1]合成(CF3)2CHOCH2OCH(CF3)2
在已在干冰/丙酮浴中冷却至-20℃的300毫升反应器中,加入111.3克发烟硫酸、9.3克多聚甲醛和52.8克HFIPA,随后搅拌20分钟。在停止搅拌后,通过静置冷却至室温。这样,内含物分成2层。取出上层有机物质,然后用50毫升5%碳酸氢钠水溶液洗涤。这样它被分成2层,从而获得有机物质。
获得的有机物质进行减压蒸馏,在71-73mmHg和55℃蒸馏温度下获得的馏出物被回收,作为主馏出物。这样获得了21.0克(CF3)2CHOCH2OCH(CF3)2(纯度99.9%)。分子结构用GC-MASS、1H-NMR和19F-NMR谱确定。
(CF3)2CHOCH2OCH(CF3)2
质谱
M+ 348
(CF3)2CHOCH2 181
(CF3)2CH 151
CF3 69
NMR(TMS,CFCl3基线)
CH2 δ5.2ppm(单态2H)
CH δ4.5ppm(多重态2H)
CF3 -73.8ppm(JH-F8.3Hz双重态)
[参考实施例2]合成(CF3)2CHO(CH2O)2CH(CF3)2
在500毫升四颈烧瓶中,加入44.5克多聚甲醛,然后加入120毫升98%硫酸并用冰冷却下进行搅拌。当烧瓶的温度维持在5℃之内时,加入127.5克HFIPA。在该条件下,继续反应1小时。然后用玻璃过滤器过滤,分离出在反应中沉积下的晶体。获得的晶体用200毫升水洗涤,然后溶解在1.2升二氯甲烷中,然后用50克无水硫酸镁干燥。干燥后,馏去二氯甲烷,从而获得126.9克(CF3)2CHO(CH2O)2CH(CF3)2(纯度99.6%)。测定熔点,为54.3℃。分子结构用GC-MASS、1H-NMR和19F-NMR谱确定。
(CF3)2CHO(CH2O)2CH(CF3)2
质谱
M+ 378
(CF3)2CH(OCH2)2 211
(CF3)2CHOCH2 181
CF3 69
NMR(TMS,CFCl3基线)
CH2 δ5.0ppm(单态4H)
CH δ4.4ppm(JH-F5.9Hz七重态1H)
CF3 -74.5ppm(JH-F6.0Hz双重态3F)
[参考实施例3]合成(CF3)2CHOCH2OCH3
在500毫升四颈烧瓶中,加入293克15%氢氧化钠水溶液,然后搅拌。接着,加入168克HFIPA,随后冷却至10℃。当温度维持在10-12℃的范围内时,在约1小时内加入120.8克氯甲基甲醚。然后继续搅拌30分钟。从分开的两层中,取出有机层,然后用200毫升水洗涤,从而获得37.2克有机物质,它是纯度为97.5%的(CF3)2CHOCH2OCH3。对其进行蒸馏,回收在76-77℃蒸馏温度下的馏出物,作为主馏出物。从而获得27.5克(CF3)2CHOCH2OCH3(纯度99.2%)。分子结构用GC-MASS、1H-NMR和19F-NMR谱确定。
(CF3)2CHOCH2OCH3
质谱
M+-1 211
(CF3)2CHOCH2 181
CF3 69
CH3OCH2 45
NMR(TMS,CFCl3基线)
CH3 δ3.4ppm(单态3H)
CH2 δ4.8ppm(单态2H)
CH δ4.4ppm(多重态1H)
CF3 -74.5ppm(JH-F5.8Hz双重态3F)
[参考实施例4]
在5升不锈钢反应器中加入500毫升98%硫酸、1000克氟化氢和300克多聚甲醛。将反应混合物搅拌加热至65℃。然后在2小时内滴加1,680克HFIPA。反应所产生的蒸气用含水阱(trap)收集。接着,从分开的双层中取出有机层,再洗涤,从而获得1,410克有机物质。从该有机物质中馏去氟甲基1,1,1,3,3,3-六氟异丙醚。这样获得160克副产物聚醚作为残留物。
用气相色谱和MASS分析该残留物,发现其组成如下:
(CF3)2CHO(CH2O)aCH(CF3)2,(a=1-7,主组分a=1,2)55.9%
(CF3)2CHO(CH2O)bCH2F,(b=1-6,主组分b=1,2)31.9%
(CF3)2CHO(CH2O)cCH3,(c=1-4,主组分c=1)1.6%
[实施例1]
在1升不锈钢反应器中加入75克98%硫酸、196克氟化氢和124克参考实施例4中获得的聚醚,然后在4小时内逐渐加热至65℃。反应所产生的蒸气用含水阱(trap)收集。接着,获得的有机层用水洗涤,从而获得126克有机物质。
获得的有机物质用气相色谱分析,发现该有机物质含有96.1%氟甲基1,1,1,3,3,3-六氟异丙醚。通过蒸馏该有机物质,获得107克氟甲基1,1,1,3,3,3-六氟异丙醚(纯度99.9%)。
[实施例2]
在200毫升不锈钢反应器中加入34.8克参考实施例1中获得的(CF3)2CHOCH2OCH(CF3)2、3克多聚甲醛、30克氟化氢和25克发烟硫酸。然后在2小时内逐渐加热至55℃。反应所产生的蒸气用含水阱(trap)收集。接着,获得的有机层用水洗涤,从而获得35.3克有机物质。该有机物质用气相色谱分析,发现该有机物质含有95.3%氟甲基1,1,1,3,3,3-六氟异丙醚(产率84.1%)。
[实施例3]
在200毫升不锈钢反应器中加入37.8克参考实施例2中获得的(CF3)2CHO(CH2O)2CH(CF3)2、30克氟化氢和25克发烟硫酸。然后在2小时内逐渐加热至55℃。反应所产生的蒸气用含水阱(trap)收集。接着,获得的有机层用水洗涤,从而获得37.0克有机物质。该有机物质用气相色谱分析,发现该有机物质含有94.6%氟甲基1,1,1,3,3,3-六氟异丙醚(产率87.5%)。
[实施例4]
在200毫升不锈钢反应器中加入21.2克参考实施例3中获得的(CF3)2CHOCH2OCH3、60克氟化氢和25克发烟硫酸。然后在4小时内逐渐加热至50℃。反应所产生的蒸气用含水阱(trap)收集。接着,获得的有机层用水洗涤,从而获得18.3克有机物质。该有机物质用气相色谱分析,发现该有机物质含有89.0%氟甲基1,1,1,3,3,3-六氟异丙醚(产率81.4%)。
[实施例5]
在1升不锈钢反应器中加入76克二甲氧基甲烷(CH3OCH2OCH3)、120克氟化氢、40克98%硫酸和168克HFIPA,然后在6小时内逐渐加热至50℃。反应所产生的蒸气用含水阱(trap)收集,并向这样获得的水溶液中加入氯化钙,从而形成两层。接着,通过分离获得的有机层用水洗涤,从而获得218.5克有机物质。该有机物质用气相色谱分析,发现该有机物质含有45.7%氟甲基1,1,1,3,3,3-六氟异丙醚(产率49.9%)。
Claims (10)
1.一种生产氟甲基1,1,1,3,3,3-六氟异丙醚的方法,其特征在于,将下列通式(1)表示的聚醚与含有氟化氢和促进剂的介质接触,
R1O(CH2O)nR2 (1)
式中,R1和R2各自为氢、C1-C10烷基或卤代烷基,其中卤素是氟、氯或溴,n是1-10的整数,而且R1和R2不同时为氢。
2.一种生产氟甲基1,1,1,3,3,3-六氟异丙醚的方法,其特征在于,将下列通式(1)表示的聚醚和任选的1,1,1,3,3,3-六氟异丙醇,与含有氟化氢、促进剂和任选的甲醛的介质接触,
R1O(CH2O)nR2 (1)
式中,R1和R2各自为氢、C1-C10烷基或卤代烷基,其中卤素是氟、氯或溴,n是1-10的整数,而且R1和R2不同时为氢。
3.如权利要求1-2所述的生产氟甲基1,1,1,3,3,3-六氟异丙醚的方法,其特征在于,该促进剂是发烟硫酸、浓硫酸、硫酸酐、浓度至少80重量%的硫酸、或氟磺酸。
4.如权利要求1-3所述的生产氟甲基1,1,1,3,3,3-六氟异丙醚的方法,其特征在于,该接触是在10-100℃温度下进行的。
5.如权利要求1-4所述的生产氟甲基1,1,1,3,3,3-六氟异丙醚的方法,其特征在于,该通式(1)表示的聚醚是聚亚甲基二醇双六氟异丙基醚(CF3)2CHO(CH2O)aCH(CF3)2,其中a是1-7的整数。
6.如权利要求1-4所述的生产氟甲基1,1,1,3,3,3-六氟异丙醚的方法,其特征在于,该通式(1)表示的聚醚是双六氟异丙氧基甲烷(CF3)2CHOCH2OCH(CF3)2。
7.如权利要求1-4所述的生产氟甲基1,1,1,3,3,3-六氟异丙醚的方法,其特征在于,该通式(1)表示的聚醚是聚亚甲基二醇氟甲基六氟异丙基醚(CF3)2CHO(CH2O)bCH2F,其中b是1-6的整数。
8.如权利要求1-4所述的生产氟甲基1,1,1,3,3,3-六氟异丙醚的方法,其特征在于,该通式(1)表示的聚醚是氟甲氧基甲基六氟异丙基醚(CF3)2CHOCH2OCH2F。
9.如权利要求1-4所述的生产氟甲基1,1,1,3,3,3-六氟异丙醚的方法,其特征在于,该通式(1)表示的聚醚是聚亚甲基二醇甲基六氟异丙基醚(CF3)2CHO(CH2O)cCH3,其中c是1-4的整数。
10.如权利要求1-4所述的生产氟甲基1,1,1,3,3,3-六氟异丙醚的方法,其特征在于,该通式(1)表示的聚醚是甲氧基甲基六氟异丙基醚(CF3)2CHOCH2OCH3。
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