CN111499492A - 一种2,2-二氟乙醇的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种2,2‑二氟乙醇的制备方法，通过2,2‑二氟乙酰卤与金属氢化物液相一步法反应得到。本发明提供的方法具有产物收率高、反应步骤简单、反应条件温和等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备2,2-二氟乙醇的方法。
背景技术
2,2-二氟乙醇是一种重要的脂肪族含氟中间体，在农药、医药和含氟聚合物合成中有着广泛的应用，可在农药领域用于合成除草剂和杀虫剂，例如五氟磺草胺，可在医药领域用于构建二氟乙氧基，所得的药物可以用作mPGE合成酶抑制剂、PDE-4抑制剂、维甲类X受体调节器和毒蕈碱受体及抗生素等，可在含氟聚合物领域通过反应在分子中引入二氟乙氧基,从而提升聚合物的性能，例如通过二氟乙醇与甲基丙烯酸的酯化反应制备单体-甲基丙烯酸二氟乙酯。
对于2,2-二氟乙醇的制备方法，现有技术中公开了二氟乙酰氯、1,1-二氟-2-溴(或氯)乙烷、二氟乙酸或二氟乙酸酯等原料路线。
以二氟乙酰氯为原料制备2,2-二氟乙醇的路线中，现有技术公开的方法均是在催化氢化催化剂作用、使二氟乙酰氯与氢气气相反应制备。例如:PCT专利申请WO2011122341公开了先使二氟乙酰氟与氯化钙进行氟氯交换生成二氟乙酰氯、再在Pd/C催化作用下与氢气加成生成二氟乙醇的方法，产品收率能够达到90％；PCT专利申请WO2007071841公开了一种气相加氢还原二氟酰卤(CF2HCOX，卤原子选自Cl、Br、I)制备二氟乙醇的方法，在催化剂作用下，使氯二氟乙酰氯与氢气反应制备2,2-二氟乙醇，收率约75％。
以1,1-二氟-2-溴(或氯)乙烷为原料制备2,2-二氟乙醇的路线中，例如中国专利CN103709009报道的，在高达12MPa的反应压力和300℃的反应温度下，2,2-二氟-1-氯乙烷在氟化钾水溶液中水解反应制备2,2-二氟乙醇，反应收率仅50.8％。
以二氟乙酸或二氟乙酸酯为原料制备2,2-二氟乙醇的路线中，例如：中国专利CN102531843A报道的制备方法，在甲苯有机溶剂中，使用硼氢化钠还原二氟乙酸得到2,2-二氟乙醇，收率86％；中国专利CN104098444A报道的制备方法，在甲苯有机溶剂中，在剧烈搅拌条件下，使用氢化锂铝还原二氟乙酸酯得到2,2-二氟乙醇，收率80％。
上述制备方法中，二氟乙酰氯气相催化剂还原法须使用贵金属，成本高且存在贵金属催化剂易失活的问题，1,1-二氟-2-溴(或氯)乙烷须使用高压高温反应条件，且反应收率低，二氟乙酸(酯)液相还原法原料不易得、生产成本高、收率不高。
因此，有必要对2,2-二氟乙醇的制备方法作进一步的技术改进。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种2,2-二氟乙醇的制备方法，所述方法包括：在反应介质中，2,2-二氟乙酰卤与金属氢化物液相反应得到2,2-二氟乙醇。
本发明提供的制备方法，反应方程式如下：
作为本发明的一种实施方式，使用的金属氢化物选自硼氢化钠、硼氢化钾和氢化锂铝中的至少一种。
作为本发明的一种实施方式，所述反应可以在有机溶剂中进行，也可以在水中进行，即所述反应介质选自有机溶剂或水。
作为本发明的一种优选的实施方式，所述反应在有机溶剂中进行。
作为本发明的一种实施方式，使用的有机溶剂可以是醇，也可以是选自四氢呋喃、吡啶、二乙二醇二甲醚和乙二醇二甲醚中的至少一种。
作为本发明的一种优选的实施方式，使用的金属氢化物与特定的反应介质相结合才能够更好的促使2,2-二氟乙酰卤向2,2-二氟乙醇转化，即：
当金属氢化物选自硼氢化钠和/或硼氢化钾时，所述反应介质选自有机溶剂和水中的至少一种，且所述有机溶剂选自醇；
当金属氢化物选自氢化锂铝时，所述反应介质选自有机溶剂，且所述有机溶剂选自四氢呋喃、吡啶、二乙二醇二甲醚和乙二醇二甲醚中的至少一种。
当使用的有机溶剂选自醇时，作为一种优选的实施方式，所述醇选自C1～C10的伯醇、仲醇和叔醇中的至少一种。作为一种更为优选的实施方式，所述醇选自甲醇、乙醇、丙醇、丁醇和戊醇中的至少一种。
当使用的金属氢化物选自氢化锂铝时，作为本发明的一种优选的实施方式，相应的反应介质选自四氢呋喃、吡啶、二乙二醇二甲醚和乙二醇二甲醚中的至少一种。作为一种更为优选的实施方式，所述反应介质选自二乙二醇二甲醚和乙二醇二甲醚中的至少一种。
本发明使用的反应介质的用量可以按照本领域常用的方法确定，能够满足使反应顺利进行即可。
作为本发明的一种实施方式，使用的2,2-二氟乙酰卤2,2-二氟乙酰氟、2,2-二氟乙酰氯、2,2-二氟乙酰溴和2,2-二氟乙酰碘。作为一种优选的实施方式，所述2,2-二氟乙酰卤选自2,2-二氟乙酰氟、2,2-二氟乙酰氯和2,2-二氟乙酰溴中的至少一种。作为一种更为优选的实施方式，所述2,2-二氟乙酰卤选自2,2-二氟乙酰氟。
所述二氟乙酰氟，可以按照欧洲专利EP0694523报道的方法制备，以四氟乙烯与甲醇或乙醇加成得到1,1,2,2-烷氧基四氟乙烷和1,1,2,2-烷氧基四氟乙烷，再经氟化铝催化裂解即可得到二氟乙酰氟。
作为本发明的一种实施方式，金属氢化物与二氟乙酰卤的摩尔比满足使反应顺利进行即可。作为一种优选的实施方式，所述金属氢化物与二氟乙酰卤的摩尔比为0.01～1:1。作为一种更为优选的实施方式，所述金属氢化物与二氟乙酰卤的摩尔比为0.2～0.8:1。作为一种再更为优选的实施方式，所述金属氢化物与二氟乙酰卤的摩尔比为0.3～0.6:1。作为一种最为优选的实施方式，所述金属氢化物与二氟乙酰卤的摩尔比为0.5～0.6:1。
作为本发明的一种实施方式，反应温度不需要很高，只要能够满足使反应顺利进行即可。作为一种优选的实施方式，所述反应温度为-40～10℃。作为一种更为优选的实施方式，所述反应温度为-20～0℃。作为一种最为优选的实施方式，所述反应温度为-10～0℃。
本发明还一种2,2-二氟乙醇的制备方法，其特征在于所述方法包括：
在有机溶剂中，2,2-二氟乙酰卤与金属氢化物液相反应得到2,2-二氟乙醇；
所述2,2-二氟乙酰卤选自2,2-二氟乙酰氟和/或2,2-二氟乙酰氯，所述金属氢化物选自硼氢化钠、硼氢化钾和氢化锂铝中的至少一种；
当金属氢化物选自硼氢化钠和/或硼氢化钾时，所述有机溶剂选自甲醇、乙醇、丙醇、丁醇和戊醇中的至少一种；
当金属氢化物选自氢化锂铝时，所述有机溶剂选自四氢呋喃、吡啶、二乙二醇二甲醚和乙二醇二甲醚中的至少一种；
金属氢化物与二氟乙酰卤的摩尔比为0.2～0.8:1，反应温度为-40～10℃。
本发明提供的2,2-二氟乙醇的制备方法，所述方法可以包括以下步骤：
(1)配置金属氢化物和反应介质混合物，加入2,2-二氟乙酰卤进行反应；
(2)反应结束后，调节反应体系的pH至1～6；
(3)以萃取或蒸馏的方式从反应体系中提取2,2-二氟乙醇。
本发明提供的2,2-二氟乙醇的制备方法，相比现有技术，具有如下优势：
(1)产物2,2-二氟乙醇收率高，能够达到95％以上；
(2)工艺步骤简单，一步法液相反应即可得到2,2-二氟乙醇；
(3)反应条件温和，无需高温高压反应。
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本发明进行进一步说明，但并不将本发明局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本发明涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。
实施例1
往带有磁力搅拌、热电偶及冷却盘管的1000ml反应釜中加入22.6g(0.6mol)的NaBH4，再加入200ml的CH3OH。搅拌并保持反应釜的釜温在-10℃左右，缓慢地往反应釜中通入98.0g(1.0mol)的CF2HCOF，保持反应温度在-10～0℃左右，待CF2HCOF加料完毕后，继续搅拌1.0h，加入盐酸调节釜液的pH值至3～4，终止反应。将釜液进行精馏操作，得到产物2,2-二氟乙醇，其收率为96.1％。
实施例2
往带有磁力搅拌、热电偶及冷却盘管的1000ml反应釜中加入11.4g(0.3mol)的LiAlH4和300ml的二乙二醇二甲醚，搅拌并保持反应釜的釜温在-10℃左右。缓慢地向反应釜中通入58.8g(0.6mol)的CF2HCOF，保持釜温在-10～0℃左右，待CF2HCOF投加完毕后，继续搅拌0.5h，加入盐酸调节釜液pH值至2～3，终止反应。将釜液进行精馏操作，得到产物2,2-二氟乙醇，其收率为97.8％。
实施例3
将还原剂NaBH4和底物CF2HCOF的摩尔比改为0.5:1，其余操作条件与实施例1相同。反应结束后，将釜液进行精馏操作，得到产物2,2-二氟乙醇，其收率为91.2％。
实施例4
将还原剂NaBH4和底物CF2HCOF的摩尔比改为0.4:1，其余操作条件与实施例1相同。反应结束后，将釜液进行精馏操作，得到产物2,2-二氟乙醇，其收率为85.7％。
实施例5
往带有磁力搅拌、热电偶及冷却盘管的500ml反应釜中加入11.3g(0.3mol)的NaBH4和49.0g(0.5mol)的CF2HCOF。将反应釜釜温冷却至-20℃，缓慢地往反应釜中滴入100ml的CH3CH2OH进行反应，搅拌并保持釜温在-20～-10℃左右，待CH3CH2OH投加完毕后，继续搅拌2.0h，加入盐酸调节釜液pH值至3～4，终止反应。将釜液进行精馏操作，得到产物2,2-二氟乙醇，其收率为95.7％。
实施例7
往带有磁力搅拌、热电偶及冷却盘管的1000ml反应釜中加入22.6g(0.6mol)的NaBH4，再加入300mlCH3OH。搅拌并保持釜温在-10℃左右，缓慢地往反应釜中通入114.0g(1.0mol)的CF2HCOCl，保持反应温度在-10～0℃左右，待CF2HCOF投加完毕后，继续搅拌1.0h，加入盐酸调节釜液pH值至2～3，终止反应。将釜液进行萃取操作，得到产物2,2-二氟乙醇，其收率为96.4％。
Claims (10)
1.一种2,2-二氟乙醇的制备方法，其特征在于所述方法包括：
在反应介质中，2,2-二氟乙酰卤与金属氢化物液相反应得到2,2-二氟乙醇；
所述反应介质选自有机溶剂或水；
所述金属氢化物选自硼氢化钠、硼氢化钾和氢化锂铝中的至少一种；
当金属氢化物选自硼氢化钠和/或硼氢化钾时，所述反应介质选自有机溶剂和水中的至少一种，且所述有机溶剂选自醇；
当金属氢化物选自氢化锂铝时，所述反应介质选自有机溶剂，且所述有机溶剂选自四氢呋喃、吡啶、二乙二醇二甲醚和乙二醇二甲醚中的至少一种。
2.按照权利要求1所述的2,2-二氟乙醇的制备方法，其特征在于所述醇选自C1～C10的伯醇、仲醇和叔醇中的至少一种。
3.按照权利要求2所述的2,2-二氟乙醇的制备方法，其特征在于所述醇选自甲醇、乙醇、丙醇、丁醇和戊醇中的至少一种。
4.按照权利要求1所述的2,2-二氟乙醇的制备方法，其特征在于：当金属氢化物选自氢化锂铝时，所述反应介质选自有机溶剂，且所述有机溶剂选自二乙二醇二甲醚和乙二醇二甲醚中的至少一种。
5.按照权利要求1所述的2,2-二氟乙醇的制备方法，其特征在于所述2,2-二氟乙酰卤选自2,2-二氟乙酰氟、2,2-二氟乙酰氯和2,2-二氟乙酰溴中的至少一种。
6.按照权利要求1所述的2,2-二氟乙醇的制备方法，其特征在于所述2,2-二氟乙酰卤选自2,2-二氟乙酰氟。
7.按照权利要求1所述的2,2-二氟乙醇的制备方法，其特征在于所述金属氢化物与二氟乙酰卤的摩尔比为0.01～1:1，反应温度为-40～10℃。
8.按照权利要求7所述的2,2-二氟乙醇的制备方法，其特征在于所述金属氢化物与二氟乙酰卤的摩尔比为0.3～0.6:1，反应温度为-20～0℃。
9.按照权利要求8所述的2,2-二氟乙醇的制备方法，其特征在于：所述金属氢化物与二氟乙酰卤的摩尔比为0.5～0.6:1，反应温度为-10～0℃。
10.一种2,2-二氟乙醇的制备方法，其特征在于所述方法包括：
在有机溶剂中，2,2-二氟乙酰卤与金属氢化物液相反应得到2,2-二氟乙醇；
所述2,2-二氟乙酰卤选自2,2-二氟乙酰氟和/或2,2-二氟乙酰氯，所述金属氢化物选自硼氢化钠、硼氢化钾和氢化锂铝中的至少一种；
当金属氢化物选自硼氢化钠和/或硼氢化钾时，所述有机溶剂选自甲醇、乙醇、丙醇、丁醇和戊醇中的至少一种；
当金属氢化物选自氢化锂铝时，所述有机溶剂选自四氢呋喃、吡啶、二乙二醇二甲醚和乙二醇二甲醚中的至少一种；
金属氢化物与二氟乙酰卤的摩尔比为0.2～0.8:1，反应温度为-40～10℃。
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