TW323275B - - Google Patents

Description

經濟部中央橾準局負工消費合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（/ ) 本發明係有翮於直接製備烷基鹵素二氟乙酸酯之方法 ，其係藉1,卜二氟四鹵素乙烷與乙酵反應。 烷基鹵素二氟乙酸酯為合成藥學與植物健康產物之中 間體。 極多方法曾述及得到此等烷基鹵素二氟乙酸酯。 最常地，此等方法係應用乙醇與鹵素二氟乙酸反應， 或較佳地與相對應的氟化物與氯化物反應。 此等鹵素二氟乙醯基鹵化物（氟化物或氯化物）可根 據不同的技術變化而得到。 美國專利5, 259,93 8述及製備ω —鹵素二氟乙醢基氯 化物，M(CF2 )nCOCl，的方法，其中M = F或C 1與11為 由1至10，其係藉由光化學氧化作用且存有式M(CF2 )nCHxCly 之化合物的氯，其中x = 1或2使x + y = 3。 有機化學期刊（Jounal of Organic Chemistry)» 33 (2)第816-9頁（1968)述及獲得溴二氟乙豳基氯化物的方法 ，其包含Μ下步驟： THF 溴 CF2 = CF2 + NaOCH3-> CF2 = C(F)(OCH3)-> -► CF2BrCFBrOCH3

CF2BrCFBrOCH3 + 2CIS03H —> CF2BrC(0)CI CFz BrC(0)Cl的最终產率相對於四氟乙稀CZ F4為少 於 3 0 %。 二氟鹵素乙豳基氟化物亦可得自於F4 。 特別地，溴二氟乙醢基氟化物可依據下列之步驟K獲 -3 - 本紙張尺度邊用中國國家標準（CNS ) A4規格（210><297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央棣準局月工消费合作社印製 A7 B7 五、發明说明（>) 得，其係述於日本專利申請案之公告號J p 8 2 4 0 4 3 4: CF2 BrCF2 Br (得自於 CF2 = CF2 + ΒΓ2 ) + S〇3 ( 或Η S Ο 3 Π得到一中間體，此中間體偽含有Β r C F 2 C F 2 Ο S Ο 2 - 基。 此中間體與H2 S04或KF /環丁碾加熱而生成漠二氟 乙醢基氟化物CF2 BrC(0)F。 然而，Μ上最常被引用的方法包含存有汞盥時進行 1,1-二氣四鹵素乙烷如：CF2 BrCFCIBr，CFz C1CC13 的 碲水解作用。 因 lit ， D . Μ〇r e 1 & F . Dawans (Tetrahedron - 3 3 (12) PP.1445-7)提及得自於氛三氟乙烯的溴化作用以得到i，2-二溴氯三氟乙烷，於存有H gO的發煙硫酸（oleum)介質下被 水解，其係依據Μ下之反應： 兹1睡硫酸

CF2BrCFCIBr—一·. CF2 BrC(0)F HgO 當使用30-40%發煙硫酸時，活化此反應的02〇使用量 為相對於Cf2 BrCFCIBr的1 %重量。若發煙硫酸的濃度大 於6 0 %，氧化汞可被省略。 DE 10 20 97Q專利述及依據相似的方法製備以2 C1C(0)C1 *此方法包含於溫度為50*0的範圍下存有HgS(U下以發煙 硫酸處理CF2 ClCClBr2 ，其係依據以下之反懕： 發煙碕酸 HgS04

CF2〇ICCiBr2 + (65 % SO3) --> S〇2 + CF2CIC(0)CI

50 ·60。C 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (锖先閱讀背面之注意事項存填寫本頁) 裝· A7 S23275 B7 五、發明説明（4 ) CF2 C1C(0)C1之純化可藉氣相中之催化氯化作用*而 後藉分餾作用分雄。 值得注意者為其可能由過鹵素化之烯烴氧化物起始* - CClo 例如四氟乙烯氧化物或 \/ Δ 。 0 ΕΡ 3 8 0 1 2 9述及CF2 BrC(0)F之製餺，其係依據Μ下 之反應：

F2C - CF2 + Et3SiBr -activ3ted CF2BrC(0)F

\ / -196° C 0 最後，值得注意者為Chang-Ming Hu等人（氟化學期 刊，Journal of Fluorine Chemistry, 49 (1990)第 275-280頁）敘及K相當普通的方法轉化鹵素乙烷至相對應的 酸*其係藉由化學計量地定量反應聚氟過鹵素烷與一種包 含過硫酸銨與甲酸鈉的氧化還原併用。 因此，依據以下之反應1,卜二氟四氯乙烷被轉化至氛 二氟乙酸： CFjCICClj + (NH4)j SjO, + HCO,Na, 2HaO -* CF2ClCO〇H (產率66 . 5% —轉化率100% )。 此反應發生於30¾於DMF介質及空氣嘖射。一旦反應 结束，介質被倒入水中且此高度酸性的溶液K乙醚萃取。 乙醚萃取液以水溶性NaHC03中和。水相被蒸發至乾且殘 餘物（CF2 C1C02 Na)加入濃縮H2 S04而後蒸器I。 Μ上所有方法均有許多不利之處。其等大部份均使用 腐蝕性反應介質（發煙觸媒一濃縮Hz S(U )，對環境有 本紙張尺度適用中國國家棣準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -------一 裝------訂-----< 抓 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央揉率局負工消費合作社印装 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印裝 A7 _ B7 —_ 五、發明説明（ψ) 害之觸媒（汞鹽），或使用之反懕易釋出腐蝕性氣髖如HF 。因此一方面造成需要特定與昂貴的設備（以PVDF或PTFE 塗覆），且在另一方面若慮及環境保護則需複雜的排放處 理。 更甚者，需注意者為部份鹼性物質係不易取得或處理 上有危險，且需要非常特別的設備。 本發明方法目的即為K直接且簡單地獲得高產率’且 係使用易取得之下式反應物，烷基鹵素二氟乙酸酷 CF2 X - C - OR (|)

II 0 其中X代表氟 > 氯，溴或碘原子， R代表碳原子範圍由1至1 0且較佳由1至6之線性 或分枝脂族烴基；此方法之特激為其包含具下式之二 氟四鹵素乙烷： CF2 XCYz Z (1 ) 其中X具有相同於式（I)之意義且Y及z為相同或不同 且代表溴，氮或碘原子， 與醇ROH (M)反應， R具有相同於式（I)之意義， 且反應係存有氧及於自由基產生條件下。 為說明用於本發明之1,1-二氰四鹵素乙烷（1) *下 式之化合物將被提及： CF2 BrCCl2 Br > CF2 C1CC12 I* CF2 BrCClz If -6- 本紙乐尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4规格（210X297公釐） -------( -裝------訂--------^線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 3^5275 五、發明説明（<) CF3 CBr3 * CF3 CCI3 · CF2 CICCI3 * CF2 CICCI2 Br° (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 所有的這些化合物均Μ習知方法獲得且並不鼷於本發 明目的。 為說明用於本發明之醇類（111) ’被提及者為甲醇’ 乙醇，丙醇，正丁醇與2 -乙基己醇。 為生成自由基，本發明可使用化學起始劑或光化學起 始作用。 經濟部中央標準局貞工消費合作社印製 根據第一種變化，此反應進行於存有化學起始劑’例 如有機性過氧化物，例如苯甲醯基過氧化物，月桂醢基過 氧化物，乙醯基環己基磺醯基過氧化物’異丁醯基過氧化 物，二氛乙酿基過氧化物，三氯乙醯基過氧化物；有機性 氫過氧化物，例如第三丁基氫過氧化物，第三戊基氫過氧 化物，異丙基苯氫過氧化物，對甲基氫過氧化物；過氧碳 酸氫酯，例如乙基過氧碳酸氫酯，乙基己基過氧碳酸氫酯 ，異丙基過氧碳酸氫酯，異丁基過氧碳酸氫酯*乙醢基過 氧碳酸氫酯，環己基過氧碳酸氫酯，肉登蔻基遇氧碳酸氫 酯·第三丁基環己基過‘氧碳酸氫酯；第三丁基過新癸酸酯 ，異丙苯基過新癸酸酯；第三丁基過甲氧基乙酸酯；第三 丁基過乙氧基乙酸酯；及偶氮化合物，例如2, 2’-偶氮雙-(2,4-二甲基戊腈），1,1-偶氮雙（環己腈）及偶氮雙（異丁 腈）。 於埴些化學起始劑中，較佳係使用偶氮化合物，且特 別為偁氮雙（異丁腈），於下文中被稱為AIBN。 -7- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部t央梂準局肩工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（焱） 大致而言，相對於使用之1,卜二氟四鹵素乙烷’所用 之化學起始劑由〇·01其耳％至10莫耳％ ’且較佳由Q·5莫 耳％至5莫耳％。 根據第二種麥it ’其中之自由基產生劑為光化學起始 劑.此反應進行於光照射之下•其波長λ至少為200 nm， 且較佳為260 nm及8Qfl nm之間。 一般而言，式（I)產物之製備係將1,1-二氟四鹵素 乙烷（I)與醇R〇H(J[)及化學起始劑接觸，當依據第 一種變化進行，所得之混合物加熱時Μ氧或Μ惰性氣體如 氮，氦或氬稀釋之氧噴射。 若使用第二種變化時，當Μ氧或Κ惰性氣體如氮，氦 或氤稀釋之氧噴射時，包含反應物（H)與（I)之混合 物被用於光照射。 醇ROH(M)對1,卜二氟四鹵素乙烷（H)之冥耳比 例為大於或等於1 ，且較佳為小於5。 無論於任一種變化，較佳之具體實施例為醇R0H同時 被用為反應物及溶劑。於此條件下•莫耳比例（M):( H)具有較大程度的變化。其至少等於1且至多等於30 。較佳為5至20之間。 此反應進行於非醇溶劑介質時並不偏雄本發明範圍。 此溶劑需不與反應物（E)與（m)反應也不與生成之產 (ί)有效應。其亦需於操作條件下完全惰性。 本發明之反應係進行於噴射空氣或氧或其他之富氧空 -8 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -------* 裝------訂-——.---^線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7__ 五、發明説明（7) . 氣。一般係進行於大氣壓力下（1QS Pa)，但當進行於不 同壓力時仍未偏離本發明範圍。 依據任一種變化，溫度可有大程度的改變，且一般介 於2〇"〇至150^ ·且較佳為5〇·〇至l〇〇t：。為了保持此反應 溫度於上述之限定之内，其或許必需冷卻反應介質。 反應期間可有大程度的改變。特別是Μ第二種變化施 行時，照射期間範圍可由15分鐘至80小時。 使用之照射源可為可產生電磁輻射波長由2 0 0 ηη至800 nm的任何裝置（汞蒸氣燈，霓虹燈，激態原子燈，雷射· 等）° 本發明特別應用至製備乙基溴二氟乙酸酯，乙基氛二 氟乙酸酯與乙基三氟乙酸酯。 所得的產物係藉由熟於本技藝者所習知之方式由反應 介質中分離出，通常係藉一或多次蒸餾Μ便分離得自未轉 化反應物，其於需要時可被再循環*之產物，尤其當醇R0H 同時使用為反應物及溶劑時。 逭些產物係藉氣體色曆分析且藉核磁共振鑑定。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明的方法可藉由1,1-二氟四鹵素乙烷與醇的簡單 反應直接得到烷基鹵素二氟乙酸酯（I)。更甚者，僅顯 示含有少量或未含有產物之排出物可於需要時無需特別的 純化而再循環。 Κ下實施例將繼續說明本發明。 實施例1 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 經濟部中央樣準局貞工消費合作社印製 鶴 275 A7 B7 五、發明説明（R) 、 含有42.5克（或0.145莫耳）0卩2811(：(：12 81*與102.5克 (或2.22冥耳）乙酵之14 5克乙酵溶液被置入裝置有渦輪型 搜拌器，冷凝管，溫度顯示器與用為氣體入口之浸漬管之 習用反應器。 1.18克偶氮雙異丁腈（AIBN)然後K相對於所使用之鹵 素乙烷5%的莫耳數量被加入。 反應媒介於授拌與空氣的噴射（平均流速7升/時） 下被加熱至6 5 υ。 10小時之後，得到CFz BrCCU Br為50%轉化率且乙 基溴二氟乙酸酯為42%產率（藉氣體色層分析）° 乙基溴二氟乙酸酷藉Brucker多核設備AC300型鑑定質 子（1 H)，碳13(1 3 c)及氟19(1 9 F)的核磁共 振（NMR)(頻率為1 H= 3 0 0 . 1 3 MHz，1 3 C= 7 5 . 4 7 MHz 及1 9 F= 282.4 MHz)。 NMR德宙 a bed CF2BrCOCH2CH3 II , 0 1 a π :> hmr来譜 (溶劑=C D C 1 3 ) δ a = 108.8 ppm δ b = 159.5 ppm δ c = 64.5 ppm δ d = 13.5 ppm 本紙張尺度適用中國國家榇準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -------上 —3--- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) --s 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（t ) i-i F ^ Η M R ^ 1¾ (溶劑 =CDC13 /外標物：三氟乙酸） δ (CF2 Br) =-16.8 ppm 偁合常數 STm = 314 Hz 偶合常數 2jc-f = 31 Hz -L-H > WMR^ m (溶劑 =C D C 13 /内標物：四甲基矽） δ (CΗ2 )= 4.42 ppm δ (CH3 )= 1.40 ppm 實Ife例2 含有45克（或0.153莫耳）CF2 BrCClz Br與105克（或 2.2 8其耳）乙醇之150克乙醇溶液被置入裝置有渦輪型攢拌 器，冷凝管，溫度顯示器與用為氣體入口之浸潰管之習用 反應器。 0.3克AIBN然後K相對於所使用之鹵素乙烷1.2%的莫 耳数量被加入。反應媒介於授拌與空氣的噴射（平均流速 7升/時）下被加熱至6 5¾。15小時之後，得到CFz BrCCU Br 為5 7%轉化率且乙基溴二氟乙酸酯為51. 3%產率。 實施例3 含有 45克（或 0.22冥耳）CF2 CICCI3 (F112a)與 1D5克 (或2.28莫耳）乙醇之150克乙酵溶液被置入相同於賁施例 2的設置。 0.72克AIBN然後Μ相對於所使用F112a的2莫耳％被 -1 1 - 本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS ) A4洗格（2丨0><297公釐） -------^ |士4------訂--1--- ·^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) Α7 五、發明説明（〖C) 加入。 得到F112a為73.4%轉化率且乙基溴二氟乙酸酯為23 %產率。 NMR鑑宙a bed CF2CICOCH2CH3 II Ο 1 3 C NMR光譜 (溶 劑 = :CDC13 ) I δ a =116.9 ppm δ b =159.2 ppm δ c =64.5 ppm δ d =13.7 ppm 1 9 F NMR来譜 (溶 劑 =CDC 1 3 / 外 標 物 T FA) δ (CJ\2 Cl )= -1 5 . 4 ppm ^c-f = 300 Hz, 2Jc-P = 34.5 Hz 1 H NMR来諶 (溶 劑 =CDC1 3 / 内 標 物 TMS) -»-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) * n · -'s Μ 經濟部中央揉準局貝工消費合作社印製 δ (C Η_2 ) = 4.4 ppm δ (C Η_3 ) = 1.4 ppm 實施例4 17.5克（60毫莫耳）CFZ BrCCl2 Br與42克乙醇被置入 裝置有攪拌器的125 cm3玻璃反應器。此反應器然後K4 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（21 ΟΧ 297公釐> ~~ — 經濟部中央榡準局貝工消费合作社印製 A7 B7 i'發明説明（f /) x 8 W的燈於365 nm同軸照射（"Rayonet”-型組合）且反 應介賛的溫度藉由空氣的蒸氣於反應器外部冷卻而被維持 於2 5勺。 照射60小時之後，粗反應混合物的氣體色層分析顯示 4.5克之〇?281*(^1281*保留未被轉化且7.5克之乙基溴二 氣乙酸酷被形成。CF2 BrCCl2 Br為73.8%轉化率且乙基 嗅二氟乙酸酯為61. 5%產率。 實施例5 含有90.83克（或〇.31莫耳）0[281'(：(：1281'與219.17克 (4.76莫耳）乙醇之310克乙醇溶液被置入裝置有中心燈（ 丄5 W的燈，λ : 3 6 5 ηιη)且有用體積為3 0 0 cm3的光反應 器。外部馬達用Μ確定實驗溶液為恆久循環。 反應介質的溫度藉由反應器套内的水循環而被維持於 環境溫度。 此外，空氣Κ3升/時的平均流速持鑛注入反應器底 部。 燈被打開。 65小時之後，0?2 8!*(：(：12 81*為58.8%轉化率且乙基 溴二氟乙酸酯為5 5%產率。 上述化合物藉氣體色層分析被檢測。 實施例6 含有90克（或0.30莫耳）CF2 BrCCU Br與210克乙醇之 3〇〇克乙酵溶液被置入相同於實施例5的設置。 -13- 本紙張尺度逍用中國國家樣率（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -I — (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 Μ 經濟部中央梂準局貝工消费合作社印製 at _ B7 _____ 五、發明説明（/>) 反應媒介於空氣流速為7升/時被加熱至65Ί〇 ° 反應15小時後得到CFz BrCClz Br為88%轉化率且乙 基溴二氟乙酸酯為66. 5%產率。 實施例7 47.1 克（0.147 莫耳）CF3 CBr3 與 1〇3 克（2.23 莫耳）乙 醇被置入裝置有渦輪型搜拌器，冷凝管，溫度顯示器與用 為氣體入口之浸潰管之習用反應器。 0.3克AIBN然後Μ相對於所使用之鹵素乙烷1.24%的 莫耳數麄被加入。反應媒介於攪拌與空氣的嗔射（7升/ 時）下被加熱至65¾。 反應15小時30分鐘之後，得到相對於鹵素乙烷的CF3 CBr3 為21.7%轉化率且乙基溴二氟乙酸酯為17¾產率。 實施例8 45克（0.152莫耳）〇4〇1(：(：12 1與1〇5克（2.28莫耳）乙 醇被置入相同於實施例7的設置。 0.5克AIBN然後Μ相對於所使用之鹵素乙烷2莫耳％ 被加人。反應媒介於搜伴與空氣的噴射（7升/時）下被 加熱至65¾。 反應8小時後，幾乎全部CF2 CICClz I轉化且乙基溴 二氟乙酸酯相對於鹵素乙烷為6 5%產率。 -14- 本紙張度逋用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X29?公釐） 1 - k------訂一^--：---1. ·销 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

1. 323275 Ag B8 A x η C8 86. J (_D8_'_ 六、申請身^圍 |i 一種製備下式烷基齒素二氟乙酸酯的直接方法： CF2 X - C - OR (|) -II 0 其中X代表氟，氛，溴或磺原子，R代表磺原子範画由1 至10之線性脂族烴基，其待徴在於具下式之二氟四 鹵素乙烷： CFZ XCY2 Z ( Π ) 其中X具有相同於式（I)之意義且γ及Ζ為相同或不同 且代表溴，氱或磺原子， 與醇R0H (1)反應， R具有相同於式（I)之意義， 且反應傜存有空氣及於加入自由基産生劑或光照射引發反 應之條件下。 2.根據申諸專利範圍第1項之方法，其中式（1) 之1,1-二氟四鹵素乙烷為下式之化合物： CFz BrCCl2 Br, CFz CICCI3 , CF3 CCI3 , CF3 CBr3 及 CFz CICClz I〇 ---------裝------訂丨：一-r.--ί線 (請先閱讀背面之注$項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消费合作社印11 範範對。範 利 利} 1 利 專專 I 於專 誚請ί 等請 申 〇 申 Η 或申 據酵據0於據 根乙根 R 大根 .為 •醇為 . 3 }4中率 5 I 其比 ( ，耳 H 法荑 法 ο 方之 方 R 之 } 之 酵 項 I 項 中 一 ί 1 其 任烷 任 • 中乙 中 法 項素 項 方 3 鹵 3 之第四 第 項至氟 至 1 111 1 第第1-第 圍圍1,圍 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 修止 補充 —,· — 申請專粕範塌 86]1· 一 7 A8 B8 C8 D8 ，其^_R(1)H同時被用為反醮物及溶劑。 6·根據申請專利範圍第1至第3項中任一項之方法 *其中醇ROH (诅）對1,1-二氟四鹵素乙烷（Π)之莫 耳比率為至少等於1且至多等於3 0。 7. 根嫌申請專利範圍第6項之方法，其中（I): (H)之莫耳比率為5至2〇之間。 8. 根據申請專利範圍第1至第3項中任一項之方法 *其中自由基産生劑為偶氮化合物。 9. 根據申請專利範國第8項之方法，其中偶氮化合 物為偶氮雙（異丁腈）。 10. 根據申請專利範圈第1至第3項中任一項之方 法，其中為生成自由基，光化學起始作用被使用。 1 1.根據申請專利範圔第10項之方法•其中光化 學起始作用包含以具有260 η·及800 η·之間之波長λ光照 射。 12.根據申請專利範圈第1至第3項中任一項之方 法，其中溫度為20Τ0至150t：之間。 ---------裝-- (請先E讀背面之注4^項再填寫本頁) 今 經濟部中央揉準局貝工消費合作社印装 本紙張尺度適用中國國家揉率(CNS ) A4規格（210X297公釐）