戴佳亮,徐衛(wèi)國,金杭丹
氟化工
1,1,1-三氟-2-氯乙烷的應(yīng)用進(jìn)展
戴佳亮,徐衛(wèi)國,金杭丹
(浙江省化工研究院有限公司,浙江杭州310023)
1,1,1-三氟-2-氯乙烷可開發(fā)多種氟碳化合物,合成各類三氟乙基下游產(chǎn)品,還在含氟農(nóng)藥、醫(yī)藥等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用價值。
1,1,1-三氟-2-氯乙烷;三氟乙烷基;應(yīng)用
1,1,1-三氟-2-氯乙烷(R133a),是一種基本的1,1-二氫三氟乙烷基化試劑,由于氯原子的離去能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于溴和碘,導(dǎo)致其反應(yīng)活性較2,2,2-三氟溴乙烷和2,2,2-三氟碘乙烷低,但成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于三氟溴乙烷和三氟碘乙烷。1,1-二氫三氟乙烷基的化合物在醫(yī)藥、偶氮染色體等方面具有獨特的性質(zhì),因此,將1,1-二氫三氟乙烷基在溫和、經(jīng)濟的條件下引入其他有機化合物具有重要的意義。
本文摘錄了國內(nèi)外自2000年以后關(guān)于三氟氯乙烷轉(zhuǎn)化、合成等方面的應(yīng)用文獻(xiàn)報道,并對其部分下游產(chǎn)品進(jìn)行了詳細(xì)介紹。
1.1制備1,1,1,2-四氟乙烷(HFC-134a)
HFC-134a(1,1,1,2-四氟乙烷)不含氯原子,因此具有零ODP值(臭氧耗損潛能值)和低GWP值(全球變暖潛能值)、不消耗臭氧、不產(chǎn)生光化學(xué)煙霧、化學(xué)惰性、毒理學(xué)上安全等特點,是一種環(huán)保型的藥用輔料,也是目前所使用氣霧劑中消耗臭氧的氟氯碳主要替代品。
2006年,Belter等人[1]以氟化氫混合氧氣氟化三氟氯乙烷制備HFC-134a。無水HF以1 g/min通過400℃的含HF/O2的活性催化劑床,催化劑為碳載鉻。0.5 h后HF的通入量增加至1.4 g/ min,同時分別以1.5 g/min和18 mL/min的速率通入三氟氯乙烷。產(chǎn)物通過熱水洗滌后經(jīng)氣相色譜檢測,三氟氯乙烷的轉(zhuǎn)化率40%。其中氧氣流也可更換為三氟化氮氣體。
2010年,Sharratt等人[2]發(fā)明了一種含鉻氟化催化劑,催化劑中有0.1%~8.0 wt%的鉻作為鉻(Ⅵ)存在,含有促進(jìn)活性的鋅。鋅包含于聚集體中,聚集體的尺寸在其最大維度上最多為1 μm。該含鉻氟化催化劑可促進(jìn)烴或鹵代烴與氟化氫在高溫下的氣相反應(yīng)。三氟氯乙烷與氟化氫制備HFC-134a通常采用300℃~350℃的反應(yīng)溫度,1~2 MPa的壓力,每摩爾三氟氯乙烷使用1~6 mol的氟化氫,反應(yīng)保留時間1~100 s。
2013年,張彥等人[3]公開了一種同時制備HFC-134a和二氟甲烷(HFC-32)的方法。以三氟氯乙烷、二氯甲烷和無水氟化氫為原料,通過氣相氟化催化反應(yīng):在鉻基氟化催化劑存在下,反應(yīng)溫度為280℃~400℃,反應(yīng)壓力為0.1~1.0 MPa,無水氟化氫與三氟氯乙烷和二氯甲烷總量的摩爾比為10~50∶1,空速為800~2000 h-1。
2013年,郭荔等人[4]以三氟氯乙烷與氫氟酸氣相氟化反應(yīng)制備HFC-134a,氟化催化劑是以鉻、鎂為主。原料氫氟酸與三氟氯乙烷的摩爾比優(yōu)選為4~15∶1,氣相氟化反應(yīng)溫度為270℃~300℃,接觸時間為11~25 s,反應(yīng)空速為0.04~0.06 s-l。三氟氯乙烷轉(zhuǎn)化率為30%左右,HFC-134a選擇性最高可達(dá)99%。
2014年,鮮毅等人[5]報道了HFC-134a的制備方法。首先以氟化氫和三氯乙烯制備得到三氟氯乙烷,然后將氟化氫和三氟氯乙烷以4.5∶1的質(zhì)量比通過含CrX0.005-0.5Y0.005-0.3O0.1-1.0F1.0-3.0催化劑的固定床反應(yīng)器中生成HFC-134a,反應(yīng)溫度350℃,轉(zhuǎn)化率為40%左右,選擇性可達(dá)99%以上。其中X是Mn、Co或Zn,Y是Mg或Ni。
1.2制備1-氯-2,2-二氟乙烷(HCFC-142)
2016年,Wendlinger等人[6]公開了一種以三氟氯乙烷制備1-氯-2,2-二氟乙烷(HCFC-142)的方法。首先將三氟氯乙烷脫氟化氫,催化劑選用AlF3,反應(yīng)溫度500℃,接觸時間2 s,三氟氯乙烷轉(zhuǎn)化率45%,產(chǎn)物1-氯-2,2-二氟乙烯(HCC-1122)的選擇性為93%。以0.5%Pd/C為催化劑,在80℃下通入氫氣流和HCC-1122,接觸反應(yīng)4.5 s,HCC-1122轉(zhuǎn)化率接近100%,HCFC-142選擇性為98.7%。
1.3制備1,1,1-三氟乙烷(HFC-143a)
2010年,陳慶云等人通過液相法以三氟氯乙烷制備1,1,1-三氟乙烷(HFC-143a)[7]和偏氟乙烯[8]:在極性溶劑中,在金屬配合物的催化下,用金屬單質(zhì)還原三氟氯乙烷得到1,1,1-三氟乙烷(反應(yīng)時間5~10 h,反應(yīng)溫度控制在60℃~110℃之間)和偏氟乙烯(反應(yīng)時間3~8 h,反應(yīng)溫度控制在120℃~180℃)。配體可選用醇胺或者磷配體;金屬化合物可選用Cu、Ru或Ni的鹵化物或硫酸鹽等;金屬單質(zhì)選自鎂粉、鋁粉、鋅粉、鐵粉或鉛粉。三氟氯乙烷、金屬配合物和金屬單質(zhì)的摩爾比為1:(0.01~0.2):(0.4~2)。1,1,1-三氟乙烷產(chǎn)率和產(chǎn)物純度都在94%以上;偏氟乙烯純度>99%,產(chǎn)率>95%。
2012年,Tang等人[9]以過渡金屬催化劑通過單電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)還原裂解三氟氯乙烷得到HFC-143a和1,1-二氟乙烯(VDF)。過渡金屬選擇Ni或Cu的三苯基磷配體,反應(yīng)溫度90℃~150℃,三氟乙烷產(chǎn)率可達(dá)92%,二氟乙烯產(chǎn)率可達(dá)99%(GC-MS或19F NMR測定)。此反應(yīng)體系還可更廣泛應(yīng)用于裂解鹵代烷或鹵代芳烴的C-Cl鍵。
1.4制備五氟乙烷(HFC-125)
五氟乙烷(HFC-125)作為不含氯的替代碳氟化合物可用于致冷劑、混合致冷劑(R-410A,R-407C,R-404A)、發(fā)泡劑和噴射劑等。
2003年,Boussand等人[10]報道了在氟化氫和氟化催化劑存在下,將三氟氯乙烷和氯進(jìn)行接觸,制備得到1,1,1-三氟-2,2-二氯乙烷(R123),再進(jìn)一步以氫氟酸氟化制得五氟乙烷。反應(yīng)可以在氣相、固定床或流化床中進(jìn)行,催化劑可為氧化鋁、氟化鋁、鐵、鎳等,反應(yīng)溫度優(yōu)選為250℃~300℃,氯/三氟氯乙烷摩爾比為0.1~0.3,HF/ F133a摩爾比一般為0.8~1.2。三氟氯乙烷、氯和HF與催化劑的接觸時間為10~60 s。氟化氫基本不與三氟氯乙烷和產(chǎn)物R123反應(yīng),三氟乙烷轉(zhuǎn)化率10%左右,R123選擇性在94%以上。制備R125的氟化反應(yīng)的溫度優(yōu)選為280℃~410℃,HF與F123的接觸時間5~30 s,HF/F123摩爾比為2~9∶1,反應(yīng)壓力略大于大氣壓,不高于0.5 MPa。
2007年,Nose等人[11]報道了一種五氟乙烷的制備方法。在不存在催化劑和HF的條件下,于200℃~420℃、0.3~0.7 MPa下,使三氟氯乙烷與C12在氣相中進(jìn)行反應(yīng),得到含有1,1,1-三氟-2,2-二氯乙烷(HFC-123)的預(yù)備生成物,有效地降低1,1,1,4,4,4-六氟-2-氯-2-丁烯(HCFC-1326)的產(chǎn)生,得到產(chǎn)物中不含有烯烴。在含鉻催化劑的存在下,使HCFC-123與HF在氣相中進(jìn)行反應(yīng),得到含有五氟乙烷的反應(yīng)生成物,反應(yīng)溫度250℃~400℃,反應(yīng)壓力0.1~1 MPa,五氟乙烷選擇性15%左右。
1.5制備六氟乙烷(FC-116)
六氟乙烷可作為半導(dǎo)體的凈化氣體,與高純氦、氖、氮等氣體混合作為蝕刻氣體。2005年,Ohno等人[12]以含兩個碳原子的氯化物為原料制備六氟乙烷,該氯化物可為三氟氯乙烷、五氟乙烷、1,1-二氯-2,2,2-三氟乙烷、1-氯-1,2,2,2-四氟乙烷等;催化劑的主要成分為3價的氧化鉻和微量的鎳、鋅、銦等;催化劑載體為活性炭或氧化鋁;反應(yīng)溫度為350℃~450℃,氯化物和氟化氫的摩爾比為1∶0.1~5,粗產(chǎn)品純度可達(dá)99%,蒸餾后可得到純度在99.999%以上的高純六氟乙烷,原料氯化物含量少于1 ppm。
2.1制備三氟乙醇
三氟乙醇可以制備麻醉藥、胃潰瘍藥及各類農(nóng)藥。2001年,Nukui等人[13]以三氟氯乙烷和有機鉀鹽在非極性溶劑中制備2,2,2-三氟乙醇和三氟乙酸乙酯,同時將副產(chǎn)氯化鉀(含≤3%的有機物質(zhì))作為肥料,減少處理成本和環(huán)境污染。水、三氟氯乙烷、非極性溶劑(可選擇γ-丁內(nèi)酯、N-甲基吡咯烷酮、環(huán)丁砜、二甲基亞砜、二甲基甲酰胺等)和鉀鹽(甲酸鉀、乙酸鉀、γ-羥基丁酸鉀、甲基丙烯酸鉀、鄰苯二甲酸等飽和或不飽和鉀鹽)置于高壓釜中,在190℃~220℃下反應(yīng)4~8 h,蒸餾除去水,過濾,有機相為2,2,2-三氟乙醇及少量三氟氯乙烷,濾渣為氯化鉀。氯化鉀經(jīng)真空烘干可進(jìn)一步作為鉀肥使用。
2003年,Nagasaki等人[14]報道了一種以三氟氯乙烷和γ-羥基丁酸金屬鹽在非質(zhì)子極性溶劑中制備三氟乙醇的方法。γ-羥基丁酸金屬鹽是由γ-丁內(nèi)酯和堿金屬氫氧化物制備而成,保證了4,4’-氧二丁酸及鹽質(zhì)量≤6 wt%(4,4’-氧二丁酸及鹽是三氟乙醇制備工藝缺陷的主要因素)。先以γ-丁內(nèi)酯和48%的氫氧化鉀水溶液制備得到γ-羥基丁酸鉀,含量17.2 wt%,水分3.4 wt%。取該溶液于高壓釜中,氮氣置換后加入三氟氯乙烷,200℃、1.5 MPa下反應(yīng)6 h。冷卻至150℃,管路連接至冷阱,蒸出三氟乙醇,收率96%(以γ-羥基丁酸鉀計)。蒸餾殘液中的γ-丁內(nèi)酯還可以循環(huán)利用。
2004年,Kawamura等人[15]和Nukui等人[16]直接以三氟氯乙烷和γ-羥基丁酸鉀制備高純度的三氟乙醇:高壓釜內(nèi)加入γ-丁內(nèi)酯作為溶劑,再加入水和γ-羥基丁酸鉀,加熱至200℃后加入三氟氯乙烷,密閉反應(yīng)6 h。反應(yīng)器冷卻至100℃,連接精餾柱,塔板數(shù)為4,壓力保持71 kPa,分離得到三氟乙醇粗產(chǎn)品,質(zhì)量百分比為78.2%,再次精餾提純后純度可達(dá)99.9%,精餾收率97%以上。非質(zhì)子極性溶劑還可以選擇N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基咪唑啉酮。
2004年,Lee等人[17]發(fā)現(xiàn)咪唑鹽的離子液體可以有效地促進(jìn)三氟氯乙烷在乙酸鉀作用下水解生成三氟乙醇。通用方法:在壓力反應(yīng)器內(nèi)加乙酸鉀、溶劑、水、微量內(nèi)標(biāo)物2-甲基戊酮和離子液體。反應(yīng)物冷卻至0℃后,注入三氟氯乙烷,升溫至180℃反應(yīng)3 h。冷卻至0℃,收集液相,以內(nèi)標(biāo)法經(jīng)氣相色譜測定三氟乙醇和CF3CH2OAc的產(chǎn)率。結(jié)果顯示:選擇1-丁基-3-甲基咪唑氯作為離子液體,溶劑為DMF,三氟乙醇產(chǎn)率最高,可在91%以上;CF3CH2OAc產(chǎn)率在2%左右。乙酸鉀量的增加有助于三氟乙醇產(chǎn)率的提升,一般選擇1.5∶1(乙酸鉀:三氟氯乙烷)。[bmim]表示為1-丁基-3-甲基咪唑。
2.2制備2,2,2-三氟乙胺
2,2,2-三氟乙胺可合成骨質(zhì)疏松癥和癌癥的治療藥物,還可用作各類農(nóng)藥中間體。2001年,Takagi等人[18]以三氟氯乙烷與氨氣制備三氟乙胺。在高壓釜中加入溶劑、三氟氯乙烷,通入氨氣后,升溫。溶劑可選擇丙二醇、乙二醇和水,大約1~20倍于三氟氯乙烷的質(zhì)量,使其可以完全溶解。氨氣相對于三氟氯乙烷的摩爾比例為4~6∶1,反應(yīng)溫度170℃~210℃,反應(yīng)壓力維持在1~3 MPa,時間48 h,反應(yīng)結(jié)束后,壓力有輕微下降。產(chǎn)物以冷收集19F NMR檢測,三氟乙烷轉(zhuǎn)化率在90%以上,三氟乙胺含量為95%~99%。
2003年,Kondo等人[19]以氟烷基鹵化物與碘化物制備氟烷基胺,如三氟氯乙烷制備三氟乙胺,溶劑選擇水、醇類、鹵代烴及醚類、苯類、酰胺類等,與三氟氯乙烷的摩爾比例為0.5~10.0∶1,碘化物與三氟氯乙烷的摩爾比為0.1~5∶1,氨氣相對三氟氯乙烷比例為2.5~4.0∶1,反應(yīng)溫度180℃~220℃,反應(yīng)時間4~10 h,反應(yīng)壓力一般維持在20~150 kPa。反應(yīng)物經(jīng)氣相色譜分析,三氟氯乙烷轉(zhuǎn)化率99.4%,三氟乙胺收率90.6%,二(三氟乙基)胺收率2.5%。
2011年,呂劍等人[20]公開了一種三氟乙胺的制備方法:將溶于液相的三氟氯乙烷與氨水混合,其中丙三醇與三氟氯乙烷的體積比為1~3∶1,氨與三氟氯乙烷的摩爾比為8~15∶1,氨水的濃度為30%~100%(wt)。進(jìn)入管道式反應(yīng)器反應(yīng),反應(yīng)溫度150℃~200℃,壓力為2~4 MPa,時間為20~30 min,流速為2.0~4.0 L/h;得到含有三氟乙胺的混合溶液經(jīng)減壓閃蒸脫氨,加入碳酸鈉中和減壓精餾,得到三氟乙胺,收率可達(dá)97.0%。
2.3制備2,2,2-三氟碘乙烷
1999年,吳永明等人[21]報道了一種2,2,2-三氟碘乙烷的制備方法,該方法系在相轉(zhuǎn)移催化劑存在下和非質(zhì)子極性溶劑中,加熱時三氟氯乙烷和一價金屬碘化物發(fā)生反應(yīng),生成2,2,2-三氟碘乙烷。三氟氯乙烷和碘化物的摩爾比為1∶3~10,采用更大量的碘化物,對反應(yīng)結(jié)果沒有明顯的影響。一價金屬碘化物推薦使用NaI或KI。反應(yīng)溶劑為非質(zhì)子極性溶劑,如DMF、DMSO和NMP等,反應(yīng)的催化劑為非質(zhì)子型的聚乙二醇,分子量500~100000,為季銨鹽。三氟氯乙烷與催化劑的質(zhì)量比為1∶0.01~0.10。反應(yīng)溫度100℃~140℃,溫度較低時,反應(yīng)速度較慢;溫度較高時,則副產(chǎn)物2,2,2-三氟乙烷含量增加。反應(yīng)時間一般為8~20 h,延長反應(yīng)時間會增加副產(chǎn)物的含量。2,2,2-三氟碘乙烷的產(chǎn)率可達(dá)72%以上。
2000年,Kashutina等人[22]以三氟氯乙烷和KBr或KI制備2,2,2-三氟溴乙烷和2,2,2-三氟碘乙烷,溫度控制在150℃~320℃,催化劑為活性炭。和KBr反應(yīng),溫度為300℃,接觸反應(yīng)20 min,得到2,2,2-三氟溴乙烷,收率36%;和KI反應(yīng),溫度為250℃~280℃,接觸反應(yīng)20~25 min,得到58%~62%的2,2,2-三氟碘乙烷,副產(chǎn)物<0.1%。
2.4制備-三氟乙基醋酸酯
2,2,2-三氟乙基醋酸酯(ATE)是合成三氟乙醇的前體,還可以合成麻醉劑氟乙烯醚、異氟烷,可以作為三氟乙基導(dǎo)入劑合成中樞神經(jīng)興奮劑氟替爾、質(zhì)子泵阻斷劑蘭索拉唑、抗心律失常藥氟卡同胺、鎮(zhèn)痛藥苯并二氮雜卓等。2003年,徐衛(wèi)國等人[23]公開了一種2,2,2-三氟乙基醋酸酯的制備方法:在極性非質(zhì)子溶劑N-甲基吡咯烷酮和相轉(zhuǎn)移催化劑四丁基溴化按或聚乙二醇6000存在下,由無水三氟氯乙烷與醋酸鉀在100℃~300℃下反應(yīng),并經(jīng)閃蒸和精餾而成。三氟氯乙烷與醋酸鉀的投料摩爾比為1.0~1.5∶1.0,溶劑與醋酸鉀的投料重量比為4.0~1.0∶1.0,反應(yīng)溫度180℃~210℃,反應(yīng)時間為2~8 h。2,2,2-三氟乙基醋酸酯收率最高可達(dá)96.8%。
含氟甲基丙烯酸酯是一種功能材料,可用于隱形眼鏡、光纖等。2007年,Hori等人[24]提供了一種制備含氟甲基丙烯酸酯的方法,且不含聚丙烯酸酯、過氧化物等副產(chǎn)。以甲基丙烯酸的金屬鹽和鹵代烷在非質(zhì)子極性溶劑中制備得到,如以三氟氯乙烷制備甲基丙烯酸-2,2,2-三氟乙酯:在反應(yīng)釜內(nèi)加入4-羥基-2,2,6,6-N-氧-四甲基哌啶為非質(zhì)子性極性溶劑,再加入甲基丙烯酸、48%的氫氧化鉀溶液和阻聚劑,減壓至20 kPa后開始升溫至180℃,水通過蒸餾除去,生成甲基丙烯酸鉀,隨后加入冷凝至0℃的三氟氯乙烷,繼續(xù)在180℃反應(yīng)7 h,然后回復(fù)至正常壓力下反應(yīng)6 h,除去未反應(yīng)的三氟氯乙烷。充入氮氣,于20 kPa下減壓蒸餾11 h,得到甲基丙烯酸-2,2,2-三氟乙酯。其中,4-羥基-2,2,6,6-N-氧-四甲基哌啶也可更換為N,N'-二苯基-p-苯二胺、N-甲基-吡咯烷酮、4-羥基-2,2,6,6-N-氧-四甲基哌啶等其余非質(zhì)子極性溶劑。
2.5其他三氟乙基化合物
短鏈的含氟烷基磺酸應(yīng)用非常廣泛,它可以作為有機反應(yīng)的催化劑和反應(yīng)試劑。1999年,龍正宇等人[25]使三氟氯乙烷在適于電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)的極性非質(zhì)子性溶劑中,在弱堿性條件下,與亞磺化脫鹵反應(yīng)試劑Na2S2O4反應(yīng)合成2,2,2-三氟乙基亞磺酸鹽(CF3CH2SO2Na)及其衍生物。在干冰冷卻下,將三氟氯乙烷、極性非質(zhì)子性溶劑、引發(fā)劑Na2S2O4和強堿弱酸鹽加入高壓釜后升溫至90℃~100℃反應(yīng)8~12 h,經(jīng)后處理得到相應(yīng)的亞磺酸鹽及其衍生物。三氟氯乙烷:Na2S2O4∶強堿弱酸鹽=1∶2∶2。極性非質(zhì)子性溶劑選擇DMSO,強堿弱酸鹽為碳酸鈉或碳酸氫鈉。2,2,2-三氟乙基亞磺酸鹽收率最高可達(dá)80%。
2001年,Wu等人[26-28]將三氟氯乙烷和烷基醇及苯酚衍生物制備相應(yīng)的三氟乙基醚和1-氯-2,2-二氟基醚。反應(yīng)在高壓釜中進(jìn)行,干冰冷凍下加入三氟氯乙烷、醇或酚、氫氧化鉀后密閉,開始加熱。反應(yīng)在氫氧化鉀水溶液中進(jìn)行時,三氟氯乙烷可和烷基醇生成三氟乙基醚1a,和苯酚衍生物生成三氟乙基醚1-氯-2,2-二氟苯基醚1b,反應(yīng)溫度選擇240℃~280℃,時間10~14 h,1a收率為40%~70%,1b收率可達(dá)50%~75%。反應(yīng)在DMSO溶液中進(jìn)行時,均生成1-氯-2,2-二氟基醚1b和1c,反應(yīng)溫度80℃,反應(yīng)時間12 h,收率35%~76%,反應(yīng)時間延長有助于產(chǎn)物收率提高。R代表乙基、丙基、異丙基等烷基;Ar代表苯基、甲基苯基、丁基苯基等芳香基團。
2016年,Syvret等人[29]以三氟氯乙烷制備了2,2,2-三氟乙硫醇,可用作各種電子產(chǎn)品制作中的蝕刻劑和有機化合物的中間體,也可在電極表面生成自組裝單層膜。反應(yīng)在高壓釜中進(jìn)行,將三氟氯乙烷以氣體形式通入過量的硫氫化鈉和相轉(zhuǎn)移催化劑的極性溶劑中,于70℃~110℃下反應(yīng)1~5 h。溶劑選用亞砜、酰胺或二醇類化合物,相轉(zhuǎn)移催化劑可選用四丁基溴化銨和甲基三辛基氯化銨。反應(yīng)中會產(chǎn)生一定量的硫化氫和副產(chǎn)(CF3CH2)2S,硫化氫有助于2,2,2-三氟乙硫醇的生成。經(jīng)核磁檢測,三氟氯乙烷轉(zhuǎn)化率接近100%,2,2,2-三氟乙硫醇的選擇性可達(dá)73%。
2002年,Anilkumar等人[30-31]通過金屬化三氟氯乙烷在室溫下制備鋅試劑CF2=CClZnCl。在氮氣保護下,反應(yīng)器中加入ZnCl2和THF,冷卻至15℃,加入冷凝后的三氟氯乙烷,隨后滴加正丁基鋰和二異丙基胺的THF溶液,期間保證體系溫度在15℃~20℃,同時將滴加口浸入THF中以避免形成氯二氟乙烯基鋰。滴加完畢,形成淡黃色反應(yīng)液在20℃下攪拌2 h。以19F NMR分析CF2= CClZnCl,收率91%。其可在溫和條件下與芳基碘經(jīng)鈀催化劑生成α-氯-β,β-二氟苯乙烯類化合物(ArCCl=CF2),收率在64%~90%。
2004年,Brisdon等人[32]制備二氟乙烯基金屬試劑Ph3E(CCl=CF2),金屬E可為鍺、錫、鉛,可由三氟氯乙烯、正丁基鋰和三苯基金屬鹵化物為原料制得。反應(yīng)器冷卻至-78℃,加入二乙醚和三氟氯乙烷,滴加丁基鋰。滴加完畢攪拌2 h,生成1-氯-2,2-二氟乙烯基鋰。將三苯基金屬鹵化物Ph3EX配成乙醚溶液,滴加至1-氯-2,2-二氟乙烯基鋰反應(yīng)液中,攪拌過夜,加入己烷過濾后,色譜柱分離得Ph3E(CCl=CF2),收率可達(dá)60%以上。
吲哚嗪有著良好的生物活性,可用于精神治療、消炎、鎮(zhèn)痛、抗菌、降低血糖等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,而氟原子的引入可進(jìn)一步修改他們的化學(xué)、物理和生物特性。2003年,Wu等人[33]將吡啶或異喹啉的溴化物2a在氫氧化鉀和三乙胺的存在下,得到相應(yīng)的吡啶或異喹啉離子,與三氟氯乙烷通過1,3-偶極[3+2]環(huán)加成反應(yīng)得到2-氟吲哚嗪2,溶劑選擇DMSO,反應(yīng)溫度80℃~100℃,反應(yīng)時間一般選擇24 h,可在大氣壓下普通玻璃反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行,收率30%~82%。R1為甲基、苯基;R2為苯基、乙氧基。
2009年,F(xiàn)ukuoka等人[34]制備了一種具有脫氧尿苷三磷酸酶(dUTPase)抑制活性的尿嘧啶化合物。dUTPase是預(yù)防性的DNA修復(fù)酶,能特異性識別三磷酸脫氧尿苷(dUTP),將其分解成一磷酸脫氧尿苷(dUMP)和焦磷酸酶,此酶可以作為抗腫瘤、抗瘧、抗結(jié)核、抗幽門螺桿菌和抗寄生蟲等藥物的標(biāo)的。三氟氯乙烷可參與合成該尿嘧啶化合物3,R為H或F。起始原料為羥基苯甲酸3a,與乙醇成醚后,依次經(jīng)三氟氯乙烷、四氫硼鋰、2-甲基-2-丙烷亞磺酰胺、溴化甲基鎂作用生成3b,再與3-氯丙烷磺酰氯和氯甲基甲醚反應(yīng)得到3c,最后與2,4-雙(三甲基甲硅烷氧基)嘧啶形成目標(biāo)產(chǎn)物3。
2011年,殷建明等人[35]發(fā)明了一種含磷化合物,主結(jié)構(gòu)為1-羥乙基咪唑,可提高骨質(zhì)疏松患者骨密度,減少骨折風(fēng)險;減緩骨轉(zhuǎn)移性癌痛、治療腫瘤骨轉(zhuǎn)移和高血鈣癥等疾病。在治療骨代謝異常時,可以降低使用劑量和減少副作用。與現(xiàn)有治療轉(zhuǎn)移性骨病的藥物雙磷酸鹽相比,具有較高的親脂性,能夠降低藥物代謝,提高有效生物利用度。三氟氯乙烷可合成該含磷化合物4。2-(1H-咪唑)-乙酸4a和氘代甲醇在室溫下攪拌得到4b,再和三氯氧磷、甲磺酸回流生成磷酸酯4c,最后在N,N-二異丙基乙胺、四丁基碘化胺存在下與三氟氯乙烷反應(yīng),反應(yīng)溫度35℃~40℃,得到目標(biāo)產(chǎn)物4。
2012年,吳勇等人[36]開發(fā)了一種西洛多辛中間體2-(2,2,2-三氟乙氧基)苯氧乙基甲磺酸酯5的制備方法。西洛多辛對尿道平滑肌收縮具有選擇性抑制作用,并降低尿道內(nèi)壓,而對血壓沒有很大影響,用于治療良性前列腺增生。在非質(zhì)子溶劑中、堿性化合物和堿金屬碘化物的作用下,鄰苯二酚和鹵代三氟乙烷(如三氟氯乙烷)或三氟乙基磺酸酯反應(yīng)得到2-(2,2,2-三氟乙氧基)苯酚5a,反應(yīng)溫度80℃~110℃。5a進(jìn)一步在堿金屬鹽存在下與二甲磺酸乙二酯反應(yīng)得到西洛多辛中間體5。
2015年,Yasumura[37]制備了具有防治有害生物活性的化合物,如結(jié)構(gòu)6,于制備路徑后階段進(jìn)行鹵烷基化反應(yīng),減少了高價鹵烷化劑的使用量。首先將巰基酚衍生物6a氧化,氧化劑可選雙氧水、次氯酸鈉等,得到6b,再與鹵代的三氟甲基硫基烷基化合物R3X反應(yīng)生成二硫醚6c,可進(jìn)一步在三氟氯乙烷等鹵代乙烷或三氟甲磺酸-2,2,2-三氟乙基等磺酸類鹵化試劑作用下得到產(chǎn)物6。R1和R2為鹵素或C1~C4的烷基,R3主要為三氟甲基硫基戊烷基或己基,X為鹵素。
三氟氯乙烷可合成HFC-134a、HCFC-142、HFC-143a等多種氟碳化合物,還可合成三氟乙醇、三氟乙胺等各類下游三氟乙基產(chǎn)品,還在含氟農(nóng)藥、醫(yī)藥等領(lǐng)域體現(xiàn)廣泛的應(yīng)用價值。因此可更廣泛地開展三氟氯乙烷的應(yīng)用研究,開發(fā)出更多的下游產(chǎn)品,為氟化工企業(yè)帶來新的經(jīng)濟增長點。
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Application Progress of 1,1,1-Trifluoro-2-chloroethane
DAI Jia-liang,XU Wei-guo,JIN Hang-dan
(Zhejiang Chemical Industry Research Institute Co.,Ltd.,Hangzhou,Zhejiang 310023,China)
1,1,1-Trifluoro-2-chloroethanenot is only used for preparation various fluorine carbon compounds and the downstream products contained trifluoroethyl,but also are widely used in fluorine-containing pesticide,medicine fields.
1,1,1-trifluoro-2-chloroethane;trifluoroethyl;application
1006-4184(2017)3-0001-07
2016-11-08
戴佳亮(1984-),男,工程師,主要從事含氟精細(xì)化學(xué)品的研究開發(fā)工作。E-mail:daijialiang@sinchem.com。