專(zhuān)利名稱(chēng)：三氟乙酸酯和三氟乙酸硫酯的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由三氟乙酰氯和醇或硫醇制備三氟乙酸酯和三氟乙酸硫酯的方法。三氟乙酸的酯或硫酯是可以用于制備藥物、農(nóng)業(yè)化學(xué)品、液晶、染料和工業(yè)化學(xué)品的優(yōu)良化學(xué)中間體。三氟乙酸酯也可以用作制備其他精細(xì)化學(xué)品、藥物、農(nóng)業(yè)化學(xué)品、液晶、染料和工業(yè)化學(xué)品的溶劑。
己公開(kāi)了幾種可以用來(lái)制備三氟乙酸酯的方法。US4,916,256描述了一些汽相反應(yīng)，必須使用化學(xué)計(jì)算上大大過(guò)量的有毒性而且又相當(dāng)貴的三氟乙酰氯同醇反應(yīng)來(lái)制備三氟乙酸酯。US5,405,991描述了酰基氯同醇的反應(yīng)來(lái)制備三氟乙酸酯，但必須有催化劑存在，其催化劑可以是同起始原料?；认鄳?yīng)的羧酸的堿金屬鹽或鎓鹽。US4,701,551公開(kāi)了三氟乙酸同醇反應(yīng)來(lái)制備三氟乙酸酯，但必須用液體HF作催化劑。US4,730,082公開(kāi)了由三氟乙酸和甲醇制備甲基三氟乙酸酯的多步法，其中的一步需要用強(qiáng)酸作催化劑。WO96/26185A1公開(kāi)了在吡啶和4-二甲氨基吡啶(DMAP)存在下由三氟乙酸酐同硫醇反應(yīng)來(lái)制備硫酯。所有這些參考文獻(xiàn)中，均未單獨(dú)或共同描述或建議本發(fā)明提出的方法。
我們發(fā)現(xiàn)，在本發(fā)明的方法中，其產(chǎn)物三氟乙酸酯或三氟乙酸硫酯本身是該反應(yīng)的優(yōu)良溶劑。該反應(yīng)在相當(dāng)?shù)偷臏囟认逻M(jìn)行，從大約室溫到略低于三氟乙酰氯沸點(diǎn)的溫度范圍不需要其他的催化劑或試劑。該反應(yīng)的副產(chǎn)物氯化氫在反應(yīng)完成時(shí)通過(guò)在攪拌下加熱反應(yīng)混合物到室溫而排除。由本方法得到的酯或硫酯產(chǎn)品純度己經(jīng)很高，通過(guò)蒸餾純度可提高到99％以上。本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)包括(i)目的酯或硫酯產(chǎn)品易于純化，因?yàn)椴淮嬖诒仨氂谜麴s或其他技術(shù)排除的其他溶劑。
(ii)在目的酯或硫酯中三氟乙酰氯的溶解度高，由此得到高濃度的反應(yīng)混合物，并使每個(gè)反應(yīng)器中得到的酯或硫酯產(chǎn)品更多。
(iii)在目的酯或硫酯中，三氟乙酰氯的高溶解度保證了此方法更安全，因?yàn)榭刂朴卸镜娜阴Ｂ炔蛔屍湟蚍序v而除去(沸點(diǎn)為27℃)的方法不僅僅依賴(lài)于反應(yīng)器的冷卻。
(iv)在目的酯或硫酯的形成中不需要其他的試劑或催化劑。
因而，本發(fā)明提供了由三氟乙酰氯和式(II)化合物制備式(I)三氟乙酸酯化合物的方法。 其中R是烷基，或是用烷氧基或鹵代烷氧基取代的烷基，X是氧或硫原子，該方法包括以下步驟(i)在有一定量的式(I)表示的三氟乙酸酯化合物存在下，使三氟乙酰氯同式(II)表示的化合物在20℃或更低的溫度下反應(yīng)，得到式(I)表示的三氟乙酸酯化合物；和(ii)在室溫下使反應(yīng)混合物脫氣，以排除HCl副產(chǎn)物和殘留的三氟乙酰氯。
這里使用的術(shù)語(yǔ)“烷基”指的是直鏈和支鏈的脂肪族烴基鏈，例如甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、異戊基、正己基。當(dāng)烷基具有不對(duì)稱(chēng)碳原子時(shí)，術(shù)語(yǔ)烷基就意味著包括其對(duì)映體形式或其混合物。術(shù)語(yǔ)“烷氧基”指的是連接有氧原子的直鏈和支鏈的脂肪族烴基鏈，例如甲氧基、乙氧基、異丙氧基、正丁氧基等。術(shù)語(yǔ)“鹵代烷氧基”指的是由一個(gè)或多個(gè)鹵原子取代的烷氧基，例如，氯代甲氧基、一氯二氟甲氧基、三氟甲氧基、全氟乙氧基、2-溴乙氧基等。術(shù)語(yǔ)“鹵素”指的是氟、氯或溴原子。
在本發(fā)明優(yōu)選的方法中，R是(C1-C6)烷基或由(C1-C4)烷氧基取代的(C1-C6)烷基。
在本發(fā)明再優(yōu)選的方法中，R是(C1-C4)烷基。
在本發(fā)明更加優(yōu)選的方法中，R是甲基、乙基或異丙基。
在本發(fā)明最為優(yōu)選的方法中，R是乙基。
更具體地說(shuō)，本發(fā)明的制備三氟乙酸酯或硫酯的方法包括，第一步是在低溫下和在式(I)表示的目的產(chǎn)物作為溶劑的存在下，使三氟乙酰氯同醇或硫醇反應(yīng)，在所需反應(yīng)結(jié)束時(shí)，在室溫下使反應(yīng)混合物脫氣，以排除副產(chǎn)物氯化氫和殘留的三氟乙酰氯。這些氣體一般通過(guò)一個(gè)洗氣瓶予以處理，或是在三氟乙酰氯的情況下，使所述的氣體循環(huán)使用，例如，可在充有其后的反應(yīng)中被用作溶劑的三氟乙酸的酯或硫酯的洗氣瓶中收集，或者是采用冷凝的辦法收集。在這個(gè)反應(yīng)中制備的三氟乙酸的酯或硫酯有很高的純度，而通過(guò)蒸餾的方法可使其純度提高到99％以上。
醇(ROH)或硫醇(RSH)可從具有1至6個(gè)碳原子的醇或硫醇中選擇。烷基R可以是直鏈的或支鏈的。R基可以由烷氧基或鹵代烷氧基取代。
反應(yīng)步驟(i)在接近三氟乙酰氯沸點(diǎn)的溫度下進(jìn)行。具體的反應(yīng)溫度范圍是從大約-40℃到大約20℃，優(yōu)選的范圍是從大約-30℃到大約0℃，更為優(yōu)選的范圍是從大約-25℃到大約-15℃。
該方法的操作如下在干燥的反應(yīng)器中加入目的產(chǎn)物酯或硫酯的尾料(循環(huán)物料，常取自前一反應(yīng)批次)，并冷卻到低溫。加入第一試劑，它可以是三氟乙酰氯，也可以是式(II)表示的化合物。在保持反應(yīng)器的內(nèi)部溫度為所需溫度的速率下加入第二試劑。反應(yīng)完成后，將該反應(yīng)混合物加熱到室溫，以便脫氣排除氯化氫和殘留的三氟乙酰氯。這時(shí)反應(yīng)器就包含有目的產(chǎn)物三氟乙酸的酯或硫酯。在常壓或減壓下蒸餾，可進(jìn)一步提高純度。
加料的順序是可變的。優(yōu)選的順序是先將三氟乙酰氯溶解在三氟乙酰酯或三氟乙酰硫酯的尾料中，而后再同適當(dāng)?shù)拇蓟蛄虼挤磻?yīng)。但是，這個(gè)反應(yīng)也可以通過(guò)先把醇或硫醇溶解在三氟乙酰酯或三氟乙酰硫酯中，而后再將三氟乙酰氯加入到該混合物來(lái)完成。
三氟乙酰氯和式(II)化合物的填加量一般按1∶1的摩爾比配制。兩種試劑均可稍微過(guò)量使用，這取決于成本和是否易得。因而，式(II)化合物同三氟乙酰氯合適的摩爾比是1.10至0.90，優(yōu)選的范圍是1.05至0.98。例如，式(II)化合物可以在1.01至1.10的摩爾比過(guò)量使用。優(yōu)選使用式(II)化合物在摩爾比1.01至1.02的少量過(guò)量，因?yàn)樵谄渖倭窟^(guò)量使用的時(shí)候，式(II)表示的殘留化合物在蒸餾時(shí)易于排除。另外，三氟乙酰氯可以稍微過(guò)量(即式(II)化合物同三氟乙酰氯的摩爾比是0.99至0.90)使用，在脫氣時(shí)從產(chǎn)品酯或硫酯中排除。如果使用較高的過(guò)量，多余的三氟乙酰氯可通過(guò)冷凝循環(huán)并回到下一批次反應(yīng)，或者是由填充有三氟乙酸酯或硫酯的洗滌器收集，在下一個(gè)批次的反應(yīng)中作為尾料使用。
所希望的三氟乙酸酯或硫酯作為溶劑使用時(shí)同三氟乙酰氯使用量的摩爾比可在很寬的范圍內(nèi)變化，優(yōu)選的摩爾比范圍是大約0.5至2。
本方法一般采用間歇操作，但是也可以連續(xù)操作。在三氟乙酰氯的低壓力下實(shí)施這個(gè)反應(yīng)也是可能的，優(yōu)選的壓力不高于50psig。在壓力下的反應(yīng)可在所描述的溫度范圍的高溫端進(jìn)行，不會(huì)使試劑和產(chǎn)物丟失到反應(yīng)器中。
雖然其他的溶劑像芳香族化合物如甲苯或醚、酯或烷烴，都可被用于此方法，以取代所需的三氟乙酸酯或硫酯，但是在反應(yīng)溫度下，三氟乙酰氯在這些溶劑中的溶解度勢(shì)必要降低，從而導(dǎo)致產(chǎn)率下降。此外，為制得高純度的產(chǎn)品，這些溶劑還必須從產(chǎn)品酯或硫酯中分離。
下面的實(shí)施例和實(shí)驗(yàn)方法為操作人員提供進(jìn)一步的指導(dǎo)。實(shí)施例1三氟乙酸乙酯的制備將187g三氟乙酸乙酯尾料冷卻到-19℃，向其加入199g的三氟乙酰氯，使該混合物保持在-19至-25℃，在60分鐘內(nèi)向其加入55.8g的乙醇，接著在45分鐘內(nèi)加入另外的14g乙醇。而后將該混合物在攪拌下冷卻到室溫，并使用充有10％氫氧化鈉水溶液的洗氣瓶。將所得到的396g三氟乙酸乙酯轉(zhuǎn)移到一個(gè)蒸餾器中，常壓下蒸餾，就得到360g純度大于99％的三氟乙酸乙酯。實(shí)施例2三氟乙酸乙酯的制備將237g三氟乙酸乙酯尾料冷卻到-19℃，向其加入132.5g的三氟乙酰氯，使該混合物保持在-19至-25℃，在60分鐘內(nèi)向其加入37g的乙醇，接著在45分鐘內(nèi)加入另外的9.5g乙醇。而后將該混合物在攪拌下冷卻到室溫，并使用充有10％氫氧化鈉水溶液的洗氣瓶。將所得到的三氟乙酸乙酯轉(zhuǎn)移到一個(gè)蒸餾器中，常壓下蒸餾，就得到128g純度大于99％的三氟乙酸乙酯。實(shí)施例3三氟乙酸異丙酯的制備將180g三氟乙酸異丙酯尾料冷卻到-19℃，向其加入132.5g的三氟乙酰氯，使該混合物保持在-19至-25℃，在60分鐘內(nèi)向其加入48.6g的異丙醇，接著在45分鐘內(nèi)加入另外的12.1g異丙醇。而后將該混合物在攪拌下冷卻到室溫，并使用充有10％氫氧化鈉水溶液的洗氣瓶。將所得到的三氟乙酸異丙酯轉(zhuǎn)移到一個(gè)蒸餾器中，常壓下蒸餾，所得到的三氟乙酸異丙酯重282.6g，純度大于97％。實(shí)施例4三氟乙酸乙酯的制備將237g三氟乙酸乙酯尾料冷卻到-30℃，向其加入132.5g的三氟乙酰氯，使該混合物保持在-30℃，在60分鐘內(nèi)向其加入37g的乙醇，接著在45分鐘內(nèi)加入另外的9.5g乙醇。而后將該混合物在攪拌下冷卻到室溫，并使用充有10％氫氧化鈉水溶液的洗氣瓶。將所得到的379g三氟乙酸乙酯轉(zhuǎn)移到一個(gè)蒸餾器中，常壓下蒸餾，就得到360g純度大于99％的三氟乙酸乙酯。實(shí)施例5三氟乙酸甲酯的制備將128g三氟乙酸甲酯尾料冷卻到-20℃，向其加入132.5g三氟乙酰氯，使該混合物保持在-20℃，在60分鐘內(nèi)向其加入25.9g甲醇，接著在45分鐘內(nèi)加入另外的6.4g甲醇。而后將該混合物在攪拌下冷卻到室溫，并使用充有10％氫氧化鈉水溶液的洗氣瓶。將所得到的256g三氟乙酸甲酯轉(zhuǎn)移到一個(gè)蒸餾器中，常壓下蒸餾，就得到243g純度大于99％的三氟乙酸甲酯。實(shí)施例6三氟乙酸乙酯的制備反應(yīng)器的安裝使第一個(gè)洗氣瓶含有100g三氟乙酸乙酯，第二個(gè)洗氣瓶含有10％氫氧化鈉水溶液。將187g三氟乙酸乙酯尾料冷卻到-10℃，向其加入199g的三氟乙酰氯，使該混合物保持在-10℃，在60分鐘內(nèi)向其加入55.8g的乙醇，接著在45分鐘內(nèi)加入另外的14g乙醇。而后將該混合物在攪拌下冷卻到室溫。將所得到的356g三氟乙酸乙酯轉(zhuǎn)移到一個(gè)蒸餾器中，常壓下蒸餾，就得到338g純度大于99％的三氟乙酸乙酯。從第一個(gè)洗氣瓶收集的三氟乙酸乙酯已含有某些三氟乙酰氯，用作下一個(gè)反應(yīng)的尾料。實(shí)施例7三氟乙酸S-乙酯的制備將158g三氟乙酸S-乙酯尾料冷卻到-25℃，向其加入199g三氟乙酰氯，使該混合物保持在-25℃，在60分鐘內(nèi)向其加入75.1g乙硫醇，接著在45分鐘內(nèi)加入另外的18.8g乙硫醇。而后將該混合物在攪拌下冷卻到室溫，并使用充有10％氫氧化鈉水溶液的洗氣瓶。將所得到的391g三氟乙酸乙硫酯轉(zhuǎn)移到一個(gè)蒸餾器中，常壓下蒸餾，就得到375g純度大于99％的三氟乙酸乙硫酯。
權(quán)利要求
1.一種由三氟乙酰氯和式(II)化合物制備式(I)三氟乙酸酯化合物的方法， 其中R是烷基，或是用烷氧基或鹵代烷氧基取代的烷基，X是氧或硫原子，該方法包括以下步驟(i)在有初始存在量的式(I)表示的三氟乙酸酯化合物存在下，使三氟乙酰氯同式(II)表示的化合物在20℃或更低的溫度下反應(yīng)，得到式(I)表示的三氟乙酸酯化合物；和(ii)在室溫下使反應(yīng)混合物脫氣，以排除HCl副產(chǎn)物和殘留的三氟乙酰氯。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其中R是(C1-C6)烷基或由(C1-C4)烷氧基取代的(C1-C6)烷基。
3.權(quán)利要求2所述的方法，其中R是(C1-C4)烷基。
4.權(quán)利要求3所述的方法，其中R是甲基、乙基或異丙基。
5.權(quán)利要求4所述的方法，其中R是乙基。
6.前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中式(II)表示的化合物同步驟(i)使用的三氟乙酰氯的摩爾比是1.10至0.90。
7.權(quán)利要求6所述的方法，其中摩爾比為1.05至0.98。
8.權(quán)利要求7所述的方法，，其中摩爾比為1.02至1.01。
9.權(quán)利要求6所述的方法，其中式(I)表示的三氟乙酸酯化合物在步驟(i)的初始存在量同三氟乙酰氯的摩爾比是0.5至2。
10.權(quán)利要求6所述的方法，步驟(i)在-30℃至0℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種由三氟乙酰氯和醇或硫醇制備三氟乙酸酯和三氟乙酸硫酯的方法,這里的酯或硫酯是作為溶劑使用的。三氟乙酸的酯或硫酯是優(yōu)良的化學(xué)中間體,可以用于制備藥物、農(nóng)業(yè)化學(xué)品、液晶、染料和工業(yè)化學(xué)品。三氟乙酸酯和硫酯也可以用作制備其他精細(xì)化學(xué)品、藥物、農(nóng)業(yè)化學(xué)品、液晶、工業(yè)化學(xué)品和染料的溶劑。
文檔編號(hào)C07C69/63GK1281847SQ0010989
公開(kāi)日2001年1月31日 申請(qǐng)日期2000年7月11日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月21日
發(fā)明者勞瑞·安·斯潘格勒, 費(fèi)雷夫多恩·艾伯德薩肯, 祖書(shū)華·安東尼·鐘 申請(qǐng)人:羅姆和哈斯公司