一種用層狀材料催化合成二氟乙酰乙酸乙酯的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種二氟乙酰乙酸乙酯的合成方法，特別是提供了一種用層狀材料催化合成二氟乙酰乙酸乙酯的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于氟原子的特性(高電負(fù)性和小的原子半徑)以及電子效應(yīng)、滲透效應(yīng)、阻礙效應(yīng)和模擬效應(yīng)，向有機(jī)分子引入氟原子或含氟基團(tuán)，將影響有機(jī)分子的物理、化學(xué)性能，特別對(duì)生理性能產(chǎn)生很大的影響。
[0003]含氟甲基的化合物廣泛應(yīng)用于農(nóng)藥、醫(yī)藥和材料等領(lǐng)域，因?yàn)槠潆娦?yīng)和模擬效應(yīng)改變了分子內(nèi)部電子分布的密度，破壞了化合物內(nèi)部結(jié)構(gòu)的酸堿比例，從而改變了化合物的生理活性。二氟甲基(-CF2H)是繼三氟甲基(-CF3)的又一研究熱點(diǎn)，二氟甲基(-CF2H)可以認(rèn)為是羥甲基的電子等排體和等極體，具有較強(qiáng)的親脂性、吸電子性，更主要的是氫原子可以參與氫鍵作用，進(jìn)而得到高效低毒的化合物。
[0004]二氟乙酰乙酸乙酯可以參與合成含二氟甲基的化合物，因此是一種重要的農(nóng)藥、醫(yī)藥及化工中間體。以二氟乙酰乙酸乙酯為原料或作為關(guān)鍵中間體，可以生產(chǎn)二氟甲基取代吡唑甲酰胺類(lèi)、吡唑甲酰苯胺類(lèi)、吡唑甲酰基硫脲類(lèi)農(nóng)藥。
[0005]目前，有關(guān)二氟乙酰乙酸乙酯的合成報(bào)道很少。Y.Desirant報(bào)道乙醇鈉的無(wú)水醚溶液懸浮液與二氟乙酸乙酯反應(yīng)，再和乙酸乙酯作用，形成烯醇化合物，最后在10%硫酸水溶液作用下生成二氟乙酰乙酸乙酯，文獻(xiàn)報(bào)道的收率最高達(dá)65%。程經(jīng)順和田笑朋以二氟乙酸乙酯和乙酸乙酯為原料，在乙醇鈉催化作用下進(jìn)行克萊森酯縮合反應(yīng)合成，收率僅為68.14%，離工業(yè)化生產(chǎn)有一定差距。
[0006]方芳以工業(yè)廢料氯二氟乙酸為原料，通過(guò)加氫反應(yīng)生成二氟乙酸，加入乙醇并通過(guò)硫酸酸化，得到中間產(chǎn)物二氟乙酸乙酯，再和乙酸乙酯在乙醇鈉催化反應(yīng)下進(jìn)行克萊森酯縮合反應(yīng)，蒸除乙醇，添加第三種溶劑二氯苯，合成二氟乙酰乙酸乙酯，由于工業(yè)廢料氯二氟乙酸的來(lái)源限制，路線(xiàn)長(zhǎng)，總收率偏低，難以實(shí)現(xiàn)大量生產(chǎn)。
[0007]J.M.Dolene等報(bào)道，在鋅的存在下，以乙醚為溶劑，二氟乙酸乙酯和溴乙酸乙酯在回流條件下反應(yīng)，再經(jīng)酸化，可以88%的收率得到目標(biāo)產(chǎn)物。這種方法原料昂貴，而且反應(yīng)以低沸點(diǎn)的、安全性差的乙醚為溶劑，使用條件苛刻，操作難度大，安全性差，不適合用于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0008]ff.herald等報(bào)道，二氯乙酰氯與二乙胺作用生成N，N-二乙基二氯乙酰胺。N, N-二乙基二氯乙酰胺再與氟化鉀作用生成N，N-二乙基二氟乙酰胺。在乙醇鈉的存在下，N, N-二乙基二氟乙酰胺和乙酸乙酯作用，再經(jīng)酸化、萃取、蒸除溶劑，蒸餾得目標(biāo)產(chǎn)物二氟乙酰乙酸乙酯。這種方法路線(xiàn)長(zhǎng)，每步反應(yīng)收率較低，60-70%，總收率低于30%，所以也不適于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0009]從現(xiàn)有報(bào)道的研究結(jié)果來(lái)看，二氟乙酸乙酯和乙酸乙酯進(jìn)行克萊森縮合是合成二氟乙酰乙酸乙酯的關(guān)鍵步驟?？巳R森縮合常采用強(qiáng)堿作催化劑，如金屬鈉、乙醇鈉或氫化鈉等，直接采用金屬鈉，則反應(yīng)劇烈且有氫氣生成，危險(xiǎn)性大；氫化鈉活性極高，在反應(yīng)中也會(huì)產(chǎn)生大量氫氣，故危險(xiǎn)性也高；若采用乙醇鈉，除需消耗化學(xué)計(jì)量的乙醇鈉外，還有大量乙醇生成，影響縮合的產(chǎn)率和產(chǎn)物的分離；采用上述催化劑還存在著催化劑不能回收，生產(chǎn)成本偏高。
[0010]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種催化劑可回收再生，轉(zhuǎn)化率高，選擇性好，收率高的二氟乙酰乙酸乙酯合成方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的是提供一種催化劑可回收再生循環(huán)，轉(zhuǎn)化率高，選擇性好，收率高的二氟乙酰乙酸乙酯合成方法。
[0012]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
在四口燒瓶中，氮?dú)獗Ｗo(hù)下，加入乙酸乙酯、二氟乙酸乙酯和催化劑，升溫至50?60°C，攪拌反應(yīng)4?8 ho蒸出乙醇和乙酸乙酯的混合物，冷卻，過(guò)濾回收催化劑，濾液中加入有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸進(jìn)行酸化，充分?jǐn)嚢?，冷卻至10°C以下，析出鹽，過(guò)濾，將濾液減壓精餾，得產(chǎn)品二氟乙酰乙酸乙酯。催化劑經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單再生，可以循環(huán)利用。
[0013]所述催化劑為一種層狀材料，是一種多元類(lèi)水滑石，其化學(xué)組成為[M' XM3+X (OH)2]x+ (An x/n).mH20，M2+和M3+分別代表二價(jià)和三價(jià)金屬離子，A n代表陰離子，x為M3+/ (M2++M3+)的摩爾比，M2+是 Ca 2+、Mg' Co' Ba' Ni' Mn' Cu' Fe2+中的兩種或三種，M3+是 Fe 'Al'Co' Cr3+、Sc3+中的一種或兩種，A n 是 CO 32、SO42、PO43、F、OH、NO3、Cl 中的一種或兩種。
[0014]催化劑的制備方法是:將二價(jià)和三價(jià)金屬鹽按一定摩爾比配制成混合溶液I，與氫氧化鈉和碳酸鈉配制的混合溶液II快速混合，調(diào)整PH值9?11，強(qiáng)烈攪拌30 min，于65°C老化18?24 h，洗滌至中性，再在80 °C下干燥12 h，研磨，得多元類(lèi)水滑石，然后在一定溫度下焙燒，氮?dú)獗Ｗo(hù)下自然冷卻至室溫。取一定量焙燒后的固體加入到氟化鹽的飽和水溶液中，室溫下攪拌48h，過(guò)濾、水洗并真空干燥后，得到催化劑前驅(qū)體。將所得催化劑前驅(qū)體在氮?dú)夥諊?、一定溫度下焙??8 h，自然冷卻至室溫，制得催化劑。
[0015]催化劑的再生方法是:將過(guò)濾回收的催化劑，用有機(jī)溶劑充分洗滌后，在馬弗爐中焙燒，焙燒溫度為300°C?600°C，進(jìn)一步去除有機(jī)物，自然冷卻至室溫，然后加入到氟化鹽的飽和水溶液中，室溫下攪拌48h，過(guò)濾、水洗并真空干燥后，在氮?dú)夥諊⒁欢囟认卤簾?-8 h，自然冷卻至室溫，備用。
[0016]具體的所述方法步驟如下:
I)催化劑制備
將二價(jià)和三價(jià)金屬鹽按一定摩爾比配制成混合溶液I，與氫氧化鈉和碳酸鈉配制的混合溶液II，快速混合，調(diào)整PH值在9?11，強(qiáng)烈攪拌30 min,于65°C老化18?24 h，洗滌至中性，再在80°C下干燥12 h，研磨，得多元類(lèi)水滑石，然后在一定溫度下焙燒，氮?dú)獗Ｗo(hù)下自然冷卻至室溫。取一定量焙燒后的固體加入到氟化鹽的飽和水溶液中，室溫下攪拌48 h，過(guò)濾、水洗并真空干燥后，得到催化劑前驅(qū)體。將所得催化劑前驅(qū)體在在氮?dú)夥諊?、一定溫度下焙??8 h，自然冷卻至室溫，制得催化劑。
[0017]2)克萊森酯縮合
在四口燒瓶中，分別加入乙酸乙酯、二氟乙酸乙酯和催化劑，乙酸乙酯的用量為二氟乙酸乙酯物質(zhì)的量的1.5?6倍，催化劑用量為二氟乙酸乙酯質(zhì)量的0.1%?20%，升溫至50?600C，反應(yīng)4?8 h。蒸出乙醇和乙酸乙酯的混合物，冷卻，過(guò)濾回收催化劑，濾液中加入有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸進(jìn)行酸化，充分?jǐn)嚢?，冷卻至10°c以下，析出鹽，過(guò)濾，將濾液減壓精餾，得產(chǎn)品二氟乙酰乙酸乙酯。
[0018]3)催化劑再生
將過(guò)濾回收的催化劑，用乙醇充分洗滌后，于馬弗爐中焙燒，焙燒溫度為300°C?6000C，進(jìn)一步去除有機(jī)物，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下自然冷卻至室溫。然后加入到氟化鹽的飽和水溶液中，室溫下攪拌48 h，過(guò)濾、水洗并真空干燥后，在氮?dú)夥諊隆⒁欢囟认卤簾??8 h，自然冷卻至室溫，備用。催化劑經(jīng)過(guò)再生后，可以循環(huán)使用。
具體實(shí)施例
[0019]本發(fā)明的目的是提供一種催化劑可回收再生循環(huán)，轉(zhuǎn)化率高，選擇性好，收率高的二氟乙酰乙酸乙酯合成方法。
[0020]實(shí)施例1:
在四口瓶中，將 Mg(NO3)2.6H20 48.08g、FeCl2.4Η201.98g、Al (NO3) 3.9H20 23.45g 配制成混合溶液I，與氫氧化鈉20g和碳酸鈉3.31g配制的混合溶液II，快速混合，調(diào)整pH值9?10，強(qiáng)烈攪拌30min，于65°C老化18 h，洗滌至中性，80°C下干燥12 h，研磨，放入馬弗爐中于450°C下焙燒3 h，氮?dú)獗Ｗo(hù)下自然冷卻至室溫。取I g焙燒后的固體加入到10mlKF飽和水溶液中，室溫下攪拌48 h，過(guò)濾、水洗并真空干燥后，在450°C下焙燒5 h，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下自然冷卻至室溫，制得催化劑。
[0021]在四口燒瓶中，分別加入乙酸乙酯50ml、二氟乙酸乙酯21.31g和催化劑0.21g，升溫至50°C，反應(yīng)4 ho蒸出乙醇和乙酸乙酯，冷