气相催化氟化合成2,3,3,3-四氟-2-（三氟甲基）丙腈的方法技术

本发明专利技术公开了一种气相催化氟化制备2,3,3,3

【技术实现步骤摘要】
气相催化氟化合成2,3,3,3
‑
四氟
‑2‑
(三氟甲基)丙腈的方法


[0001]本专利技术涉及一种气相催化氟化合成2,3,3,3
‑
四氟
‑2‑
(三氟甲基)丙腈的方法，尤其涉及一种以2
‑
R1‑
3,3,3
‑
三氟
‑2‑
(三氟甲基)丙腈(R1为H、Cl、Br或I)为原料，与氟化氢、卤素单质发生气相催化氟化反应得到2,3,3,3
‑
四氟
‑2‑
(三氟甲基)丙腈的方法，同时提供了原料2
‑
R1‑
3,3,3
‑
三氟
‑2‑
(三氟甲基)丙腈的合成方法。

技术介绍

[0002]中国专利CN111825569A报道了以六氟丙烯为起始原料，经液相低聚、液相酯化、液相胺化、液相脱水共四步反应合成2,3,3,3
‑
四氟
‑2‑
(三氟甲基)丙腈，具体如下：(1)液相低聚：在反应釜中，乙腈为溶剂，六氟丙烯在氟化钾和三乙胺存在下发生低聚反应，反应温度40℃，反应压力0
‑
1Mpa，反应时间8小时，得到六氟丙烯二聚体，收率为96％；(2)液相酯化：在反应釜中，氮气保护下，甲醇为溶剂，通入1,1,2
‑
三氟
‑
1,2,2
‑
三氯乙烷(CFC
‑
113)和六氟丙烯二聚体，然后计量通入O3/O2混合气体，反应温度30℃，反应时间4小时，得到七氟异丁酸甲酯，收率为82％；(3)液相胺化：在反应釜中，甲醇为溶剂，七氟异丁酸甲酯与氨气在40℃反应3小时，得到七氟异丁酰胺，收率为86.6％；(4)液相脱水：在反应釜中，氮气保护下，DMF为溶剂，七氟异丁酰胺与三氟乙酸酐发生脱水反应，吡啶作为缚酸剂，反应温度20℃，反应时间5小时，得到2,3,3,3
‑
四氟
‑2‑
(三氟甲基)丙腈，收率为74.6％。上述反应方程式见反应(1)—(4)。
[0003][0004][0005]上述路线存在以下缺陷：(1)路线冗长；(2)间歇法，合成效率低下；(3)采用了大量
的溶剂，这些溶剂难以回收在利用，将产生大量的液废，将严重污染环境；(4)2,3,3,3
‑
四氟
‑2‑
(三氟甲基)丙腈的总收率低下，仅为50.8％。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是克服
技术介绍
中存在的不足，提供一种路线简短、不使用反应溶剂、单程产率较高、可实现连续大规模生产2,3,3,3
‑
四氟
‑2‑
(三氟甲基)丙腈的方法。
[0007]为了实现本专利技术的目的，本专利技术以(R1为H、Cl、Br或I)为原料，在氟
‑
卤交换催化剂存在下，与氟化氢、卤素单质发生气相催化氟
‑
卤交换反应得到2,3,3,3
‑
四氟
‑2‑
(三氟甲基)丙腈(见反应(5)和反应(6))的方法，其中，(R1为Cl、Br或I)的氟
‑
卤交换反应中卤素单质可以为零，也可以不为零，优选为零；的氟
‑
卤交换反应中卤素单质不为零。反应方程式如下：
[0008][0009]R1＝Cl、Br或I，
[0010]或者
[0011][0012]卤素单质＝Cl2、Br2或I2，R2＝Cl、Br或I，
[0013]其中，原料(R1＝Cl、Br或I)采用与卤素单质发生气相催化卤化反应得到(见反应(7))。
[0014][0015]卤素单质＝Cl2、Br2或I2，R1＝Cl、Br或I，
[0016]另外，原料采用以
为起始原料，在氟
‑
卤交换催化剂存在下，与氟化氢和氯气发生气相催化氟
‑
氯交换反应得到中间体(见反应(8))。
[0017][0018]R2至R4、R6至R
13
均为H、F、Cl、Br、I中任意一者，R5为H、Cl、Br、I中任意一者，且饱和腈不为
[0019]另外，原料可以通过八氟异丁烯的胺化反应合成得到(见反应(9))。
[0020][0021]本专利技术的气相氟化反应包括气相氟
‑
卤交换反应、气相卤化反应等。其中，反应(5)属于气相氟
‑
卤交换反应；反应(6)和(7)属于气相卤化反应。
[0022]一种气相催化氟化合成2,3,3,3
‑
四氟
‑2‑
(三氟甲基)丙腈的方法，包括以下步骤：
[0023]a.提供通式为的原料，其中R1为H、Cl、Br或I；
[0024]b.在氟
‑
卤交换催化剂存在下，与氟化氢、卤素单质发生气相催化氟
‑
卤交换反应，得到2,3,3,3
‑
四氟
‑2‑
(三氟甲基)丙腈，其中，卤素单质为F2、Cl2、Br2或I2；当R1为H时，卤素单质不能为零；当R1为Cl、Br或I时，卤素单质为零或不为零。
[0025]所述的制备方法，所述步骤b中氟
‑
卤交换反应的反应条件为：反应压力0.1～
1.5MPa，反应温度为250～450℃，与氟化氢的物质的量之比为1：5～30，接触时间为1～60s，其中R1为Cl、Br或I。
[0026]所述的制备方法，所述步骤b中氟
‑
卤交换反应的反应条件为：反应压力0.1～1.5MPa，反应温度为300～420℃，与氟化氢的物质的量之比为1：5～30，接触时间为1～60s。
[0027]所述步骤b中氟
‑
卤交换反应的反应条件为：反应压力0.1～1.5MPa，反应温度为250～450℃，与氟化氢、卤素单质的物质的量之比为1：0～30：1～30，接触时间为1～60s，其中，卤素单质为F2、Cl2、Br2或I2；当卤素单质为F2时，HF为零或不为零；当卤素单质为Cl2、Br2或I2时，HF不为零。
[0028]所述步骤b中氟
‑
卤交换反应的反应条件为：反应压力0.1～0.5MPa，反应温度为350～450℃，3,3,3
‑
三氟
‑2‑
(三氟甲基)丙腈与氟化氢、卤素单质的物质的量之比为1：5～30：1～3，接触时间为1～60s，其中，卤素单质为Cl2、Br2或I2。
[0029]所述的制备方法，所述步骤a的原料的合成方法，其中R1为氯、
溴或碘，该合成方法为：在卤化催化剂存在下，与卤素单质发生气相催化卤化反应，得到，其反应条件为：反应压力0.1～0.5MPa，反应温度为250～450℃，与卤素单质的物质的量之比为1：1～5，接触时间为1～60s，其中，卤素单质为Cl2、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气相催化氟化合成2,3,3,3
‑
四氟
‑2‑
(三氟甲基)丙腈的方法，包括以下步骤：a.提供通式为的原料，其中R1为H、Cl、Br或I；b.在氟
‑
卤交换催化剂存在下，与氟化氢、卤素单质发生气相催化氟
‑
卤交换反应，得到2,3,3,3
‑
四氟
‑2‑
(三氟甲基)丙腈，其中，卤素单质为F2、Cl2、Br2或I2；当R1为H时，卤素单质不能为零；当R1为Cl、Br或I时，卤素单质为零或不为零。2.根据权利要求1所述的方法，所述步骤b中氟
‑
卤交换反应的反应条件为：反应压力0.1～1.5MPa，反应温度为250～450℃，与氟化氢的物质的量之比为1：5～30，接触时间为1～60s，其中R1为Cl、Br或I。3.根据权利要求2所述的方法，，所述步骤b中氟
‑
卤交换反应的反应条件为：反应压力0.1～1.5MPa，反应温度为300～420℃，与氟化氢的物质的量之比为1：5～30，接触时间为1～60s。4.根据权利要求1所述的方法，所述步骤b中氟
‑
卤交换反应的反应条件为：反应压力
0.1～1.5MPa，反应温度为250～450℃，与氟化氢、卤素单质的物质的量之比为1：0～30：1～30，接触时间为1～60s，其中，卤素单质为F2、Cl2、Br2或I2；当卤素单质为F2时，HF为零或不为零；当卤素单质为Cl2、Br2或I2时，HF不为零。5.根据权利要求4所述的方法，所述步骤b中氟
‑
卤交换反应的反应条件为：反应压力0.1～0.5MPa，反应温度为350～450℃，3,3,3
‑
三氟
‑2‑
(三氟甲基)丙腈与氟化氢、卤素单质的物质的量之比为1：5～30：1～3，接触时间为1～60s，其中，卤素单质为Cl2、Br2或I2。6.根据权利要求1所述的方法，所述步骤a的原料的合成方法，其中R1为氯、溴或碘，该合成方法为：在卤化催化剂存在下，与卤素单质发生气相催化卤化反应，得到，其反应条件为：反应压力0.1～0.5MPa，反应温度为250～450℃，与卤素单质的物质的量之比为1：1～5，接触时间为1～60s，其中，卤素单质为Cl2、Br2或I2。
7.根据权利要求1所述的方法，所述步骤a的原料的合成方法，其中R1为氯，其合成方法为：在氟
‑
卤交换催化剂存在下，饱和或不饱和腈与氟化氢、氯气发生气相催化氟
‑
卤交换反应，得到其反应条件为：反应压力0.1～1.5MPa，反应温度为250～450℃，饱和或不饱和腈与氟化氢、氯气的摩尔比为1：5～30：0～30，接触时间为1～60s；其中，饱和或不饱和腈是或/和的任意一种或数种，其中R2至R4、R6至R
13
均为H、F、Cl、Br、I中任意一者，R5为H、Cl、Br、I中任意一者，且饱和腈不为
8.根据权利要求7所述的方法，所述步骤a的原料的合成方法为：反应压力0.1～1.5MPa，反应温度为350～450℃，饱和或不饱和腈与氟化氢、氯气的摩尔比为1：5～30：1～30，接触时间为1～60s；所述饱和或不饱和腈为异丁腈、2
‑
氯
‑2‑
甲基丙腈、全氯异丁腈、3,3,3
‑
三氟
‑2‑
(三氟甲基)丙腈、2
‑
(氯甲基)
‑
3,3,3
‑
三氟丙腈、3
‑
氯
‑2‑
(氯甲基)丙腈、(R)
‑
2,3
‑
二氯
‑2‑
甲基丙腈、(S)
‑
2,3
‑
二氯
‑2‑
甲基丙腈、2,3
‑
二氯
‑2‑
(氯甲基)丙腈、(S)
‑
2,3,3
‑
三氯
‑2‑
甲基丙腈、(R)
‑
2,3,3
‑
三氯
‑2‑
甲基丙腈、3,3,3
‑
三氯
‑2‑
(氯甲基)丙腈、2,3,3,3
‑
四氯
‑2‑
甲基丙腈、(R)
‑
2,3,3
‑
三氯
‑2‑
(氯甲基)丙腈、(S)
‑
2,3,3
‑
三氯
‑2‑
(氯甲基)丙腈、(R)
‑
2,3
‑
二溴
‑2‑
甲基丙腈、(S)
‑
2,3
‑
二溴
‑2‑
甲基丙腈、(R)
‑
2,3
‑
二溴
‑
3,3
‑
二氟
‑2‑
甲基丙腈、(S)
‑
2,3
‑
二溴
‑
3,3
‑
二氟
‑2‑
甲基丙腈、(R)
‑2‑
氯
‑3‑
碘
‑2‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张呈平，董利，唐泽华，权恒道，
申请(专利权)人：北京宇极科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：