一种制备氟代醇的方法

摘要

本发明涉及一种制备氟代醇的方法，该氟代醇结构式为：F3C(CF2)nCH2OH(n为2-8的整数)，该方法包括：将氟代羧酸和异丙醇混合后升温回流反应，反应结束后，蒸馏出生成的水和异丙醇，剩余反应液冷却至室温，倒入蒸馏水中，用碱液调节pH值为6.5-7，静置分层后分出有机层，有机层除水得氟代羧酸异丙酯；将氟代羧酸异丙酯与溶剂加入高压反应釜中，再加入氢化催化剂和助催化剂，密封后升温充氢气至高压反应20-60小时，反应结束后，冷却至室温，排出氢气，所得反应混合液经精馏分离出溶剂，剩余液体冷却后倒入蒸馏水中，用酸液调节pH值为6.5-7，静置分层后分出有机层，有机层经除水、蒸馏得到相应的氟代醇。

权利要求

1.一种制备通式[2]表示的氟代醇的方法，其特征在于，以通式[1]表示的氟代羧酸为原料，

式[1]和[2]中，n为2-8的整数，制备方法步骤如下：

1)将氟代羧酸和异丙醇按摩尔比1：1.2-5混合后升温回流反应2-6小时，反应结束后，蒸馏出生成的水和异丙醇，剩余反应液冷却至室温；

2)将步骤1)所得剩余反应液倒入蒸馏水中，用碱液调节pH值为6.5-7，静置分层后分出有机层，有机层除水得氟代羧酸异丙酯；

3)将步骤2)所得氟代羧酸异丙酯与溶剂按质量比1:0.5-3加入高压反应釜中，再加入氢化催化剂和助催化剂，密封后通入氮气置换三次，再通氢气置换三次，置换完毕后升温至

60-120℃，充氢气至高压反应釜内压力为2.0-6.0MPa，反应20-60小时，反应结束后，冷却至室温，排出氢气，所得反应混合液经精馏分离出溶剂，剩余液体冷却后倒入蒸馏水中，用酸液调节pH值为6.5-7，静置分层后分出有机层，有机层经除水、蒸馏，其馏分即为相应的氟代醇；

步骤3)所述氢化催化剂为RuCl2(DPPEA)(±DAIPEN)，其中DPPEA为2-(二苯基膦)乙胺，DAIPEN为1,1’-双(4-甲氧基苯基)-3-甲基-1,2-丁二胺；所述助催化剂为甲醇钠、乙醇钠、正丙醇钠、异丙醇钠、叔丁醇钠、叔丁醇钾中的一种；

步骤3)所述氢化催化剂的用量为氟代羧酸异丙酯摩尔量的0.0025～0.01％；助催化剂与氢化催化剂的摩尔比为(10-1000)：1。

2.根据权利要求1所述的制备氟代醇的方法，其特征在于步骤1)所述氟代羧酸和异丙醇摩尔比为1:2-4。

3.根据权利要求1所述的制备氟代醇的方法，其特征在于步骤3)所述氟代羧酸异丙酯与溶剂质量比为1:1-1.5。

4.根据权利要求1所述的制备氟代醇的方法，其特征在于步骤3)所述溶剂为异丙醇、苯、甲苯中的一种或多种按任意比例的混合物。

说明书

一种制备氟代醇的方法

技术领域

[0001] 本发明属于有机中间体合成技术领域，涉及一种由氟代羧酸制备氟代醇的方法。

背景技术

[0002] 氟代醇是氟原子取代碳氢键上氢原子的一类醇。由于氟原子的引入，氟代醇表现出优越的特性，使其成为一类重要的脂肪族含氟中间体。其用途广泛，主要用于农药、医药合成、染料合成、有机合成、材料、含氟表面活性剂、含氟乳化剂和含氟醚制备等领域。氟代醇的制备，一类重要的方法是由对应的氟代羧酸酯、氟代酰胺或氟代羧酸经还原制得。由于工业上氟代羧酸较易制得，故一般由氟代羧酸制备氟代羧酸酯、再还原制得相应的氟代醇。

[0003] 氟代羧酸酯一般用负载或直接的贵金属催化剂催化氢化，得到相应的氟代醇，如US3356746报道用负载的金属钌或金属钯催化还原酯得到对应的氟代醇；US3663629报道直接用负载金属钌在较高的温度和氢气压力下催化氢化羧酸，制得对应的氟代醇；US4273947报道用负载的贵金属催化剂，如Rh/C催化，在较温和条件下实现三氟乙酸和七氟丁酸的直接氢化还原；后期使用负载的Ru、Ir、Rh的氧化物、Ir的氧化物、分子筛负载的Pd或Ni等实现了氟代羧酸或氟代酰胺中羰基的直接氢化，如EP365403。但是这些方法使用的贵金属催化剂的量相对较大，易失活，回收使用不易，而且有些反应过程中需要较高的温度和氢气压力，生产成本较高。

[0004] 美国专利US3314987、US4072726和中国专利CN102766024A报道了用复合的金属氧化物，如氧化铜、氧化铝、氧化锰和氧化钡等催化氢化氟代羧酸酯，该法催化剂价格较低，但一次循环的转化率不高，操作的温度和压力较高，并且催化剂易失活，需要重新活化。

[0005] 另一种还原的方法是直接用金属复氢化合物，如硼氢化钠、硼氢化钾及氢化铝锂等实现羰基的还原。如CN102010334用硼氢化钠直接还原七氟丁酸制得七氟丁醇。但是金属复氢化合物价格较高，还原时使用的量又大，成本高；并且还原液后处理较困难，直接影响目标产物的收率。

[0006] 使用金属钌的有机配合物作为催化剂，其在催化氢化过程中对羰基有很高的选择性。这类配合物对一般的羰基化合物，或者酯的还原报导得很多，但对氟代的羧酸酯的还原很少。钌配合物催化剂大多对水分和氧气敏感，催化反应时要求体系绝对的无水无氧，且在还原酯时催化剂的用量较大。如欧洲专利EP2298723A1报道的金属钌配合物催化氢化氟代羧酸酯，反应液在氩气氛中冷冻脱气处理后加氢，选择性100％，转化率66％，其理论收率仅66％。

发明内容

[0007] 本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种由氟代羧酸经过酯化、氢化还原制备相应的氟代醇的方法，所用催化剂价格低廉，并且酯化、氢化率高。

[0008] 为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

[0009] 提供一种制备通式[2]表示的氟代醇的方法，其特征在于，以通式[1]表示的氟代羧酸为原料，

[0010]

[0011] 式[1]和[2]中，n为2-8的整数，制备方法步骤如下：

[0012] 1)将氟代羧酸和异丙醇按摩尔比1：1.2-5混合后升温回流反应2-6小时，反应结束后，蒸馏出生成的水和异丙醇，剩余反应液冷却至室温；

[0013] 2)将步骤1)所得剩余反应液倒入蒸馏水中，用碱液调节pH值为6.5-7，静置分层后分出有机层，有机层除水得氟代羧酸异丙酯；

[0014] 3)将步骤2)所得氟代羧酸异丙酯与溶剂按质量比1:0.5-3加入高压反应釜中，再加入氢化催化剂和助催化剂，密封后通入氮气置换三次，再通氢气置换三次，置换完毕后升温至60-120℃，充氢气至高压反应釜内压力为2.0-6.0MPa，反应20-60小时，反应结束后，冷却至室温，排出氢气，所得反应混合液经精馏分离出溶剂，剩余液体冷却后倒入蒸馏水中，用酸液调节pH值为6.5-7，静置分层后分出有机层，有机层经除水、蒸馏，其馏分即为相应的氟代醇。

[0015] 优选的是，步骤1)所述氟代羧酸和异丙醇摩尔比为1:2-4。

[0016] 优选的是，步骤3)所述氟代羧酸异丙酯与溶剂质量比为1:1-1.5。

[0017] 按上述方案，步骤3)所述溶剂为异丙醇、苯、甲苯中的一种或多种按任意比例的混合物。

[0018] 按上述方案，步骤3)所述氢化催化剂为RuCl2(DPPEA)(±DAIPEN)，其中DPPEA为2-(二苯基膦)乙胺，DAIPEN为1,1’-双(4-甲氧基苯基)-3-甲基-1,2-丁二胺；所述助催化剂为甲醇钠、乙醇钠、正丙醇钠、异丙醇钠、叔丁醇钠、叔丁醇钾中的一种。

[0019] 按上述方案，步骤3)所述氢化催化剂的用量为氟代羧酸异丙酯摩尔量的0.0025～0.01％；助催化剂与氢化催化剂的摩尔比为(10-1000)：1。

[0020] 本发明的有益效果在于：1、本发明采用氟代羧酸为原料，经酯化、氢化还原制备相应的氟代醇，其中酯化反应收率达87-94％，氢化还原反应收率达92-98％，并且所用氢化催化剂价格低廉，因而制备氟代醇的成本明显低于现有技术中的方法；2、按照本发明方法制备的氟代醇纯度高。

具体实施方式

[0021] 为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。

[0022] 实施例1

[0023] 向容量为250mL的三口烧瓶中投入60g异丙醇，边搅拌边加入107g七氟丁酸，混匀后升温回流反应2h，反应结束后改用精馏装置，通过精馏头和电磁继电器控制回流比16：1，收集温度为80～86℃的馏分(馏分为反应生成的水和异丙醇)，结束后将剩余反应液冷却至室温，倒入1倍体积的蒸馏水中，充分搅拌，用质量分数为5％的NaOH水溶液调节pH值为7，静置分层，分液，下层的有机相用无水硫酸钠干燥，过滤，称重111.4g，即为七氟丁酸异丙酯，气相检测纯度98.6％，收率87％。

[0024] 向高压釜中投入128g七氟丁酸异丙酯和128g异丙醇，混匀后加入35.8毫克的氢化催化剂(RuCl2(DPPEA)(±DAIPEN))和27毫克的甲醇钠，密封，充N2至压力0.1MPa置换三次，再通H2至压力0.2MPa置换三次，置换完毕后升温至80℃，充H2压力至2.0MPa，反应30小时后结束，冷却，将冷却的反应液转入精馏装置中，升温，控制回流比12：1，收集温度82～88℃的馏分(馏分为溶剂异丙醇)，结束后冷却，将剩余液体倒入到等体积的蒸馏水中，充分搅拌，用质量分数约1％的盐酸调节pH值为7，静置分层，分液，下层的有机相用无水硫酸钠干燥，过滤，滤液蒸馏后所得馏分称重92g，即为七氟丁醇，气相检测纯度99.3％，收率92％。

[0025] 实施例2

[0026] 向容量为250mL的三口烧瓶中投入60g异丙醇，边搅拌边加入157g十一氟己酸，混匀后升温回流反应3h，反应结束后改用精馏装置，控制回流比12：1，收集温度为80～86℃的馏分(馏分为反应生成的水和异丙醇)，结束后将剩余反应液冷却至室温，倒入2倍体积的蒸馏水中，充分搅拌，用质量分数5％的NaOH水溶液调节pH值为7，静置分层，分液，下层的有机相用无水硫酸钠干燥，过滤，称重160.3g，即为十一氟己酸异丙酯，气相检测纯度98.4％，收率90％。

[0027] 向500mL高压釜中投入178g十一氟己酸异丙酯和178g异丙醇，混匀后加入11.9毫克的氢化催化剂(RuCl2(DPPEA)(±DAIPEN))和90毫克的甲醇钠，密封，充N2至压力0.1MPa置换三次，再通H2至压力0.2MPa置换三次，置换完毕后升温至120℃，充H2压力至4.0MPa，反应60小时后结束，冷却，将冷却的反应液转入精馏装置中，升温，控制回流比12：1，收集温度82～88℃的馏分(馏分为溶剂异丙醇)，结束后冷却，将残留液倒入到等体积的蒸馏水中，充分搅拌，用质量分数约1％的盐酸调节pH值为7，静置分层，分液，下层的有机相用无水硫酸钠干燥，过滤，滤液蒸馏后所得馏分称重139.5g，即为十一氟己醇，气相检测纯度99.4％，收率
93％。

[0028] 实施例3

[0029] 向容量为500mL的三口烧瓶中投入120g异丙醇，边搅拌边加入216g一水十五氟辛酸，混匀后升温回流反应5h，反应结束后改用精馏装置，控制回流比8：1，收集温度为80～86℃的馏分(馏分为反应生成的水和异丙醇)，结束后将剩余反应液冷却至室温，倒入4倍体积的蒸馏水中，充分搅拌，用质量分数5％的NaOH水溶液调节pH值为7，静置分层，分液，下层的有机相用无水硫酸钠干燥，过滤，称重209.8g，即为十五氟辛酸异丙酯，气相检测纯度99.4％，收率92％。

[0030] 向高压釜中投入228g十五氟辛酸异丙酯和114g异丙醇和19g苯，混匀后加入35.8毫克的氢化催化剂(RuCl2(DPPEA)(±DAIPEN))和270毫克的甲醇钠，密封，充N2至压力0.1MPa置换三次，再通H2至压力0.2MPa置换三次，置换完毕后升温至100℃，充H2压力至
6.0MPa，反应40小时后结束，冷却，将冷却的反应液转入精馏装置中，升温，控制回流比12：
1，收集温度80～88℃的馏分(馏分为溶剂异丙醇和苯)，结束后冷却，将残留液倒入到等体积的蒸馏水中，充分搅拌，用质量分数约1％的盐酸调节pH值为7，静置分层，分液，下层的有机相用无水硫酸钠干燥，过滤，滤液蒸馏后所得馏分称重190g，即为十五氟己醇，气相检测纯度99.4％，收率95％。

[0031] 实施例4

[0032] 向容量为500mL的三口烧瓶中投入150g异丙醇，边搅拌边加入257g十九氟癸酸，混匀后升温回流反应6h，反应结束后改用精馏装置，控制回流比3：1，收集温度为80～86℃的馏分(馏分为反应生成的水和异丙醇)，结束后将剩余反应液冷却至室温，倒入5倍体积的蒸馏水中，充分搅拌，用质量分数5％的NaOH水溶液调节pH值为7，静置分层，分液，下层的有机相用无水硫酸钠干燥，过滤，称重261.4g，即为十九氟癸酸异丙酯，气相检测纯度99.4％，收率94％。

[0033] 向高压釜中投入278g十九氟癸酸异丙酯和139g异丙醇和23.2g甲苯，混匀后加入35.8毫克的氢化催化剂(RuCl2(DPPEA)(±DAIPEN))和4.8g的叔丁醇钠，密封，充N2至压力
0.1MPa置换三次，再通H2至压力0.2MPa置换三次，置换完毕后升温至120℃，充H2压力至
6.0MPa，反应60小时后结束，冷却，将冷却的反应液转入精馏装置中，升温，控制回流比6：1，收集温度82～116℃的馏分(馏分为溶剂异丙醇和甲苯)，结束后冷却，将残留液倒入到等体积的蒸馏水中，充分搅拌，用浓盐酸调节pH值为7，静置分层，分液，下层的有机相用无水硫酸钠干燥，过滤，滤液蒸馏后所得馏分称重245g，即为十九氟癸醇，气相检测纯度99.5％，收率98％。