4,4-二氟-3-氧代-2-哌啶-1-基亚甲基丁酸乙酯的合成方法与流程

1-基亚甲基丁酸乙酯的合成方法，包括以下步骤：步骤一、二氟乙酰氟和3(1-哌啶基）-丙烯酸乙酯进行缩合反应生成4,4-二氟-3-氧代-2-哌啶-1-基亚甲基丁酸乙酯和氟化氢，反应式如下：，步骤二、上述步骤一生成的氟化氢和三氯乙烯在氟化催化剂的作用下，反应生成三氟乙烯和氯化氢，反应式如下：，步骤三、上述步骤二生成的三氟乙烯和氧气在络合物催化剂的作用下，反应生成二氟乙酰氟，反应式如下：，上述步骤三生成的二氟乙酰氟作为上述步骤一的反应物循环使用。
[0009]
上述步骤一中的二氟乙酰氟和上述步骤二中的氟化氢由四氟乙醚通过裂解反应生成，四氟乙醚通过裂解反应生成二氟乙酰氟、乙烯和氟化氢的反应式如下：。
[0010]
上述氟化催化剂是1-氟-2-氟甲基哌啶。
[0011]
上述络合物催化剂是具有如式ⅰ所示结构的铬配合物，其中，[cr]为带有2～3个阴离子的铬离子，铬离子的阴离子为氯离子、溴离子、碘离子、氟离子、三氟甲磺酸根离子、高氯酸根离子和醋酸根离子中的一种或多种，r1为氢原子、卤素原子、c1～c8的烷基、c3～c8的环烷基、具有取代基的c3～c8的环烷基、芳基、具有取代基的芳基、杂芳基或具有取代基的杂芳基，
r2和r3各自独立为氢原子、卤素原子、c1～c8的烷基、c3～c8的环烷基、具有取代基的c3～c8的环烷基、芳基、具有取代基的芳基、杂芳基或具有取代基的杂芳基，或者r2和r3和其所键合的碳原子一起形成c4～c8的环烷基、具有取代基的c4～c8的环烷基、芳基、具有取代基的芳基、杂芳基或具有取代基的杂芳基，r4、r5和r6各自独立为氢原子、卤素原子、c1～c8的烷基、c3～c8的环烷基、具有取代基的c3～c8的环烷基、芳基、具有取代基的芳基、杂芳基或具有取代基的杂芳基，或者r6为氢原子、卤素原子、c1～c8的烷基、c3～c8的环烷基、具有取代基的c3～c8的环烷基、芳基、具有取代基的芳基、杂芳基或具有取代基的杂芳基，r4和r5和其所键合的碳原子一起形成c4～c8的环烷基、具有取代基的c4～c8的环烷基、芳基、具有取代基的芳基、杂芳基或具有取代基的杂芳基，或者r4为氢原子、卤素原子、c1～c8的烷基、c3～c8的环烷基、具有取代基的c3～c8的环烷基、芳基、具有取代基的芳基、杂芳基或具有取代基的杂芳基，r5和r6和其所键合的碳原子一起形成c4～c8的环烷基、具有取代基的c4～c8的环烷基、芳基、具有取代基的芳基、杂芳基或具有取代基的杂芳基。
[0012]
上述1-氟-2-氟甲基哌啶与3-(1-哌啶基）-丙烯酸乙酯的用量摩尔比为1∶100～1∶2。
[0013]
优选的，1-氟-2-氟甲基哌啶与3-(1-哌啶基）-丙烯酸乙酯的用量摩尔比为1∶30～1∶10。
[0014]
上述步骤一和步骤二的反应温度为0℃～25℃。
[0015]
优选的，步骤一和步骤二的反应温度为0℃～5℃。
[0016]
上述三氯乙烯与3-(1-哌啶基）-丙烯酸乙酯的用量摩尔比为5∶2～5∶1。
[0017]
上述四氟乙醚与3-(1-哌啶基）-丙烯酸乙酯的用量摩尔比为2∶5～4∶5。
[0018]
本发明使用的缩合反应釜内的反应温度与四氟乙醚的进料速度成反比，反应温度高就降低四氟乙醚的进料速度。
[0019]
本发明具有积极的效果：本发明的4,4-二氟-3-氧代-2-哌啶-1-基亚甲基丁酸乙酯的合成方法以四氟乙烯和3-（1-哌啶基）-丙烯酸乙酯为主要原料，四氟乙醚中的氟原子利用率高达90%，较现有技术提高了40%以上，该方法不必使用三乙胺作为缚酸剂，反应体系中的氟化氢不断被反应消耗以促进缩合反应向正方向进行，利于操作人员的劳动防护和保护生态环境。本发明所涉及到的循环反应装置，可实现生产的连续化，并大幅度减少废弃物的产生和降低废弃物的处置成本，所得不参与反应的副产物为乙烯气体，可引至直燃炉燃烧或是压缩为液化气外售，大力提高了经济效益，有效节约了资源，实现了资源的可循环使用，适用于工业化生产。
附图说明
[0020]
图1是本发明的4,4-二氟-3-氧代-2-哌啶-1-基亚甲基丁酸乙酯合成方法所用的生产装置的结构示意图；图2是本发明实施例1的产物4,4-二氟-3-氧代-2-哌啶-1-基亚甲基丁酸乙酯的色谱图。
氟-2-氟甲基哌啶（30 kg，0.22 kmol)和三氯乙烯（1988.35 kg，15.3 kmol）依次加入5000 l哈氏合金缩合反应釜1中，开启电机进行搅拌，搅拌降温至5℃以下备用，即为待缩液。
[0026]
接着往裂解器6中持续泵入四氟乙醚气体，裂解产生的裂解气体（主要成分为二氟乙酰氟、乙烯、氟化氢）通入5000 l哈氏合金缩合反应釜1内，至缩合反应釜1中的3-(1-哌啶基）-丙烯酸乙酯反应完毕即停止泵入。裂解器6中进行反应的反应式如下：。
[0027]
二氟乙酰氟和3-(1-哌啶基）-丙烯酸乙酯进行缩合反应生成4,4-二氟-3-氧代-2-哌啶-1-基亚甲基丁酸乙酯和氟化氢，反应式如下：。
[0028]
氟化氢和三氯乙烯在1-氟-2-氟甲基哌啶催化的作用下，反应生成三氟乙烯和氯化氢，消耗反应式如下：，其中，裂解产生的氟化氢，和二氟乙酰氟与3-(1-哌啶基）-丙烯酸乙酯缩合反应产生的氟化氢同时参与氟化而被消耗。
[0029]
三氟乙烯和氧气在络合物催化剂的作用下，反应生成二氟乙酰氟，反应式如下：。
[0030]
因反应体系中的氟化氢不断被反应消耗，缩合反应得以往正方向进行。三氯乙烯被氟化后的三氟乙烯可进一步被氧化为二氟乙酰氟继续参与缩合反应。
[0031]
最后，待缩合反应釜1中的原料3-(1-哌啶基）-丙烯酸乙酯反应完毕后，累计消耗了四氟乙醚382.85 kg，得到了2350.63 kg的浅棕色透明液体，为4,4-二氟-3-氧代-2-哌啶-1-基亚甲基丁酸乙酯三氯乙烯液，气相色谱纯度为99.23%。产物4,4-二氟-3-氧代-2-哌啶-1-基亚甲基丁酸乙酯的色谱图如图2所示，4,4-二氟-3-氧代-2-哌啶-1-基亚甲基丁酸乙酯的色谱分析结果表如表1所示。
[0032]
表1 色谱分析结果表
本实施例所采用的络合物催化剂结构如式ⅱ所示，其中，r1为苯基，r4为异丙基，r2、r3、r5、r6均为氢原子，铬离子的阴离子为三个氯离子，化学式如下：。
[0033]
该络合物催化剂的制备方法如下：步骤a． 在500ml的反应容器中依次加入23g的 (5-异丙基-2-吡啶基)苯基甲酮、200ml的甲醇、5.4g的邻苯二胺，充分搅拌的条件下，通入气体盐酸至溶液饱和，室温下反应5h后过滤，滤饼用20ml的甲醇清洗三次，得到产品双咪唑盐28g，产率90%。反应式如下：。
[0034]
步骤b．将6.2g步骤a所制得的双咪唑盐分散在100ml的四氢呋喃中，冷却至0℃，加入0.5g的氢化钠，然后自然升至室温反应2h，随后加入无水三氯化铬1.6g，继续室温反应
1h，接着再回流反应2h，最后冷却至室温，过滤，滤饼用20ml的去离子水清洗三次，再用20ml的乙醚清洗三次，得到目标产物6.3g，产率86%。反应式如下：。
[0035]
实施例2本实施例的4,4-二氟-3-氧代-2-哌啶-1-基亚甲基丁酸乙酯的合成方法的具体步骤是：首先将3-(1-哌啶基）-丙烯酸乙酯（1000 kg，5.46 kmol)、1-氟-2-氟甲基哌啶（33.33 kg，0.24 kmol)和三氯乙烯（2500 kg，19.24 kmol）依次加入5000 l哈氏合金缩合反应釜1中，开启电机进行搅拌，搅拌降温至4℃以下备用，即为待缩液。
[0036]
接着往裂解器6中持续泵入四氟乙醚气体，裂解产生的裂解气体（主要成分为二氟乙酰氟、乙烯、氟化氢）通入5000 l哈氏合金缩合反应釜1内，至缩合反应釜1中的3-(1-哌啶基）-丙烯酸乙酯反应完毕即停止泵入。
[0037]
二氟乙酰氟和3-(1-哌啶基）-丙烯酸乙酯进行缩合反应生成4,4-二氟-3-氧代-2-哌啶-1-基亚甲基丁酸乙酯和氟化氢。
[0038]
氟化氢和三氯乙烯在1-氟-2-氟甲基哌啶催化的作用下，反应生成三氟乙烯和氯化氢。
[0039]
其中，裂解产生的氟化氢，和二氟乙酰氟与3-(1-哌啶基）-丙烯酸乙酯缩合反应产生的氟化氢同时参与氟化而被消耗。
[0040]
三氟乙烯和氧气在络合物催化剂的作用下，反应生成二氟乙酰氟。
[0041]
最后，待缩合反应釜1中的原料3-(1-哌啶基）-丙烯酸乙酯反应完毕后，累计消耗了四氟乙醚400 kg，得到了2455.93 kg的浅棕色透明液体，为4,4-二氟-3-氧代-2-哌啶-1-基亚甲基丁酸乙酯三氯乙烯液，气相色谱纯度为98.13%。
[0042]
本实施例所采用的络合物催化剂结构如式ⅲ所示，其中，r1为呋喃基，r4为甲基，r5为氯原子，r2、r3、r6均为氢原子，铬离子的阴离子为两个氯离子，化学式如下： 。
[0043]
实施例3本实施例的4,4-二氟-3-氧代-2-哌啶-1-基亚甲基丁酸乙酯的合成方法的具体步骤
是：首先将3-(1-哌啶基）-丙烯酸乙酯（1200 kg，6.56 kmol)、1-氟-2-氟甲基哌啶（120 kg，0.88 kmol)和三氯乙烯（6000 kg，46.17 kmol）依次加入5000 l哈氏合金缩合反应釜1中，开启电机进行搅拌，搅拌降温至3℃以下备用，即为待缩液。
[0044]
接着往裂解器6中持续泵入四氟乙醚气体，裂解产生的裂解气体（主要成分为二氟乙酰氟、乙烯、氟化氢）通入5000 l哈氏合金缩合反应釜1内，至缩合反应釜1中的3-(1-哌啶基）-丙烯酸乙酯反应完毕即停止泵入。
[0045]
二氟乙酰氟和3-(1-哌啶基）-丙烯酸乙酯进行缩合反应生成4,4-二氟-3-氧代-2-哌啶-1-基亚甲基丁酸乙酯和氟化氢。
[0046]
氟化氢和三氯乙烯在1-氟-2-氟甲基哌啶催化的作用下，反应生成三氟乙烯和氯化氢。
[0047]
其中，裂解产生的氟化氢，和二氟乙酰氟与3-(1-哌啶基）-丙烯酸乙酯缩合反应产生的氟化氢同时参与氟化而被消耗。
[0048]
三氟乙烯和氧气在络合物催化剂的作用下，反应生成二氟乙酰氟。
[0049]
最后，待缩合反应釜1中的原料3-(1-哌啶基）-丙烯酸乙酯反应完毕后，累计消耗了四氟乙醚960 kg，得到了5894.23 kg的浅棕色透明液体，为4,4-二氟-3-氧代-2-哌啶-1-基亚甲基丁酸乙酯三氯乙烯液，气相色谱纯度为98.78%。
[0050]
本实施例所采用的络合物催化剂结构如式ⅳ所示，其中，r2和r3和其所键合的碳原子一起形成苯基，r
5 和r6和其所键合的碳原子一起形成苯基，r1和r4为氢原子，铬离子的阴离子为三个氟离子，化学式如下：。
[0051]
实施例4本实施例的4,4-二氟-3-氧代-2-哌啶-1-基亚甲基丁酸乙酯的合成方法的具体步骤是：首先将3-(1-哌啶基）-丙烯酸乙酯（700 kg，3.82 kmol)、1-氟-2-氟甲基哌啶（28 kg，0.21 kmol)和三氯乙烯（2100 kg，16.16 kmol）依次加入5000 l哈氏合金缩合反应釜1中，开启电机进行搅拌，搅拌降温至2℃以下备用，即为待缩液。
[0052]
接着往裂解器6中持续泵入四氟乙醚气体，裂解产生的裂解气体（主要成分为二氟乙酰氟、乙烯、氟化氢）通入5000 l哈氏合金缩合反应釜1内，至缩合反应釜1中的3-(1-哌啶基）-丙烯酸乙酯反应完毕即停止泵入。
[0053]
二氟乙酰氟和3-(1-哌啶基）-丙烯酸乙酯进行缩合反应生成4,4-二氟-3-氧代-2-哌啶-1-基亚甲基丁酸乙酯和氟化氢。
[0054]
氟化氢和三氯乙烯在1-氟-2-氟甲基哌啶催化的作用下，反应生成三氟乙烯和氯化氢。
[0055]
其中，裂解产生的氟化氢，和二氟乙酰氟与3-(1-哌啶基）-丙烯酸乙酯缩合反应产生的氟化氢同时参与氟化而被消耗。
[0056]
三氟乙烯和氧气在络合物催化剂的作用下，反应生成二氟乙酰氟。
[0057]
最后，待缩合反应釜1中的原料3-(1-哌啶基）-丙烯酸乙酯反应完毕后，累计消耗了四氟乙醚420 kg，得到了2578.72 kg的浅棕色透明液体，为4,4-二氟-3-氧代-2-哌啶-1-基亚甲基丁酸乙酯三氯乙烯液，气相色谱纯度为98.89%。
[0058]
本实施例所采用的络合物催化剂结构如式
ⅴ
所示，其中，r4为环己基，r1、r2、r3、r5、r6均为氢原子，铬离子的阴离子为三个醋酸根离子，化学式如下：。
[0059]
实施例5本实施例的4,4-二氟-3-氧代-2-哌啶-1-基亚甲基丁酸乙酯的合成方法的具体步骤是：首先将3-(1-哌啶基）-丙烯酸乙酯（850 kg，4.64 kmol)、1-氟-2-氟甲基哌啶（42.5 kg，0.31 kmol)和三氯乙烯（2975 kg，22.89 kmol）依次加入5000 l哈氏合金缩合反应釜1中，开启电机进行搅拌，搅拌降温至1℃以下备用，即为待缩液。
[0060]
接着往裂解器6中持续泵入四氟乙醚气体，裂解产生的裂解气体（主要成分为二氟乙酰氟、乙烯、氟化氢）通入5000 l哈氏合金缩合反应釜1内，至缩合反应釜1中的3-(1-哌啶基）-丙烯酸乙酯反应完毕即停止泵入。
[0061]
二氟乙酰氟和3-(1-哌啶基）-丙烯酸乙酯进行缩合反应生成4,4-二氟-3-氧代-2-哌啶-1-基亚甲基丁酸乙酯和氟化氢。
[0062]
氟化氢和三氯乙烯在1-氟-2-氟甲基哌啶催化的作用下，反应生成三氟乙烯和氯化氢。
[0063]
其中，裂解产生的氟化氢，和二氟乙酰氟与3-(1-哌啶基）-丙烯酸乙酯缩合反应产生的氟化氢同时参与氟化而被消耗。
[0064]
三氟乙烯和氧气在络合物催化剂的作用下，反应生成二氟乙酰氟。
[0065]
最后，待缩合反应釜1中的原料3-(1-哌啶基）-丙烯酸乙酯反应完毕后，累计消耗了四氟乙醚425 kg，得到了2609.42 kg的浅棕色透明液体，为4,4-二氟-3-氧代-2-哌啶-1-基亚甲基丁酸乙酯三氯乙烯液，气相色谱纯度为99.09%。
[0066]
本实施例所采用的铬配合物催化剂结构如式ⅱ所示。
[0067]
实施例6
本实施例的4,4-二氟-3-氧代-2-哌啶-1-基亚甲基丁酸乙酯的合成方法的具体步骤是：首先将3-(1-哌啶基）-丙烯酸乙酯（900 kg，4.92 kmol)、1-氟-2-氟甲基哌啶（32.14 kg，0.24 kmol)和三氯乙烯（3600 kg，27.70 kmol）依次加入5000 l哈氏合金缩合反应釜1中，开启电机进行搅拌，搅拌降温至0℃以下备用，即为待缩液。
[0068]
接着往裂解器6中持续泵入四氟乙醚气体，裂解产生的裂解气体（主要成分为二氟乙酰氟、乙烯、氟化氢）通入5000 l哈氏合金缩合反应釜1内，至缩合反应釜1中的3-(1-哌啶基）-丙烯酸乙酯反应完毕即停止泵入。
[0069]
二氟乙酰氟和3-(1-哌啶基）-丙烯酸乙酯进行缩合反应生成4,4-二氟-3-氧代-2-哌啶-1-基亚甲基丁酸乙酯和氟化氢。
[0070]
氟化氢和三氯乙烯在1-氟-2-氟甲基哌啶催化的作用下，反应生成三氟乙烯和氯化氢。
[0071]
其中，裂解产生的氟化氢，和二氟乙酰氟与3-(1-哌啶基）-丙烯酸乙酯缩合反应产生的氟化氢同时参与氟化而被消耗。
[0072]
三氟乙烯和氧气在络合物催化剂的作用下，反应生成二氟乙酰氟，最后，待缩合反应釜1中的原料3-(1-哌啶基）-丙烯酸乙酯反应完毕后，累计消耗了四氟乙醚630 kg，得到了3868.09 kg的浅棕色透明液体，为4,4-二氟-3-氧代-2-哌啶-1-基亚甲基丁酸乙酯三氯乙烯液，气相色谱纯度为99.18%。
[0073]
本实施例所采用的络合物催化剂结构如式ⅲ所示。
[0074]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

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