CN117105824A - 一种三氟甲磺酸三氟乙酯的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种三氟甲磺酸三氟乙酯的制备方法，其包括如下步骤：将三氟甲磺氯与三氟乙醇反应生产三氟甲磺酸形成含氟脂肪胺前驱体；将三乙胺与三氟乙醇的混合溶液加入至三氟甲基磺酰氯中，保持在10℃以下反应，制得三氟甲磺酸三氟乙酯；三氟甲磺氯参与反应基团利用率高，反应高效；无需带压等特殊装置，易操作；基本无固体三废产生。
Description
技术领域
本发明属于有机合成制备技术领域，特别涉及一种三氟甲磺酸三氟乙酯的制备方法。
背景技术
三氟甲磺酸三氟乙酯及其衍生物是重要的氟烷基化试剂，主要被用于亲核三氟甲氧基化反应。三氟甲磺酸三氟乙酯主要用于合成含有三氟乙基的农药和医药产品，其化学性质非常活泼，可以通过酯交换反应引入三氟乙基。三氟乙醇的酸性较强，如果采用酯化及酰胺化的方法一般不能直接在目标分子中直接引入三氟
乙基在制药工业中，采用常规的办法难以引入三氟乙基时，以对三氟甲基磺酰氯为原料，通过酯交换反应引入三氟乙基，此类反应收率较高。
徐晓强，赵世勇，闻立新等三氟甲磺酸乙酯的合成[J].煤炭与化工，2014，37(01):85-86.采用硫酸二乙和三氟甲磺酸为原料一步反应合成三氟甲磺酸乙酯，反应相产物经过常压精馏即可得到高纯度的三氟甲磺酸乙酯。该法合成步骤简单、无副反应，产品纯度高达99％以上，收率高达90％以上。
赵一龙.(Z)-三氟甲磺酸三氟甲基烯基酯的合成及反应研究[D].大连理工大学，2017.本论文利用三氟甲磺酸酐捕捉到“三氟乙酸乙/酮交换反应”产生的中间体一三氟甲基烯醇负离子，合成了一系列新颖Z构型的三氟甲磺酸三氟甲基烯基酷，分离收率高达93％。
蒋强，李华，徐卫国等对甲苯磺酸三氟乙酯的应用进展[J].有机氟工业，2015(01):24-29.文中详细介绍了对甲苯磺酸三氟乙酯的基本用途，可用于医药、农药、材料等领域。它作为非常有用的有机合成砌块，常被用作三氟乙基化试剂，同时也可以用于合成二氟化合物、一氟化合物和α酮酸等其他化合物。
近些年来，过渡金属催化合成含三氟甲基化合物的方法已经得到飞速发展。除此之外，由于反应条件温和、容易控制和选择性好，避免使用昂贵的、不稳定的三氟甲基化试剂，以含三氟甲基砌块为底物来合成多样化的三氟甲基化合物越来越受到青睐。其中，CF3烯烃类的含氟砌块(CF3-C(R1)＝C(R2)-)在合成含有CF3化合物中具有重要的作用，已经引起了化学工作者的广泛关注和研究。但是，它们的不足之处是大多数反应类型单一，而且有些三氟甲基烯烃砌块本身合成路线冗长。因此，为了简单、高效地合成含有三氟甲基活性分子化合物，开发新的、反应类型较多具有多样反应性且高效的三氟甲基烯烃类合成砌块具有重要的意义和价值。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种三氟甲磺酸三氟乙酯的制备方法用于有机合成。
解决上述技术问题，本发明的技术方案为:一种三氟甲磺酸三氟乙酯的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
一种三氟甲磺酸三氟乙酯的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：
S1:将三乙胺放置于反应釜中，机械搅拌使之处于流动状态，打开冷凝装置，使溶液体系保持在-5～+5℃左右。将体系升温，开始三氟乙醇缓慢滴加至三乙胺的反应釜中，加完后反应20-30min；
S2:然后将装置降温至5℃以下，保持搅拌状态然后慢慢将三氟甲基磺酰氯缓慢通入其中，滴加温度严格控制在8±2℃范围内。反应至即将结束时，三氟甲基磺酰氯的通入速度减缓，反应2-5h，其反应液通过气相色谱仪进行测试，反应至三氟乙醇含量小于0.2％即为反应结束；
S3:向步骤2的反应体系加入超纯水，控制反应温度在-5～15℃，搅拌一段时间，使反应体系和水充分混合均匀，然后静置一段时间，使有机物与水分层，确保有机层无三乙胺盐酸盐，得到三氟甲磺酸三氟乙酯的粗制品；
S4：将步骤S3得到的粗制品常压蒸馏，收集90～92℃的馏份即可得到纯品三氟甲磺酸三氟乙酯。
进一步的，所述步骤1中三乙胺与三氟乙醇的按质量份比例优选为1.0-1.8:1.3-1.5，滴加时间为0.5-3h。
进一步的，所述步骤1中三乙胺与三氟乙醇的按质量份比例为1.2-1.5:1.3-1.5，滴加时间为0.5-3h。
进一步的，所述步骤1中的冷凝装置中的冷凝剂为冰水或者冰盐水的一种。
进一步的，所述步骤1中冷凝装置可为冷凝水或冰盐水，可通过控制流速进而控制反应温度。
进一步的，所述步骤2中超纯水与三氟甲基磺酰氯的比例为1:0.3-1.4。
进一步的，所述步骤3中静置至有机层无三乙胺盐酸盐，倒出水层。
进一步的，所述步骤4中干燥剂与三乙胺的比例为1：20-45。
进一步的，所述步骤4中干燥剂与三乙胺的比例为1：25-35。
进一步的，所述步骤3中干燥剂为氟代冠醚基聚丙烯酸钠，其制备方法为：
B1：按照质量份数，在密闭反应釜中，通入氮气，将3-6份2,5-二氟-3,6-二巯基对苯二甲酸，300-500份的DMF，0.2-0.6份硝酸镧加入釜中，30-50℃搅拌30-60min，
B2：再加入0.005-0.03份2-(烯丙氧基甲基)-18-冠-6-醚，3-6份四甲基胍，加入搅拌釜中，60-72℃搅拌100-150min，再加入100-150份丙烯酸钠，继续搅拌搅拌100-150min，再加入5-20份过氧化苯甲酰，70-85℃搅拌150-200min，蒸馏除去DMF，烘干，得到氟代冠醚基聚丙烯酸钠。
反应原理：
三氟乙醇首先与三乙胺首先混匀，然后将三氟甲基磺酰氯共发生Schotten-Baumann反应，生成三氟甲磺酸三氟乙酯。用水可将未被反应的三氟乙醇和三乙胺萃取萃取出来，对三氟甲磺酸三氟乙酯进行简单提纯。将干燥剂加入至三氟甲磺酸三氟乙酯中可将其残余的水分除去。最后一步常压精馏对其进一步提纯处理。
与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：
本发明的优点在于:本发明三氟甲磺酸三氟乙酯的制备方法，通过选用合适的原料以及有效控制反应条件，制备出的三氟甲磺酸三氟乙酯含量能够达到98％以上，可用于有机合成。
附图说明：
图1为实施例3制备的三氟甲磺酸三氟乙酯产品红外光谱图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。若未特别指明，实施例均按照常规实验条件。另外，对于本领域技术人员而言，在不偏离本发明的实质和范围的前提下，对这些实施方案中的物料成分和用量进行的各种修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
检测方法采用溴化钾压片法：(1)取干燥的KBr(约200mg)，在玛瑙研钵中研磨至少1分钟，充分研细并混和均匀；(2)把混合后的试样居中放置到压片模具中；(3)把模具放置到压片机内，在15MPa左右的压力下维持30～60秒，得到透明或均匀半透明的锭片；(4)用毛细管将有机物吸取后薄薄的粘在溴化钾片上，用强光灯将其烤干；(5)将成功制样的锭片放入红外光谱仪中进行测试。
实施例1
将5kg的三乙胺加入干燥洁净的50L釜中，搅拌下开冷却水，控制温度在-5℃，然后将4.3kg的三氟乙醇滴加至釜中，控制温度在0℃，滴加时间为l.3h，滴完后搅拌20min，再用冰水冷却到温度<5℃，然后慢慢将4.6kg的三氟甲磺酰胺通入其中，温度控制在8℃，时间为5.5h，前四个小时以无尾气放出的速度为准，每小时约1.5kg，4h后通入气体速度减缓，以GC检测三氟乙醇的含量小于0.2％为准。通完后搅拌3h，温度在10℃，合成结束。
萃取：将步骤1合成得到的物料冷却到-5℃，然后将7.5kg的水解用水滴入其中，温度控制在0℃，搅拌10mn，静置0.5h，分出下面有机层，再通入7.5kg水洗用水将上述分出的有机层搅拌水洗10min，静置1h，分出有机层，确保有机层无三乙胺盐酸盐，重复2次；然后再加入0.16kg的干燥剂，搅拌20min，并静置1h，重复两次后滤去固体物，取清澈的有机物精馏。
干燥剂为氟代冠醚基聚丙烯酸钠，其制备方法为：
B1：密闭反应釜中，通入氮气，将3g2,5-二氟-3,6-二巯基对苯二甲酸，300g的DMF，0.2g硝酸镧加入釜中，30℃搅拌30min，
B2：再加入0.005g2-(烯丙氧基甲基)-18-冠-6-醚，3g四甲基胍，加入搅拌釜中，60℃搅拌100min，再加入100g丙烯酸钠，继续搅拌搅拌100min，再加入5g过氧化苯甲酰，70℃搅拌100min，蒸馏除去DMF，烘干，得到氟代冠醚基聚丙烯酸钠；
精馏：将步骤2得到的有机物送入75L的精留釜中，用蒸汽加热，收集塔顶温度90℃沸点的的馏分，得到12.9kg的目标产物三氟甲磺酸三氟乙酯，含量可达99％以上。
实施例2
将5kg的三乙胺加入干燥洁净的50L釜中，搅拌下开冷却水，控制温度在0℃，然后将5.5kg的三氟乙醇滴加至釜中，控制温度在0℃，滴加时间为l.5h，滴完后搅拌20min，再用冰盐水冷却到温度<5℃，然后慢慢将5.0kg的三氟甲磺酰胺通入其中，温度控制在8℃，时间为5.5h，前四个小时以无尾气放出的速度为准，每小时约1.5kg，4h后通入气体速度减缓，以GC检测三氟乙醇的含量小于0.2％为准。通完后搅拌3h，温度在12℃，合成结束。
萃取：将步骤1合成得到的物料冷却到5℃，然后将7.5kg的水解用水滴入其中，温度控制在10℃，搅拌10min，静置0.5h，分出下面有机层，再通入7.5kg的水洗用水将上述分出的有机层搅拌水洗10min，静置1h，分出有机层，确保有机层无三乙胺盐酸盐，重复2次；然后再加入0.16kg的干燥剂，搅拌20min，并静置1h，重复两次后滤去固体物，取清澈的有机物精馏。
干燥剂为氟代冠醚基聚丙烯酸钠，其制备方法为：
B1：密闭反应釜中，通入氮气，将4g2,5-二氟-3,6-二巯基对苯二甲酸，400g的DMF，0.4g硝酸镧加入釜中，40℃搅拌40min，
B2：再加入0.005g2-(烯丙氧基甲基)-18-冠-6-醚，3g四甲基胍，加入搅拌釜中，60℃搅拌100min，再加入100g丙烯酸钠，继续搅拌搅拌100min,再加入10g过氧化苯甲酰，75℃搅拌180min，蒸馏除去DMF，烘干，得到氟代冠醚基聚丙烯酸钠；
精馏：将步骤2得到的有机物送入75L的精留釜中，用蒸汽加热，收集塔顶温度91℃沸点的馏分，得到14.57kg的目标产物三氟甲磺酸三氟乙酯，含量可达99％以上。
实施例3
将5kg的三乙胺加入干燥洁净的50L釜中，搅拌下开冷却水，控制温度在5℃，然后将6.25kg的三氟乙醇滴加至釜中，控制温度在8℃，滴加时间为2.5h，滴完后搅拌20min，再用冰盐水冷却到温度<5℃，然后慢慢将5.83kg的三氟甲磺酰胺通入其中，温度控制在8℃，时间为5.5h，前四个小时以无尾气放出的速度为准，每小时约1.5kg，4h后通入气体速度减缓，以GC检测三氟乙醇的含量小于0.2％为准。通完后搅拌4h，温度在15℃，合成结束。
萃取：将步骤1合成得到的物料冷却到5℃，然后将15.18kg的水解用水滴入其中，温度控制在15℃，搅拌10mn，静置0.5h，分出下面有机层，再通入7.5kg的水洗用水将上述分出的有机层搅拌水洗10min，静置1h，分出有机层，确保有机层无三乙胺盐酸盐，重复2次；然后再加入0.16kg的干燥剂，搅拌20min，并静置1h，重复两次后滤去固体物，取清澈的有机物精馏。
干燥剂为氟代冠醚基聚丙烯酸钠，其制备方法为：
B1：在密闭反应釜中，通入氮气，将6g2,5-二氟-3,6-二巯基对苯二甲酸，500g的DMF，0.6g硝酸镧加入釜中，50℃搅拌60min，
B2：再加入0.03g 2-(烯丙氧基甲基)-18-冠-6-醚，6g四甲基胍，加入搅拌釜中，72℃搅拌150min，再加入150g丙烯酸钠，继续搅拌搅拌100-150min，再加入10g过氧化苯甲酰，70-85℃搅拌150-200min，蒸馏除去DMF，烘干，得到氟代冠醚基聚丙烯酸钠；
精馏：将步骤2得到的有机物送入75L的精留釜中，用蒸汽加热，收集塔顶温度92℃沸点的馏分，得到16.4kg的目标产物三氟甲磺酸三氟乙酯，含量可达99％以上。
比较例1
将5kg的三乙胺加入干燥洁净的50L釜中，搅拌下开冷却水，控制温度在-5℃，然后将4.3kg的三氟乙醇滴加至釜中，控制温度在0℃，滴加时间为l.3h，滴完后搅拌20min，再用冰水冷却到温度<5℃，然后慢慢将4.6kg的三氟甲磺酰胺通入其中，温度控制在8℃，时间为5.5h，前四个小时以无尾气放出的速度为准，每小时约1.5kg，4h后通入气体速度减缓，以GC检测三氟乙醇的含量小于0.2％为准。通完后搅拌4h，温度在8℃，合成结束。
萃取：将步骤1合成得到的物料冷却到10℃，然后将7.5kg的水解用水滴入其中，温度控制在10℃，搅拌5mn，静置0.5h，分出下面有机层，再通入7.5kg的水洗用水将上述分出的有机层搅拌水洗10min，静置1h，分出有机层，确保有机层无三乙胺盐酸盐，重复2次；然后再加入0.16kg的无水碳酸钾，搅拌20min，并静置1h，重复两次后滤去固体物，取清澈的有机物精馏。
得到12.23kg的目标产物三氟甲磺酸三氟乙酯，含量可达92.2％以上。
比较例2
将5kg的三乙胺加入干燥洁净的50L釜中，搅拌下开冷却水，控制温度在-5℃，然后将4.3kg的三氟乙醇滴加至釜中，控制温度在0℃，滴加时间为l.3h，滴完后搅拌20min，再用冰水冷却到温度<5℃，然后慢慢将4.6kg的三氟甲磺酰胺通入其中，温度控制在8℃，时间为5.5h，前四个小时以无尾气放出的速度为准，每小时约1.5kg，4h后通入气体速度减缓，以GC检测三氟乙醇的含量小于0.2％为准。通完后搅拌4h，温度在10℃，合成结束。
精馏：将步骤2得到的有机物送入75L的精留釜中，用蒸汽加热，收集塔顶温度91℃沸点的的馏分，得到12.6kg的目标产物三氟甲磺酸三氟乙酯，含量可达94.7％以上。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种三氟甲磺酸三氟乙酯的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：
S1:将三乙胺放置于反应釜中，机械搅拌使之处于流动状态，打开冷凝装置，使溶液体系保持在-5～+5℃左右，将体系升温，开始三氟乙醇缓慢滴加至三乙胺的反应釜中，加完后反应20-30min；
S2:然后将装置降温至5℃以下，保持搅拌状态然后慢慢将三氟甲基磺酰氯缓慢通入其中，滴加温度严格控制在8±2℃范围内，反应至即将结束时，三氟甲基磺酰氯的通入速度减缓，反应2-5h，其反应液通过气相色谱仪进行测试，反应至三氟乙醇含量小于0.2％即为反应结束；
S3:向步骤2的反应体系加入超纯水，控制反应温度在-5～15℃，搅拌一段时间，使反应体系和水充分混合均匀，然后静置一段时间，使有机物与水分层，确保有机层无三乙胺盐酸盐，得到三氟甲磺酸三氟乙酯的粗制品；
S4：将步骤S3得到的粗制品常压蒸馏，收集90～92℃的馏份即可得到纯品三氟甲磺酸三氟乙酯。
2.根据权利要求1所述的三氟甲磺酸三氟乙酯的制备方法，其特征在于：所述步骤1中三乙胺与三氟乙醇的按质量份比例优选为1.0-1.8:1.3-1.5，滴加时间为0.5-3h。
3.根据权利要求1所述的三氟甲磺酸三氟乙酯的制备方法，其特征在于：所述步骤1中三乙胺与三氟乙醇的按质量份比例为1.2-1.5:1.3-1.5，滴加时间为0.5-3h。
4.根据权利要求1所述的三氟甲磺酸三氟乙酯的制备方法，其特征在于：所述步骤1中的冷凝装置中的冷凝剂为冰水或者冰盐水的一种。
5.根据权利要求1所述的三氟甲磺酸三氟乙酯的制备方法，其特征在于：所述步骤1中冷凝装置可为冷凝水或冰盐水，可通过控制流速进而控制反应温度。
6.根据权利要求1所述的三氟甲磺酸三氟乙酯的制备方法，其特征在于：所述步骤2中超纯水与三氟甲基磺酰氯的比例为1:0.3-1.4。
7.根据权利要求1所述的三氟甲磺酸三氟乙酯的制备方法，其特征在于：所述步骤3中静置至有机层无三乙胺盐酸盐，倒出水层。
8.根据权利要求1所述的三氟甲磺酸三氟乙酯的制备方法，其特征在于：所述步骤4中干燥剂与三乙胺的比例为1：20-45。
9.根据权利要求1所述的三氟甲磺酸三氟乙酯的制备方法，其特征在于：所述步骤4中干燥剂与三乙胺的比例为1：25-35。
10.根据权利要求1所述的三氟甲磺酸三氟乙酯的制备方法，其特征在于：所述步骤3中干燥剂为氟代冠醚基聚丙烯酸钠，其制备方法为：
B1：按照质量份数，在密闭反应釜中，通入氮气，将3-6份2,5-二氟-3,6-二巯基对苯二甲酸，300-500份的DMF，0.2-0.6份硝酸镧加入釜中，30-50℃搅拌30-60min，
B2：再加入0.005-0.03份2-(烯丙氧基甲基)-18-冠-6-醚，3-6份四甲基胍，加入搅拌釜中，60-72℃搅拌100-150min，再加入100-150份丙烯酸钠，继续搅拌搅拌100-150min，再加入5-20份过氧化苯甲酰，70-85℃搅拌150-200min，蒸馏除去DMF，烘干，得到氟代冠醚基聚丙烯酸钠。
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