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如何用催化加氢还原法合成2,2-二氟乙醇? 1

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催化加氢还原法是一种常用的有机合成方法,本文将讲述如何用催化加氢还原法合成22-二氟乙醇,旨在为相关研究人员提供参考依据。


背景:22-二氟乙醇是一种重要的含氟精细化学品,具有与乙醇相似的化学性质,分子上的羟基能够发 生醚化和酯化等与乙醇羟基类似的化学反应。22-二氟乙醇的制备方法较多,由于二氟乙酸酯原料易得,因此,通过酯加氢反应制备22-二氟乙醇成为研究热点。


合成:催化加氢还原法

1. 液相催化加氢还原法

羰基化合物液相加氢制醇是目前应用最广泛的氟醇合成方法,反应所使用的催化剂通常为VIII族金属,如RuRhPdPtIr等,还可以用CuAlMn BaZn等金属氧化物的组合物作为催化剂。


1)以二氟乙酸酯为原料

苏威公司专利公开了在催化剂存在下用氢还原含氟羧酸、羧酰卤或羧酸酯的方法,该方法尤其适用于以二氟乙酸甲酯或二氟乙酸乙酯为原料制备二氟乙醇。反应在高压下进行,使用IrRhRu/C 作为催化剂。例如采用5%(wt)Rh/C催化剂3.4 g,在高压反应釜中加入37.4 g的水、33.6 g的二氟乙酸甲酯,氦(He)气氛保护,以8 L/h的速率通入 H2,在90℃、压力4 MPa的条件下反应18 h,二氟乙醇的收率为74.4%


中央硝子专利公开了一种二氟乙醇的制备方法,该方法以钌络合物为催化剂,四氢呋喃为溶剂,液相催化氢化二氟乙酸乙酯得到二氟乙醇。例如,向舒伦克瓶中添加0.01 mmol的钌络合物、 2.5 mmol的甲醇钠、4.5 m L的四氢呋喃和10 mmol 的二氟乙酸乙酯,在氩(Ar)气氛中冷冻脱气处理, 然后将得到的溶液转移至反应釜中,通入H2,在 100℃、压力5 MPa的条件下搅拌反应24 h,得到二氟乙醇,反应转化率及二氟乙醇选择性分别为 66%100%


2)以含氟酰卤为原料

Asahi Glass公司专利报道了一种含氟酰卤 (RfCOX,其中R f 13C的含ClH的氟烷基,XFClBr)液相加氢还原制备含氟醇 (RfCH 2 OH)的方法,以1%3%(wt)Pt/C为催化剂,反应温度150200℃,停留时间840 s,通入 H2的物质的量是原料含氟酰卤的两倍以上。


2. 气相催化加氢还原法

气相加氢是一种常用的工业工艺。近几年,有关羰基化合物气相加氢制醇的研究逐渐成为热点。


1)以二氟乙酸酯为原料

郑素贞等采用Ru/C催化剂,考察了二氟乙酸甲酯气相加氢制备二氟乙醇的催化性能,发现经过400℃还原的3%Ru/C催化剂在240℃的加氢性能最优,二氟乙酸甲酯的转化率和二氟乙醇的选 择性分别为39.5%93.5%。浙江师范大学专利公开了将Ru Cu/C催化剂用于二氟乙酸甲酯气相加氢制取二氟乙醇的技术。反应条件为温度240℃,空速900 h1n(二氟乙酸甲酯)∶n(H2)=1∶59。催化剂中的Ru在活性炭上的负载量为0.5% 5%n(Ru)∶n(Cu)=1∶0.010.1,使用前需经H2 还原及AHF氟化预处理。以Ru的负载量为1.0%n(Ru)∶n(Cu)=1∶0.03Ru Cu/C催化剂为例,反应转化率为40%,二氟乙醇的选择性为 90%


2)以二氟乙酰卤为原料

罗地亚公司专利公开了一种二氟乙酰卤 (CF2XCOX,其中X=ClBrI)催化加氢制备二氟乙醇的方法,其中原料优选为氯二氟乙酰氯。所用催化剂活性主体为VIII金属,如RuRhPdOsIrPt,优选PdPt;所用催化剂载体应同样具有路易斯酸的功能,尤其是包含铝离子的载体,如沸石或蒙脱 石。反应可在气相或液相条件下进行,气相反应优 选条件为温度200300℃,氢压力0.10.5 MPa,停留时间160 s;液相反应优选条件为温度4070℃,氢气压力12 MPa,有机溶剂为己烷、环己烷、甲基环己烷、甲苯、一氯苯。实验结果证明,在气相中反应更有利,可以获得更高的转化率和收率。例如,以3%Pd/HY沸石为催化剂,300℃下通入H2 5 L/h、氯二氟乙酰氯为10 g/h,通过冷凝接收氢化产物,反应转化率为95%,二氟乙醇收率为78%


参考文献:

[1]林涛,程杰,万克柔等. 铜锌铝锰催化剂上二氟乙酸乙酯加氢制备2,2-二氟乙醇 [J]. 工业催化, 2017, 25 (12): 73-76.

[2]张迪,王术成,王军祥等. 2,2-二氟乙醇的合成研究进展 [J]. 有机氟工业, 2014, (04): 16-21.

[3]朱玉梅. 22-二氟乙醇的合成研究[D]. 浙江师范大学, 2013.

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