吳盛均,閆宗剛,李志明,王松建,茅嘉龍
(南通寶凱化工有限公司,江蘇 啟東 226221)
2-溴-1,1-二氟乙烯, 英文名 2-bromo-1,1-difluorothene,CAS 號(hào):359-08-0,分子式:C2HBrF2,分子量:142.93,熔點(diǎn):-115 ℃,沸點(diǎn):6.7 ℃,密度1.808 g/cm3。
現(xiàn)有技術(shù)提出了許多制備 1-溴-2,2-二氟乙烯的方法。例如,陶氏化學(xué)公司的Davis等人,在1970年的美國專利USP 3,505,416中描述了一種制備1-溴-2,2-二氟乙烯的方法。它采用四溴二氟乙烷作為原料脫溴合成1-溴-2,2-二氟乙烯,根據(jù)其一個(gè)實(shí)例,該反應(yīng)在1 L的三口燒瓶中,加入 4.14 mol鋅粉,200 mL 乙醇,然后再緩慢加入1.53 mol四溴二氟乙烷和280 mL乙醇的混合液,回流2 h,干冰冷凝收集得到1-溴-2,2-二氟乙烯,收率為82%。
雖然該方法能以82%左右的較高產(chǎn)率制得1-溴-2,2-二氟乙烯,但是該方法存在如下缺陷:
(1)采用的原料較難獲得,成本較高 ;
(2)它會(huì)產(chǎn)生大量溴化鋅工業(yè)廢棄物,難以工業(yè)化規(guī)模實(shí)施。
因此,需要開發(fā)一種高效、綠色環(huán)保的1-溴-2,2-二氟乙烯的制造方法,要求這種制備方法不僅具有反應(yīng)收率高的優(yōu)點(diǎn),而且還具有低成本,廢棄物少、易于工業(yè)化生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)。本文介紹了一種2-溴-1,1-二氟乙烯的制備方法,并對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)單的描述,以下簡(jiǎn)稱溴二氟乙烯。
紅外燈、500 mL燒瓶、機(jī)械攪拌器、溫度計(jì)。
偏二氟乙烯(CF2CH2),溴素(Br2),氫氧化鈉(NaOH),催化劑(1%~5%四丁基溴化銨)
溴二氟乙烯的主要合成工藝見式1。
式1
用油浴加熱反應(yīng)瓶、電子溫控儀控制反應(yīng)溫度,保持溫度在10℃~80℃,在裝有機(jī)械攪拌器的燒瓶中,加入一定量的溴素,在氮?dú)鈿夥障拢ㄈ肫蚁?,并攪拌,反?yīng)直到反應(yīng)液溴素的紅色消失,然后減壓蒸餾,得到 1,2-二溴-1,1-二氟乙烷。然后將生成的1,2-二溴-1,1-二氟乙烷計(jì)量后加入到第二個(gè)反應(yīng)瓶中,然后加入催化劑1%~5%四丁基溴化銨,打開攪拌器,慢慢滴加10%~40%的NaOH溶液,然后冷凝回流,得到成品溴二氟乙烯。
以1,2-二溴-1,1-二氟乙烷為原料通過與堿發(fā)生消去反應(yīng)生成溴二氟乙烯,通過觀察堿及溫度對(duì)反應(yīng)的影響,從而確定最佳合成工藝。
表1 溫度的影響分析
溫度對(duì)1,2-二溴-1,1-二氟乙烷產(chǎn)率的影響列于表1,從表1可以看出:隨著溫度的升高產(chǎn)率增加,但到了一定的溫度后產(chǎn)率也隨之下降,從上表1可以看出最佳的反應(yīng)溫度在80℃左右。
表2 堿的濃度影響分析
堿對(duì)溴二氟乙烯收率的影響列于表2,從表2可以看出:隨著堿液濃度的增加,溴二氟乙烯的產(chǎn)率也相對(duì)應(yīng)的提高了,但堿到了一定的濃度后產(chǎn)率也會(huì)隨之下降。從上表2可以看出最佳的反應(yīng)堿濃度在30%左右。
實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),堿(NaOH)的最佳濃度為30%,并在80℃的溫度下反應(yīng),溴二氟乙烯的收率最高。同時(shí)本實(shí)驗(yàn)的加成反應(yīng)只需要在常壓下即可,而且在光催化下進(jìn)行,相對(duì)于用其他催化劑節(jié)約了成本,而且不會(huì)引進(jìn)別的雜質(zhì),提高了溴素的利用率;消去反應(yīng)采用滴加堿的方式,可以有效控制反應(yīng)的速率,避免了容易產(chǎn)生的液泛現(xiàn)象。