專利名稱：氟化醚的合成的制作方法
第l/5頁氟化醚的合成發(fā)明背景1. 發(fā)明領(lǐng)域
本發(fā)明主要涉及可以用作吸入麻醉劑的氟化醚的制備。2. 相關(guān)技術(shù)的描述
地氟烷是一種公知的具有有效的麻醉性質(zhì)的化合物。例 々口，參見E. I. Eger等人的爿/ es^ es/a J/zs/ges/a, 1987， 971—973 頁，974-976頁，977-982頁，983-985頁，1227—1229頁，1230—1233 頁和1312-1315頁。
該化合物在U. S.專利No. 3, 897， 502中有所提及，其中使 用混在氬氣中的20%氟氣，以氟利昂E3作為溶劑，由2-二氟甲氧基 -1， 1, 1-三氟乙烷的直接氟化制備。反應(yīng)耗時13小時，并且必須在-20 "C至-25。C下進行以控制放熱過程。由于反應(yīng)緩慢、反應(yīng)溫度低和試劑 昂貴，因此該方法難以規(guī)?；?。而且，本領(lǐng)域技術(shù)人員已知，由于氟 氣與部分氟化烴之間的相互作用易導致爆炸，因此需要特別小心。
用于合成地氟烷的其它方法包括a) CHC120CH2C0C1和/或CHChOCHClCOCl與四氟化硫反應(yīng)(U. S.專 利No. 4， 855， 511)。其為多個步驟的方法，而且要處理高毒性的氣體 試劑四氟化硫。b) CF3CHC10CF2H(異氟烷)與氟化鉀反應(yīng)。該反應(yīng)可以在278°C、 500psi下在高壓釜中于無溶劑的情況下進行(U. S.專利 No. 4， 874， 901)，或者在非質(zhì)子溶劑(類似環(huán)丁砜)存在下，用相轉(zhuǎn)移催 化劑(氯化四甲基銨)在21(TC以及同樣的加壓下進行(UK專利說明書 No. 2， 219， 292)。這些方法不得不在高壓和高溫下進行很長時間，因此 其投資很大。此外，這些方法還有更進一步的不利性，其基本上都是 間歇方法。c) CF3CHC10CF2H (異氟烷)與三氟化溴在環(huán)境溫度下反應(yīng)(U. S.專 利No. 5,015,781)。雖然該方法得到良好的產(chǎn)率而且在短時間內(nèi)就完 成了轉(zhuǎn)化，但是由氟和溴制備的試劑三氟化溴是一種高毒性且有害的 化學物質(zhì)，其與水或有機物質(zhì)接觸會發(fā)生爆炸。為了安全使用必須特 別小心且需要特殊工程，這就使其非常難于以商業(yè)規(guī)模使用。此外， BrF3是一種昂貴的氟化試劑。d) CF3CH2OCF2H與固體過渡金屬氟化物氟化試劑反應(yīng)，此處的氟 化試劑為CoF3(U. S.專利No. 6， 054， 626)。才艮據(jù)文中所列的實施例，該 方法得到的粗地氟烷的產(chǎn)率低(30 - 40 % )，為了用作麻醉劑必須作進 一步的純化。e) 在單獨的五氯化銻或者五氯化銻與三氯化銻的混合物的存在 下，使CF3CHC10CF2H(異氟烷)與HF反應(yīng)(U. S.專利No. 5， 026， 924和 No. 6, 800,786)。該方法具有若干缺點，包括使用高毒性和有環(huán)境問題 的銻鹽，該銻鹽必須以含水的廢液流形式除去。該方法還會形成非常 難于分離的副產(chǎn)物，該副產(chǎn)物的除去導致能耗升高，而且更嚴重的是 導致地氟烷產(chǎn)率降低。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種沒有顯著問題的可以以工 業(yè)規(guī)模制備氟化醚(包括地氟烷)的方法。 發(fā)明概述
本發(fā)明滿足了這個以及其它目的。因此，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)某些脂 肪族氟化醚(包括地氟烷)可以按照下述方式由相應(yīng)的氯化醚制備在 氧化鉻催化劑存在下使氯化醚與無水氟化氫在蒸氣相下接觸。本文中 使用的術(shù)語'"氧化鉻(chromia)催化劑"指的是包括3 - 6價鉻的催化 劑，其中該催化劑選自鉻的氧化物、鉻的卣化物、用卣化物處理的鉻 的氧化物及其混合物。
發(fā)明詳述
本發(fā)明提供一種制備下式的氟化醚的方法R'' CF2-CFR-0-CF2R' 其中R為氫、氟或烷基，『為氫、烷基或氟代烷基，R"為氟或氟代烷 基，該方法包括使下式的氯化醚R^CFfCClR+CF, 與無水HF在氧化鉻催化劑存在下按照上述反應(yīng)式所示的方式發(fā)生反 應(yīng)，其中R、 R'和R〃如前述定義。
在本發(fā)明方法的優(yōu)選操作中，R為氫，R'為氫且R"為氟， 即，該方法以異氟烷為原料制備地氟烷。
使用該新方法可以在蒸氣相中于相對溫和的條件下，使用 過量的無水HF在氧化鉻催化劑存在下將CF3CHC10CF2H(異氟烷)氟化為 CF3CHFOCF2H(地氟烷)。優(yōu)選地，該方法為連續(xù)過程，并且由于該方法 可以在減壓、環(huán)境壓力和升高的壓力下進行，所以其不局限于特定的 壓力。幾乎觀察不到副產(chǎn)物的生成，這樣就不會導致如相關(guān)技術(shù)的實 施例中所示的情況，即由于從地氟烷中分離副產(chǎn)物而帶來的產(chǎn)品損失。
反應(yīng)中所用的氧化鉻催化劑可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員已 知的方法制備，例如，U.S.專利No. 6, 706, 935中公開的方法，其全部 內(nèi)容引入本文作為參考。優(yōu)選地，氧化鉻催化劑為鉻的氧化物，例如 Cr203;或者鉻的卣化物，例如CrX"其中每個X為相同或者不同的卣 素，特別是氟或氯；或者用囟化物，例如CChF或CCL或者氟化試劑 例如HF處理的鉻的氧化物，例如Cr203。優(yōu)選地，采用包括煅燒、干 燥和/或使用氟化試劑例如HF進行部分氟化的方法制備該氧化鉻催化 劑。其可以以球團、顆粒或者粉末形式使用。該氧化鉻催化劑可以為 非擔載催化劑，但是也可以沉積在諸如氧化鋁的固體栽體上，或者還 可以用過渡金屬離子摻雜。
因此，本發(fā)明的方法提供一種安全且經(jīng)濟的制備地氟烷的 途徑，其可以容易地發(fā)展為商業(yè)規(guī)模。
通常，通過使HF和CF3CHC10CF2H與氧化鉻催化劑接觸來
進行氟化作用。HF和CF3CHC10CF2H可以為液體和/或蒸氣相，而且催 化劑可以裝載在填充床或者模擬移動床中，或者裝載在攪拌釜反應(yīng)器 中。
起始氯化醚的沸點為48.5°C,通過加熱可以容易地使其 蒸發(fā)。在一個實施方案中，在80 - 450°C，優(yōu)選IOO- 300°C，最優(yōu)選 120 - 200。C下，通過使HF蒸氣和CF3CHC10CF2H蒸氣在氧化鉻催化劑 的填充床或者模擬移動床上接觸來進行氟化反應(yīng)。反應(yīng)可以在升高的 壓力、減壓或者大氣壓力下進行。雖然優(yōu)選以蒸氣形式引入原料，但 是也可以以液體形式引入。如果希望，還可以將原料與惰性栽氣混合 引入。
在反應(yīng)的一個優(yōu)選實施方案中，將蒸氣形式的原料 CF3CHC10CF2H和過量的HF連續(xù)引入到氧化鉻催化劑床上。相對于每摩 爾CF3CHC10CF2H，所用的HF的量可以為0. 25 - 25摩爾當量，更優(yōu)選 l-15當量HF，最優(yōu)選2-6當量HF。然后將HC1、未反應(yīng)的HF、未 反應(yīng)的CF3CHC10CF2H和地氟烷收集到另一個釜或塔中，其中用分餾法 除去HC1，而未反應(yīng)的HF和CF3CHC10CF2H循環(huán)利用。
產(chǎn)物/未反應(yīng)的原料和HC1的分離可以連續(xù)或者間歇進 行，而且對壓力沒有限制，其可以為減壓、環(huán)境壓力或者升高的壓力。 在實際操作中，為了獲得更大的分餾效率優(yōu)選在較高的壓力下操作。 所用的分離方法可以為分餾、溶劑萃取、水洗等。
下列實施例對本發(fā)明進行了說明，但其不以任何方式對發(fā) 明范圍構(gòu)成限制。實施例1
向l英尺x l英寸的不銹鋼管中填滿氧化鉻催化劑并將其 加熱至175。C。使用氮氣作為栽氣，以20ml/min的速度將CF3CHC10CF2H 進料至管中。進料的CF3CHC10CF2H量為0.07mol/h,連通過量的HF蒸 氣一同進料。經(jīng)過氧化鉻床之后，所得物質(zhì)進入水洗器以除去HF和 HC1。洗滌器與冷阱連通。稱重冷阱中所含物質(zhì)的量并用GC/MS分析。 分析顯示地氟烷75.30 %， CF3CHC10CF2H 24. 58 % ,其它副產(chǎn)物總計
0. 12% (R123， R124, R125)。 實施例2
向l英尺x l英寸的不銹鋼管中填滿氧化鉻催化劑并將其 加熱至17(TC。此例中不使用載氣。在CF3CHC10CF2H到達含有氧化鉻 的管中之前使用預(yù)熱器將其蒸發(fā)。進料的CF3CHC10CF2H的量為 0. 23mol/h，進料的HF的量為2. 3mol/h。經(jīng)過氧化鉻床之后，所得物 質(zhì)進入水洗器以除去HF和HC1。洗滌器與冷阱連通。稱重冷阱中所含 物質(zhì)的量并用GC/MS分析。分析顯示地氟烷76. 02 %, CF3CHC10CF2H 14.65%，其它副產(chǎn)物9. 33% (R123, R124, R125)。實施例3
向l英尺x l英寸的不銹鋼管中填滿氧化鉻催化劑并將其 加熱至140。C。此例中不使用載氣。在CF3CHC10CF2H到達含有氧化鉻 的管中之前使用預(yù)熱器將其蒸發(fā)。進料的CF3CHC10CF2H的量為 0. 32mol/h，進料的HF的量為1. 5mol/h。經(jīng)過氧化鉻床之后，將所得 物質(zhì)收集在冷瓶中并稱重該瓶。得到95%的物質(zhì)平衡。使冷瓶的內(nèi)容 物經(jīng)過水洗以除去HF和HC1，將有機物質(zhì)收集在冷阱中并使用GC/MS 分析。分析顯示46. 14%地氟烷，53. 86 %異氟烷和<0. 1%的副產(chǎn)物。 其對應(yīng)于95%的地氟烷產(chǎn)率。
應(yīng)該理解，前述的本發(fā)明的詳細描述只是一個優(yōu)選實施方 案的詳細描述或者只是本發(fā)明的少數(shù)優(yōu)選實施方案的詳細描述，在不 偏離本發(fā)明的精神或范圍的情況下可以根據(jù)公開內(nèi)容對公開的實施方 案進行大量變換。因此，前述的本發(fā)明的詳細描述并不意圖在任何方 面限制本發(fā)明的范圍。相反，本發(fā)明的范圍只能由所述的權(quán)利要求和 其等效變換來確定。
權(quán)利要求
1.一種制備下式的氟化醚的方法R″CF2-CFR-O-CF2R′其中R為氫、氟或烷基，R′為氫、烷基或氟代烷基，R″為氟或氟代烷基，該方法包括使下式的氯化醚與無水HF在氧化鉻催化劑存在下反應(yīng)R″CF2-CC1R-O-CF2R′其中，R，R′和R″如前述定義。
2. —種制備下式的2-二氟甲氧基-l,l，l，2-四氟乙烷(地氟烷) 的方法CF3-CHF-0-CF2H該方法包括使下式的2-氯-2-二氟曱氧基-l， 1， 1-三氟乙烷(異氟 烷)與無水HF在氧化鉻催化劑存在下反應(yīng)CF3-CHCl-0-CF2H 。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中在80 - 450。C下異氟烷和HF在 蒸氣相中于氧化鉻催化劑床上反應(yīng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中在120 - 200。C下異氟烷和HF在 蒸氣相中于氧化鉻催化劑床上反應(yīng)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中以蒸氣、液體或者與惰性栽氣混 合的形式將異氟烷引入到氧化鉻催化劑上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其以連續(xù)方式操作，而且使用0.25 -25摩爾當量的HF,將異氟烷和HF蒸氣連續(xù)進料到氧化鉻催化劑上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中使用1-15摩爾當量的HF,將 異氟烷和HF蒸氣連續(xù)進料到氧化鉻催化劑上。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中使用2-6摩爾當量的HF，將異 氟烷和HF蒸氣連續(xù)進料到氧化鉻催化劑上。
9.
根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中反應(yīng)在減壓下進行。10. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中反應(yīng)在升高的壓力下進行。
11. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中反應(yīng)在大氣壓下進行。
12. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其進一步包括以間歇或連續(xù)方式并 在減壓下從未反應(yīng)的原料和HC1中分離產(chǎn)物。
13. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其進一步包括以間歇或連續(xù)方式并 在環(huán)境壓力下從未反應(yīng)的原料和HC1中分離產(chǎn)物。
14. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其進一步包括以間歇或連續(xù)方式并 在升高的壓力下從未反應(yīng)的原料和HC1中分離產(chǎn)物。
全文摘要
一種制備氟化醚，例如地氟烷的方法，包括在氧化鉻催化劑存在下，使相應(yīng)的氯化醚，例如異氟烷與無水氟化氫在蒸氣相中反應(yīng)。著重強調(diào)指出，提供該摘要是按照對摘要的要求進行的，摘要用以使研究人員和其它讀者可以迅速確定技術(shù)內(nèi)容的主題。應(yīng)該理解，提交的摘要并不用于解釋或者限制所附權(quán)利要求的范圍或意思。37 CFR§1.72(b)。
文檔編號C07C41/16GK101128412SQ200680006159
公開日2008年2月20日 申請日期2006年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月12日
發(fā)明者B·瓊斯, D·格拉哈姆, J·斯溫森, N·帕夫里 申請人:碳鹵化合物產(chǎn)品公司