一種氟乙酸甲酯的制備方法及設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種氟乙酸甲酯的制備方法及設(shè)備，該制備方法包括下列步驟：1）將氟化鉀、溶劑和催化劑加入反應(yīng)釜中，攪拌并升溫；2）當(dāng)溫度升至反應(yīng)溫度時(shí)，將氯乙酸甲酯持續(xù)加入反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)，同時(shí)將反應(yīng)產(chǎn)生的混合氣體進(jìn)行兩段冷凝，根據(jù)沸點(diǎn)溫度差異，混合氣體中的氯乙酸甲酯經(jīng)一段冷凝為液體后返回反應(yīng)釜繼續(xù)參與反應(yīng)，氟乙酸甲酯經(jīng)二段冷凝為液體，即為產(chǎn)品。本發(fā)明的制備方法，所得氟乙酸甲酯產(chǎn)品純度高；工藝簡單合理，具有較高的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率、和收率，易于操作和控制，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說明】 一種氟乙酸甲酯的制備方法及設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于氟乙酸甲酯【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種氟乙酸甲酯的制備方法，同時(shí)還涉及一種用于制備氟乙酸甲酯的設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]氟乙酸酯是一類重要的醫(yī)藥中間體，是制備抗腫瘤藥物氟代嘧啶、抗菌藥物如5-氟尿嘧啶、氟啶酸、環(huán)丙氟啶酸、喃氟啶等藥物的基本原料，同時(shí)也是農(nóng)藥、染料、香料中間體。目前，工業(yè)上氟乙酸酯的生產(chǎn)方法主要為:在非質(zhì)子溶劑條件下，氯乙酸酯與氟化鉀進(jìn)行反應(yīng)，經(jīng)分離后得到氟乙酸酯。由于氟化反應(yīng)需要較高的溫度，反應(yīng)時(shí)間也較長，現(xiàn)有工業(yè)生產(chǎn)中，一次性粗放式的加料方式導(dǎo)致氟化反應(yīng)不能充分進(jìn)行，隨著反應(yīng)時(shí)間延長副產(chǎn)物越來越多，后續(xù)簡單的分離純化也不能滿足需要，嚴(yán)重影響產(chǎn)物氟乙酸酯的純度和收率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種氟乙酸甲酯的制備方法，解決現(xiàn)有制備方法所得氟乙酸甲酯純度和收率較低的問題。
[0004]本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種用于制備氟乙酸甲酯的設(shè)備。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種氟乙酸甲酯的制備方法，包括下列步驟:
[0006]I)將氟化鉀、溶劑和催化劑加入反應(yīng)釜中，攪拌并升溫；
[0007]2)當(dāng)溫度升至反應(yīng)溫度時(shí)，將氯乙酸甲酯持續(xù)加入反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)，同時(shí)將反應(yīng)產(chǎn)生的混合氣體進(jìn)行兩段冷凝，根據(jù)沸點(diǎn)溫度差異，混合氣體中的氯乙酸甲酯經(jīng)一段冷凝為液體后返回反應(yīng)釜繼續(xù)參與反應(yīng)，氟乙酸甲酯經(jīng)二段冷凝為液體，即為產(chǎn)品。
[0008]步驟I)中所述催化劑為相轉(zhuǎn)移催化劑。
[0009]步驟I)中所述催化劑為十二烷基三甲基溴化銨、四丁基氯化銨、四丁基溴化銨或四甲基氯化銨。
[0010]所述催化劑的加入量為:催化劑與氟化鉀的質(zhì)量比為0.02?0.03:0.5?I。
[0011]步驟I)中，所述溶劑為二甲基甲酰胺和乙酰胺混合制成的混合溶劑。
[0012]所述混合溶劑中二甲基甲酰胺與乙酰胺的質(zhì)量比為1.4?1.6:1。
[0013]所述溶劑的加入量為:溶劑與氟化鉀的質(zhì)量比為1.1?2.0:0.5?I。
[0014]步驟2)中所述反應(yīng)溫度為100?160°C。
[0015]步驟2)中所述氯乙酸甲酯持續(xù)加入的加入速率為5?10kg/min。
[0016]所述氯乙酸甲酯的總加入量為:氯乙酸甲酯與氟化鉀的質(zhì)量比為1:0.5?I。
[0017]步驟2)中，所述一段冷凝的溫度為100?105°C。一段冷凝溫度的設(shè)置保證:混合氣體中的氯乙酸甲酯冷凝為液體，氟乙酸甲酯仍為氣體狀態(tài)進(jìn)入二段冷凝。
[0018]步驟2)中，所述二段冷凝的溫度為20?25°C。二段冷凝溫度的設(shè)置保證氟乙酸甲酯冷凝為液體即可。
[0019]一種用于制備氟乙酸甲酯的設(shè)備，包括反應(yīng)釜和兩級冷凝器，所述反應(yīng)釜內(nèi)腔設(shè)有加液管，所述加液管的一端靠近反應(yīng)釜內(nèi)腔底部，另一端伸出反應(yīng)釜外并用于與進(jìn)料管道相連通；所述反應(yīng)釜頂部設(shè)有第一氣液口 ；所述兩級冷凝器包括一級冷凝器和二級冷凝器，一級冷凝器的氣體出口與二級冷凝器的氣體進(jìn)口相連通，一級冷凝器底部設(shè)有第二氣液口，第二氣液口與反應(yīng)釜的第一氣液口通過汽液管道相連通；所述二級冷凝器還設(shè)有產(chǎn)品出口。
[0020]本發(fā)明的氟乙酸甲酯的制備方法，將氯乙酸甲酯持續(xù)加入反應(yīng)釜中參與反應(yīng)，控制合適的溫度，使氟化反應(yīng)持續(xù)不斷的進(jìn)行，反應(yīng)充分，減少了副產(chǎn)物的生成，邊反應(yīng)邊蒸餾產(chǎn)品，提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率；根據(jù)沸點(diǎn)差異，通過兩段冷凝將氯乙酸甲酯和氟乙酸甲酯分別冷凝，使產(chǎn)品和原料進(jìn)行分離，原料冷凝后回流至反應(yīng)釜，縮短原料在反應(yīng)釜中的時(shí)間，進(jìn)一步減少了副產(chǎn)物的量，提高反應(yīng)收率和所得產(chǎn)品的純度；本發(fā)明的制備方法，工藝簡單合理，具有較高的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率和收率，易于操作和控制，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
[0021]本發(fā)明的用于制備氟乙酸甲酯的設(shè)備，加液管的一端靠近反應(yīng)釜內(nèi)腔底部，使用時(shí)該端位于液面以下，使氯乙酸甲酯充分參與反應(yīng)；兩級冷凝器保證氯乙酸甲酯氣體與氟乙酸甲酯氣體的分離與冷凝，提高產(chǎn)品的純度和收率；反應(yīng)釜與一級冷凝器之間的氣體冷凝和液體回流都通過氣液管，一級冷凝器冷凝下來的是氯乙酸甲酯和少量的氟乙酸甲酯，通過同一根管道，冷凝下來的少量氟乙酸甲酯繼續(xù)被加熱，通過氣液管內(nèi)的氣液熱量交換，起到更好的分離效果；本發(fā)明的設(shè)備，設(shè)計(jì)合理，使氟化反應(yīng)具有較高的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率和收率，易于操作和控制，適合推廣應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為實(shí)施例1的用于制備氟乙酸甲酯的設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0024]實(shí)施例1
[0025]本實(shí)施例的氟乙酸甲酯的制備方法，包括下列步驟:
[0026]I)將氟化鉀223kg、二甲基甲酰胺(DMF) 494kg、乙酰胺333kg和催化劑十二烷基三甲基溴化銨1kg加入反應(yīng)釜中，常壓條件下，開啟攪拌釜攪拌，并且升溫；
[0027]2)將氯乙酸甲酯434kg加入原料儲(chǔ)槽中，當(dāng)反應(yīng)釜溫度升至100°C反應(yīng)溫度時(shí)，將氯乙酸甲酯以10kg/min的速率持續(xù)加入反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)，同時(shí)將兩級冷凝器分別通入冷凝水，反應(yīng)產(chǎn)生的混合氣體進(jìn)入兩級冷凝器進(jìn)行兩段冷凝；
[0028]3)根據(jù)沸點(diǎn)溫度差異，混合氣體中氯乙酸甲酯、氟乙酸甲酯分別在兩級冷凝器中的一級、二級冷凝器中冷凝，由于氯乙酸甲酯的沸點(diǎn)高(129.8°C)，氟乙酸甲酯的沸點(diǎn)低(104.5°C)，未參與反應(yīng)的氯乙酸甲酯氣體在一級冷凝器(100?105°C)中冷凝成液體(一段冷凝)，與氟乙酸甲酯氣體實(shí)現(xiàn)分離，所得液體氯乙酸甲酯返回反應(yīng)釜繼續(xù)參與反應(yīng)，直至反應(yīng)完全；氟乙酸甲酯氣體進(jìn)入二級冷凝器(20?25°C)進(jìn)行冷凝(二段冷凝)，所得液體氟乙酸甲酯即為產(chǎn)品。
[0029]本實(shí)施例所得氟乙酸甲酯的純度為99.5%，收率為91%。
[0030]本實(shí)施例的用于制備氟乙酸甲酯的設(shè)備，如圖1所示，包括反應(yīng)釜2和兩級冷凝器，所述反應(yīng)釜2內(nèi)腔設(shè)有攪拌器5和加液管8，所述加液管8的一端靠近反應(yīng)釜2內(nèi)腔底部，另一端伸出反應(yīng)釜2外并用于與進(jìn)料管道15的一端相連通，進(jìn)料管道15的另一端與原料儲(chǔ)槽I相連通，所述進(jìn)料管道15上設(shè)有液封裝置7 ;所述反應(yīng)釜2頂部設(shè)有第一氣液口11 ;所述兩級冷凝器包括一級冷凝器3和二級冷凝器4，一級冷凝器3的氣體出口與二級冷凝器4的氣體進(jìn)口相連通，一級冷凝器3底部設(shè)有第二氣液口 12，第二氣液口 12與反應(yīng)釜2的第一氣液口 11通過汽液管道13相連通；所述二級冷凝器4還設(shè)有產(chǎn)品出口，該產(chǎn)品出口通過產(chǎn)品管道14與成品儲(chǔ)槽6相連通。所述產(chǎn)品管道14還連通有取樣管9，并通過回流管道10與氣液管道13相連通。所述反應(yīng)釜2外殼設(shè)有保溫夾套。
[0031 ] 使用時(shí)，將氟化鉀、二甲基甲酰胺、乙酰胺和催化劑加入反應(yīng)釜2中，開啟攪拌器5進(jìn)行攪拌；將氯乙酸甲酯加入原料儲(chǔ)槽I中，反應(yīng)釜2達(dá)到反應(yīng)溫度時(shí)，氯乙酸甲酯通過進(jìn)料管道15和反應(yīng)釜2內(nèi)的加液管8以設(shè)定的速率持續(xù)加入反應(yīng)釜2 (加液管的末端位于反應(yīng)釜內(nèi)液面以下)中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生的混合氣體通過反應(yīng)釜2頂部的第一氣液口 11進(jìn)入氣液管道13，再由一級冷凝器3底部的第二氣液口 12進(jìn)入一級冷凝器3進(jìn)行一段冷凝，氯乙酸甲酯經(jīng)一段冷凝成液體，液體氯乙酸甲酯通過一級冷凝器3底部的第二氣液口 12進(jìn)入氣液管道13，并通過第一氣液口 11返回反應(yīng)釜2中繼續(xù)反應(yīng)；氟乙酸甲酯氣體進(jìn)入二級冷凝器4進(jìn)行二段冷凝成液體，液體氟乙酸甲酯從產(chǎn)品出口進(jìn)入產(chǎn)品管道14并最終進(jìn)入成品儲(chǔ)槽6。在采樣管9處可對產(chǎn)品進(jìn)行采樣檢測，如產(chǎn)品質(zhì)量不符合要求，可通過閥門切換，使液體氟乙酸甲酯通過回流管道10、氣液管道13返回反應(yīng)釜2中。進(jìn)料管道15上設(shè)有的液封裝置7，可防止反應(yīng)釜2中的氣體從進(jìn)料管道15溢出。
[0032]本實(shí)施例的用于制備氟乙酸甲酯的設(shè)備，加液管的一端靠近反應(yīng)釜內(nèi)腔底部，使用時(shí)該端位于液面以下，使氯乙酸甲酯充分參與反應(yīng)；兩級冷凝器保證氯乙酸甲酯氣體與氟乙酸甲酯氣體的分離與冷凝，提高產(chǎn)品的純度和收率；反應(yīng)釜與一級冷凝器之間的氣體冷凝和液體回流都通過氣液管，一級冷凝器冷凝下來的是氯乙酸甲酯和少量的氟乙酸甲酯，通過同一根管道，冷凝下來的少量氟乙酸甲酯繼續(xù)被加熱，通過氣液管內(nèi)的氣液熱量交換，起到更好的分離效果；本發(fā)明的設(shè)備，設(shè)計(jì)合理，使氟化反應(yīng)具有較高的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率和收率，易于操作和控制，適合推廣應(yīng)用。
[0033]實(shí)施例2
[0034]本實(shí)施例的氟乙酸甲酯的制備方法，包括下列步驟:
[0035]I)將氟化鉀500kg、二甲基甲酰胺(DMF) 700kg、乙酰胺500kg和催化劑四丁基氯化銨20kg加入反應(yīng)釜中，常壓條件下，開啟攪拌釜攪拌，并且升溫；
[0036]2)將氯乙酸甲酯100kg加入原料儲(chǔ)槽中，當(dāng)反應(yīng)釜溫度升至160°C反應(yīng)溫度時(shí)，將氯乙酸甲酯以5kg/min的速率持續(xù)加入反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)，同時(shí)將兩級冷凝器分別通入冷凝水，反應(yīng)產(chǎn)生的混合氣體進(jìn)入兩級冷凝器進(jìn)行兩段冷凝；
[0037]3)根據(jù)沸點(diǎn)溫度差異，混合氣體中氯乙酸甲酯、氟乙酸甲酯分別在兩級冷凝器中的一級、二級冷凝器中冷凝，由于氯乙酸甲酯的沸點(diǎn)高(129.8°C)，氟乙酸甲酯的沸點(diǎn)低(104.5°C)，未參與反應(yīng)的氯乙酸甲酯氣體在一級冷凝器(100?105°C)中冷凝成液體(一段冷凝)，與氟乙酸甲酯氣體實(shí)現(xiàn)分離，所得液體氯乙酸甲酯返回反應(yīng)釜繼續(xù)參與反應(yīng)，直至反應(yīng)完全；氟乙酸甲酯氣體進(jìn)入二級冷凝器(20?25°C)進(jìn)行冷凝(二段冷凝)，所得液體氟乙酸甲酯即為產(chǎn)品。
[0038]本實(shí)施例所得氟乙酸甲酯的純度為99.6%，收率為87%。
[0039]本實(shí)施例的用于制備氟乙酸甲酯的設(shè)備同實(shí)施例1。
[0040]實(shí)施例3
[0041]本實(shí)施例的氟乙酸甲酯的制備方法，包括下列步驟:
[0042]I)將氟化鉀1000kg、二甲基甲酰胺(DMF)800kg、乙酰胺500kg和催化劑四丁基溴化銨30kg加入反應(yīng)釜中，常壓條件下，開啟攪拌釜攪拌，并且升溫；
[0043]2)將氯乙酸甲酯100kg加入原料儲(chǔ)槽中，當(dāng)反應(yīng)釜溫度升至130°C反應(yīng)溫度時(shí)，將氯乙酸甲酯以10kg/min的速率持續(xù)加入反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)，同時(shí)將兩級冷凝器分別通入冷凝水，反應(yīng)產(chǎn)生的混合氣體進(jìn)入兩級冷凝器進(jìn)行兩段冷凝；
[0044]3)根據(jù)沸點(diǎn)溫度差異，混合氣體中氯乙酸甲酯、氟乙酸甲酯分別在兩級冷凝器中的一級、二級冷凝器中冷凝，由于氯乙酸甲酯的沸點(diǎn)高(129.8°C)，氟乙酸甲酯的沸點(diǎn)低(104.5°C)，未參與反應(yīng)的氯乙酸甲酯氣體在一級冷凝器(100?105°C)中冷凝成液體(一段冷凝)，與氟乙酸甲酯氣體實(shí)現(xiàn)分離，所得液體氯乙酸甲酯返回反應(yīng)釜繼續(xù)參與反應(yīng)，直至反應(yīng)完全；氟乙酸甲酯氣體進(jìn)入二級冷凝器(20?25°C)進(jìn)行冷凝(二段冷凝)，所得液體氟乙酸甲酯即為產(chǎn)品。
[0045]本實(shí)施例所得氟乙酸甲酯的純度為99.3%，收率為88%。
[0046]本實(shí)施例的用于制備氟乙酸甲酯的設(shè)備同實(shí)施例1。
[0047]實(shí)施例4
[0048]本實(shí)施例的氟乙酸甲酯的制備方法，包括下列步驟:
[0049]I)將氟化鉀750kg、二甲基甲酰胺(DMF) 900kg、乙酰胺600kg和催化劑四甲基氯化銨25kg加入反應(yīng)釜中，常壓條件下，開啟攪拌釜攪拌，并且升溫；
[0050]2)將氯乙酸甲酯100kg加入原料儲(chǔ)槽中，當(dāng)反應(yīng)爸溫度升至150°C反應(yīng)溫度時(shí)，將氯乙酸甲酯以8kg/min的速率持續(xù)加入反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)，同時(shí)將兩級冷凝器分別通入冷凝水，反應(yīng)產(chǎn)生的混合氣體進(jìn)入兩級冷凝器進(jìn)行兩段冷凝；
[0051]3)根據(jù)沸點(diǎn)溫度差異，混合氣體中氯乙酸甲酯、氟乙酸甲酯分別在兩級冷凝器中的一級、二級冷凝器中冷凝，由于氯乙酸甲酯的沸點(diǎn)高(129.8°C)，氟乙酸甲酯的沸點(diǎn)低(104.5°C)，未參與反應(yīng)的氯乙酸甲酯氣體在一級冷凝器(100?105°C)中冷凝成液體(一段冷凝)，與氟乙酸甲酯氣體實(shí)現(xiàn)分離，所得液體氯乙酸甲酯返回反應(yīng)釜繼續(xù)參與反應(yīng)，直至反應(yīng)完全；氟乙酸甲酯氣體進(jìn)入二級冷凝器(20?25°C)進(jìn)行冷凝(二段冷凝)，所得液體氟乙酸甲酯即為產(chǎn)品。
[0052]本實(shí)施例所得氟乙酸甲酯的純度為99.4%，收率為90%。
[0053]本實(shí)施例的用于制備氟乙酸甲酯的設(shè)備同實(shí)施例1。
【權(quán)利要求】
1.一種氟乙酸甲酯的制備方法，其特征在于:包括下列步驟: 1)將氟化鉀、溶劑和催化劑加入反應(yīng)釜中，攪拌并升溫； 2)當(dāng)溫度升至反應(yīng)溫度時(shí)，將氯乙酸甲酯持續(xù)加入反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)，同時(shí)將反應(yīng)產(chǎn)生的混合氣體進(jìn)行兩段冷凝，根據(jù)沸點(diǎn)溫度差異，混合氣體中的氯乙酸甲酯經(jīng)一段冷凝為液體后返回反應(yīng)釜繼續(xù)參與反應(yīng)，氟乙酸甲酯經(jīng)二段冷凝為液體，即為產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氟乙酸甲酯的制備方法，其特征在于:步驟I)中所述催化劑為十二烷基三甲基溴化銨、四丁基氯化銨、四丁基溴化銨或四甲基氯化銨。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氟乙酸甲酯的制備方法，其特征在于:所述催化劑的加入量為:催化劑與氟化鉀的質(zhì)量比為0.02?0.03:0.5?I。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氟乙酸甲酯的制備方法，其特征在于:步驟I)中，所述溶劑為二甲基甲酰胺和乙酰胺混合制成的混合溶劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氟乙酸甲酯的制備方法，其特征在于:所述混合溶劑中二甲基甲酰胺與乙酰胺的質(zhì)量比為1.4?1.6:1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、4或5所述的氟乙酸甲酯的制備方法，其特征在于:所述溶劑的加入量為:溶劑與氟化鉀的質(zhì)量比為1.1?2.0:0.5?I。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氟乙酸甲酯的制備方法，其特征在于:步驟2)中所述反應(yīng)溫度為100?1600C O
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氟乙酸甲酯的制備方法，其特征在于:步驟2)中所述氯乙酸甲酯持續(xù)加入的加入速率為5?10kg/min。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的氟乙酸甲酯的制備方法，其特征在于:所述氯乙酸甲酯的總加入量為:氯乙酸甲酯與氟化鉀的質(zhì)量比為1:0.5?I。
10.一種用于制備氟乙酸甲酯的設(shè)備，其特征在于:包括反應(yīng)釜和兩級冷凝器，所述反應(yīng)釜內(nèi)腔設(shè)有加液管，所述加液管的一端靠近反應(yīng)釜內(nèi)腔底部，另一端伸出反應(yīng)釜外并用于與進(jìn)料管道相連通；所述反應(yīng)釜頂部設(shè)有第一氣液口 ；所述兩級冷凝器包括一級冷凝器和二級冷凝器，一級冷凝器的氣體出口與二級冷凝器的氣體進(jìn)口相連通，一級冷凝器底部設(shè)有第二氣液口，第二氣液口與反應(yīng)釜的第一氣液口通過汽液管道相連通；所述二級冷凝器還設(shè)有產(chǎn)品出口。
【文檔編號】C07C67/307GK104292104SQ201410076311
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年3月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月4日
【發(fā)明者】侯紅軍, 楊華春, 司騰飛, 薛旭金, 楊明霞, 師玉萍, 鄒英武, 賀志榮, 姚超 申請人:多氟多化工股份有限公司