本發(fā)明涉及化學(xué)合成技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種三氟丙酮酸酯類化合物的合成方法。

背景技術(shù)：

三氟丙酮酸酯類化合物是目前需求量最大的一種三氟甲基化試劑，在有機氟化工的合成中占有重要的地位。這類化合物具有兩個反應(yīng)中心即羰基和酯基，使其具備合成三氟甲基類雜環(huán)化合物的可能。這類化合物已作為新一代醫(yī)藥、農(nóng)藥的最前體原料被廣泛應(yīng)用。如在制藥工業(yè)中，三氟丙酮酸酯類化合物可合成抗炎藥、抗癌和抗病毒等類藥物。

三氟丙酮酸酯類化合物的合成路線主要如下幾種：

一種是以三氟溴甲烷與乙二酸二酯為原料，在常溫常壓下，用鋅粉-吡啶復(fù)合體催化劑合成中間體后再經(jīng)酸水解制得三氟丙酮酸酯。該路線反應(yīng)時間長，步驟多，反應(yīng)操作復(fù)雜，操作條件較為苛刻，三廢產(chǎn)生量大，不適宜大規(guī)模生產(chǎn)。

另一種是以三氟丙酮酸水合物與醇或重氮甲烷為原料反應(yīng)合成三氟丙酮酸酯。該工藝路線的反應(yīng)原料不易得，原料價格高，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率不高，不適宜大規(guī)模生產(chǎn)。

其它主要的合成路線均以2-氟-2-烷氧基-三氟丙酸酯為原料。其中一種路線是硫酸液相催化合成路線，即以2-氟-2-烷氧基-三氟丙酸酯和濃硫酸為主要原料，在加熱條件下反應(yīng)，得到三氟丙酮酸酯。該路線存在廢酸污染環(huán)境的問題，副產(chǎn)物多，分離困難，在工業(yè)生產(chǎn)中工藝穩(wěn)定性、產(chǎn)品的質(zhì)量很難保證；另一種路線是強路易斯酸催化合成路線，在該工藝路線中，強路易斯酸如五氟化銻等，既可以對反應(yīng)原料2-氟-2-烷氧基-三氟丙酸酯進(jìn)行液相催化，也可以將五氟化銻負(fù)載在其他基質(zhì)上如石墨等，對反應(yīng)原料2-氟-2-烷氧基-三氟丙酸酯進(jìn)行氣相催化，均可得到三氟丙酮酸酯。但該類催化劑價格昂貴，反應(yīng)過程中會產(chǎn)生大量氟化氫，對設(shè)備要求高，失效后的五氟化銻不易處理，而且反應(yīng)條件不易控制，易造成過度反應(yīng)，進(jìn)一步與三氟丙酮酸酯反應(yīng)生成三氟丙酸酯；還有一種路線是固體酸氣相催化合成路線，即以2-氟-2-烷氧基-三氟丙酸酯和一類固體酸(氧化鋁、氧化鈦和氧化鋯等負(fù)載的硫酸鎳和硫酸鐵)為主要原料，在加熱條件下反應(yīng)，得到三氟丙酮酸酯。該路線反應(yīng)時間長，收率低，固體酸催化劑制備工藝復(fù)雜?；谏鲜鲫愂隹芍F(xiàn)有的三氟丙酮酸酯類化合物的合成方法工藝過程復(fù)雜、反應(yīng)時間長、副產(chǎn)物多、三廢量大、催化劑價格昂貴、不適合放大生產(chǎn)?；谏鲜鰡栴}，本發(fā)明提出了一種三氟丙酮酸酯類化合物的合成方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點，而提出的一種三氟丙酮酸酯類化合物的合成方法。

一種三氟丙酮酸酯類化合物的合成方法，包括以下步驟：

s1、新型固體酸催化劑的制備：向分體管式反應(yīng)爐配備的立式管式反應(yīng)器中填充所需體積的金屬氧化物顆粒，在氮氣或氦氣氣氛下，攪拌或不攪拌下，200～300℃下，對金屬氧化物顆粒進(jìn)行充分干燥，干燥時間為2～72h，然后在200～300℃下，通入活化劑對金屬氧化物顆粒進(jìn)行活化，活化時間為2～72h；

s2、氣相催化反應(yīng)：將2-氟-2-烷氧基-三氟丙酸酯氣化后通入管式反應(yīng)器中與步驟s1中合成的新型固體酸催化劑在140～300℃下、通入或不通入氮氣的條件下、攪拌或不攪拌的條件下反應(yīng)，控制2-氟-2-烷氧基-三氟丙酸酯在管式反應(yīng)器中的停留時間為0.2～20s，將反應(yīng)后的氣體通入置于冰水浴中的接收瓶內(nèi)得樣品，將樣品進(jìn)行稱重、分析，即得三氟丙酮酸酯類化合物的粗產(chǎn)品，新型固體酸催化劑經(jīng)干燥后，可直接再次用于催化合成三氟丙酮酸酯的反應(yīng)；

s3、催化劑回收：將步驟s2中使用后的新型固體酸催化劑按步驟s1中所述的方法用活化劑再度活化直到固體酸催化劑的顆粒無法使氣體通過時再進(jìn)行更換。

優(yōu)選的，所述步驟s1中制備新型固體酸催化劑所用的金屬氧化物顆粒至少為氧化鋁、氧化鋯或氧化鈦中的一種。

優(yōu)選的，所述步驟s1中制備新型固體酸催化劑所用的金屬氧化物顆粒的大小為50μm～5000μm。

優(yōu)選的，所述步驟s1中制備新型固體酸催化劑所用的活化劑至少為氯氟烴、氫氯氟烴、全氟烴或氫氟烴中的一種。

優(yōu)選的，所述步驟s1中制備新型固體酸催化劑所用的活化劑至少為r12、r22或hf中的一種。

優(yōu)選的，所述步驟s2中2-氟-2-烷氧基-三氟丙酸酯為2-氟-2-甲氧基-三氟丙酸甲酯或2-氟-2-乙氧基-三氟丙酸乙酯中的一種。

優(yōu)選的，所述步驟s2中的樣品分析方法為：核磁分析或氣相色譜分析。

本發(fā)明提出的一種三氟丙酮酸酯類化合物的合成方法，以2-氟-2-烷氧基-三氟丙酸酯作為起始反應(yīng)物，經(jīng)過與合成的新型固體酸催化劑進(jìn)行氣相催化反應(yīng)，一步合成三氟丙酮酸酯類化合物產(chǎn)品，本發(fā)明制備的新型固體酸催化劑是以金屬氧化物為基質(zhì)，利用活化劑在加熱的條件下與金屬氧化物進(jìn)行交換反應(yīng)，形成新型固體酸催化劑，該新型固體酸催化劑可以有效地用于催化合成三氟丙酮酸酯，本發(fā)明首次將該催化劑用于催化合成三氟丙酮酸酯類化合物產(chǎn)品，工藝路線簡單、反應(yīng)時間短、具有較高的反應(yīng)收率、副產(chǎn)物少、催化劑可重復(fù)利用，適合擴大生產(chǎn)，值得推廣。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步解說。

實施例一

本發(fā)明提出的一種三氟丙酮酸酯類化合物的合成方法，包括以下步驟：

s1、新型固體酸催化劑的制備：向分體管式反應(yīng)爐配備的立式管式反應(yīng)器中填充100ml粒徑為50μm的氧化鋁顆粒，在氮氣氣氛下，200℃下，對氧化鋁顆粒進(jìn)行充分干燥，干燥時間為12h，然后在200℃下，通入r22對氧化鋁顆粒進(jìn)行活化，活化時間為12h；

s2-1、氣相催化反應(yīng)：將2-氟-2-甲氧基-三氟丙酸甲酯氣化后通入管式反應(yīng)器中與步驟s1中合成的新型固體酸催化劑在140℃下、通入氮氣的條件下反應(yīng)，控制2-氟-2-甲氧基-三氟丙酸甲酯在管式反應(yīng)器中的停留時間為10s，將反應(yīng)后的氣體通入置于冰水浴中的接收瓶內(nèi)得樣品，將樣品進(jìn)行稱重、分析，即得三氟丙酮酸甲酯粗產(chǎn)品；

s2-2、氣相催化反應(yīng)：將步驟s2-1使用后的新型固體酸催化劑在氮氣氣氛下，200℃下干燥2h，再將2-氟-2-甲氧基-三氟丙酸甲酯氣化后通入管式反應(yīng)器中與步驟s2-1使用后的新型固體酸催化劑在200℃下、通入氮氣的條件下反應(yīng)，控制2-氟-2-甲氧基-三氟丙酸甲酯在管式反應(yīng)器中的停留時間為4s，將反應(yīng)后的氣體通入置于冰水浴中的接收瓶內(nèi)得樣品，將樣品進(jìn)行稱重、分析，即得三氟丙酮酸甲酯粗產(chǎn)品；

s2-3、氣相催化反應(yīng)：將步驟s2-2使用后的新型固體酸催化劑在氮氣氣氛下，200℃下干燥2h，將2-氟-2-甲氧基-三氟丙酸甲酯氣化后通入管式反應(yīng)器中與與步驟s2-1使用后的新型固體酸催化劑在250℃下、通入氮氣的條件下反應(yīng)，控制2-氟-2-甲氧基-三氟丙酸甲酯在管式反應(yīng)器中的停留時間為1s，將反應(yīng)后的氣體通入置于冰水浴中的接收瓶內(nèi)得樣品，將樣品進(jìn)行稱重、分析，即得三氟丙酮酸甲酯粗產(chǎn)品；

s3、催化劑回收：將步驟s2中使用后的新型固體酸催化劑按步驟s1中所述的方法用r22再度活化直到固體酸催化劑的顆粒無法使氣體通過時再進(jìn)行更換。

實施例二

本發(fā)明提出的一種三氟丙酮酸酯類化合物的合成方法，包括以下步驟：

s1、新型固體酸催化劑的制備：向分體管式反應(yīng)爐配備的立式管式反應(yīng)器中填充100ml粒徑為5000μm的氧化鋁顆粒，在氮氣氣氛下，300℃下，對氧化鋁顆粒進(jìn)行充分干燥，干燥時間為12h，然后在300℃下，通入r12對氧化鋁顆粒進(jìn)行活化，活化時間為12h；

s2-4、氣相催化反應(yīng)：將2-氟-2-乙氧基-三氟丙酸乙酯氣化后通入管式反應(yīng)器中與步驟s1中合成的新型固體酸催化劑在150℃下、通入氮氣的條件下反應(yīng)，控制2-氟-2-乙氧基-三氟丙酸乙酯在管式反應(yīng)器中的停留時間為20s，將反應(yīng)后的氣體通入置于冰水浴中的接收瓶內(nèi)得樣品，將樣品進(jìn)行稱重、分析，即得三氟丙酮酸乙酯粗產(chǎn)品；

s2-5、氣相催化反應(yīng)：將步驟s2-4使用后的新型固體酸催化劑在氮氣氣氛下，200℃下干燥2h，再將2-氟-2-乙氧基-三氟丙酸乙酯氣化后通入管式反應(yīng)器中與與步驟s2-4使用后的新型固體酸催化劑在200℃下、通入氮氣的條件下反應(yīng)，控制2-氟-2-乙氧基-三氟丙酸乙酯在管式反應(yīng)器中的停留時間為10s，將反應(yīng)后的氣體通入置于冰水浴中的接收瓶內(nèi)得樣品，將樣品進(jìn)行稱重、分析，即得三氟丙酮酸乙酯粗產(chǎn)品；

s2-6、氣相催化反應(yīng)：將步驟s2-5使用后的新型固體酸催化劑在氮氣氣氛下，200℃下干燥2h，再將2-氟-2-乙氧基-三氟丙酸乙酯氣化后通入管式反應(yīng)器中與與步驟s2-5使用后的新型固體酸催化劑在300℃下、通入氮氣的條件下反應(yīng)，控制2-氟-2-乙氧基-三氟丙酸乙酯在管式反應(yīng)器中的停留時間為0.5s，將反應(yīng)后的氣體通入置于冰水浴中的接收瓶內(nèi)得樣品，將樣品進(jìn)行稱重、分析，即得三氟丙酮酸乙酯粗產(chǎn)品；

s3、催化劑回收：將步驟s2中使用后的新型固體酸催化劑按步驟s1中所述的方法用r12再度活化直到固體酸催化劑的顆粒無法使氣體通過時再進(jìn)行更換。

分別對本發(fā)明實施例一和二中制備的三氟丙酮酸酯類化合物進(jìn)行，得出如下結(jié)果：

本發(fā)明提出的一種三氟丙酮酸酯類化合物的合成方法，以2-氟-2-烷氧基-三氟丙酸酯作為起始反應(yīng)物，經(jīng)過與合成的新型固體酸催化劑進(jìn)行氣相催化反應(yīng)，一步合成三氟丙酮酸酯類化合物產(chǎn)品，本發(fā)明制備的新型固體酸催化劑是以金屬氧化物為基質(zhì)，利用活化劑在加熱的條件下與金屬氧化物進(jìn)行交換反應(yīng)，形成的新型固體酸催化劑，該新型固體酸催化劑可以有效地用于催化合成三氟丙酮酸酯，本發(fā)明首次將該催化劑用于催化合成三氟丙酮酸酯類化合物產(chǎn)品，工藝路線簡單、反應(yīng)時間短、具有較高的反應(yīng)收率、副產(chǎn)物少、催化劑可重復(fù)利用，適合擴大生產(chǎn)，值得推廣。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。