[发明专利]制备脂族氟甲酸酯的方法

说明书

本发明涉及一种通过醇类与碳酰氟反应来制备脂族氟甲酸酯的方法。具体地说，本发明涉及通过由光气制得的碳酰氟来制备氟甲酸酯。

氟甲酸酯是大家熟悉的化合物，它们特别适用在烷基氟制备中用作中间产物。某些化合物特别适用于保护氨基酸的氨基。

氟甲酸酯可由类似物氯甲酸酯出发，通过后者与氟化钾反应进行卤素交换来制备。但是，当化合物不稳定或其分子含有反应性碳或官能团时，这一方法不能使用。

已提出几种制备氟甲酸酯的其他方法，但这些方法仍不能完全令人满意。根据法国专利1549815中公开的一种最早期的方法，通过碳酰氟氯或碳酰氟溴与叔丁醇反应来制备甲酸叔丁酯，但是这一方法有一些缺点。碳酰氟氯和碳酰氟溴很难制备，因此难以得到。反应开始时的温度应很低，大约-70℃；而且应在-70℃至0℃的复杂温度周期进行，这就导致很高的操作费用。由于生成的副产物或未转化的原料，制得的氟甲酸酯是不纯的。

根据另外一方法，正如法国专利2010922中公开的，醇与光气混合物和氟化光气混合物的反应在异丁烯存在下和高压下进行，但是在这种情况下需要特殊的设备。

根据欧州专利176412，氟甲酸酯通过α-氯甲酸酯与碱性氟化物反应来制备，但原料甲酸酯的制备需要另外的原料和几个步骤。而且，甲酸酯与氟化物的反应生成含有醛的氟甲酸酯，而醛需要除去。

已进行了由光气出发来制备氟甲酸酯的实验室试验。在-78℃下在主要由环丁砜组成的溶剂中，将光气与氟化钠混合，然后将生成的产物与氟化钾和醇反应，但是所得到的结果不能重复。

因此，需要一种简单的、可重复的制备脂族氟甲酸酯的方法，这种方法有可能制得高产率和高稳定性的氟甲酸酯。现已公开了一种具有这些特征的方法。

根据本发明的方法，在氟化钠存在下，在选自醚类的溶剂中，在约-20℃至约50℃的温度下，将碳酰氟与脂族醇反应。

术语“脂族”应理解为包含饱和的或不饱和的、取代的或未取代的、脂族的、环脂族的和芳脂族的基团。

该法特别适用于制备叔丁基、苄基、金刚烷基、芴基-甲基、叔戊基或烯丙基氟甲酸酯。

用这一方法制得的氟甲酸酯的产率是很高的。转化率可为约100％。

相对于醇，所用的碳酰氟的数量优选为1.1-2摩尔/摩尔醇，更优选1.1-1.5摩尔/摩尔醇。

碳酰氟与醇的反应优选在化学计量范围的数量存在下进行，更优选在氟化钠过量下进行。具体地说，使用1.1-2摩尔氟化钠/摩尔醇的数量，更优选使用大于1.15摩尔氟化钠/摩尔醇。

而且已发现，优选使用粉末形状的氟化钠，其颗粒的比表面大于或等于0.1米²/克和/或其平均直径小于或等于20微米。优选的是，颗粒的比表面大于或等于0.1米²/克，更优选其平均直径小于或等于20微米。

还发现，碳酰氟逐步与醇反应以及将碳酰氟加到含有醇的反应介质中是优选的。与可能预期的相反，不生成对称的甲酸酯，后者是该反应的副产物。这一点是令人吃惊的，因为在反应开始时碳酰氟相对于醇是不足的。

在碳酰氟与醇的反应中用作溶剂的醚类为环状醚或无环醚，例如为叔丁基甲基醚、二噁烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、二苄基醚、乙二醇二甲基醚和聚乙二醇二甲基醚。二甲氧基乙烷和四乙二醇二甲基醚是特别适用的。

用于这一反应的溶剂数量通常每一公斤制得的氟甲酸酯为1-3升。

反应温度优选为约-5℃至40℃。

用无水化合物和在无水条件下进行反应是优选的。

而且还发现，与现有技术的描述相反，为了得到最好的结果，特别是很高的产率，碳酰氟具有很高的纯度特别是实际上不含氯化合物，例如具体地说为光气和碳酰氟氯(COFCl)，是重要的。

因此本发明的一个目的是制备很高纯度的碳酰氟，它特别适用于如上所述与脂族醇的反应。

根据这一方法，通过光气、双光气或三光气或其混合物在所选的极性非质子传递溶剂中在约25℃至约120℃的温度下与过量的氟化钠粉末反应来制得碳酰氟，其氟化钠的比表面大于或等于0.1米²/克和/或平均直径小于或等于20微米，随后将存在的气体通入其温度为约0℃至约-50℃的冷凝器。

通过在这一组反应条件下制备碳酰氟的方法，在冷凝器出口处得到的碳酰氟有很高的纯度，不含碳酰氟氯以及实际上不含光气。