[发明专利]一种酯化合成三氟乙酸乙酯的催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂，及其制备方法，特别是一种生产三氟乙酸乙酯的催化剂及其制备方法。

背景技术

三氟乙酸乙酯是一种重要的有机化工原料，主要用于合成有机氟化合物及制备农药、医药、染料、液晶等工业化学品。在医药上用于制造治疗类风湿关节炎和骨关节炎的抗炎药和用于治疗结、直肠癌的抗肿瘤药。农药上用于制造细胞分裂抑制剂，应用于棉花、花生地除禾本科杀草和阔叶杂草。开发应用前景广阔。过去常采用浓硫酸催化反应三氟乙酸与无水乙醇而得，但该方法存在对环境污染大，易产生副反应，生产设备腐蚀严重等缺点，已渐被淘汰。

CN10139724以三氟乙酸和无水乙醇为主要原料，以强酸性阳离子交换树脂作催化剂，在低于50℃和常压下滴加无水乙醇并保持一段时间使反应完全。过滤掉催化剂，在填充有固体颗粒硅胶的干燥塔中干燥去余量水分，常压蒸馏，收集58℃～64℃的馏份为成品。生产过程在全密封状态下进行，催化剂回收循环利用，收成品后馏份可循环使用。

吕苗苗等（吕苗苗等，塞来昔布的合成，北京化工大学学报：自然科学版，2005，32(6)，97-98）对作为中间体的三氟乙酸乙酯的合成进行了改进，将催化剂由浓硫酸改进成了用D072强酸性阳离子交换树脂，并加入脱水树脂作干燥剂，加热搅拌反应他，减压过滤掉树脂，精馏得沸点60℃～62℃的三氟乙酸乙酯产品，收率为93.7%，该方法较之用浓硫酸催化反应有很大的技术进步。然而该方法中的催化剂虽然回收反复使用，但脱水树脂的活化因成本高，而且活化后的性能降低很多，所以一般都不回收，而是直接丢弃，造成了资源浪费及环境污染。

由以上专利及公知技术使用的离子交换树脂催化剂，磺酸集团具有亲水性，与三氟乙酸乙酯相容性差，微孔内表面的磺酸基团不易参与催化，影响到整体催化效果，有必要进行进一步的研究，找到合适的合成三氟乙酸乙酯的催化剂。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明目的在于：提供一种催化剂，具有高酸强度，在三氟乙酸乙酯的合成中与三氟乙酸乙酯具有优异的相容性，进而具有优异的催化活性。

本发明的另一个目的在于：提供所述的催化剂的制备方法。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

提供一种用于酯化合成三氟乙酸乙酯的催化剂，其结构如下式（I）所示：

其中，R₁和R₂为氟原子或氟代烷基。

本发明优选的方案中，所述的催化剂结构中R₁和R₂为氟原子或全氟烷基。

本发明更优选的方案中，所述的催化剂结构中R₁和R₂为氟原子或C1～C4的全氟烷基。

本发明进一步优选的方案中，所述的催化剂结构中R₁和R₂为相同的F、-CF₃、-C₂F₅或-C₄F₉。

本发明再进一步优选的方案中，所述的催化剂结构中R₁和R₂为相同的-CF₃。

本发明还提供制备所述的催化剂的方法，是以大孔苯乙烯系阳离子交换树脂为基体，使用双(氟代磺酰)亚胺进行离子交换而得。

本发明的催化剂通过使用双(氟代磺酰)亚胺进行离子交换而提高了树脂的亲油性，得到了高酸强度的催化剂。

本发明优选的方案中，所述的制备方法是：将大孔苯乙烯系阳离子交换树脂在其质量1～3倍（优选2倍）的二氯乙烷中浸泡2～5h（优选4h），加入占大孔苯乙烯系阳离子交换树脂质量5～20%的双(氟代磺酰)亚胺，在30～100℃（优选70℃）下反应10～30h（优选20h），然后用乙醇清洗，烘干，得到所述的催化剂。

本发明方法中使用的大孔苯乙烯系阳离子交换树脂为市售产品，可以选自D001、D005、D006、NKC-9等牌号的大孔苯乙烯系阳离子交换树脂产品。

本发明方法中使用的双(氟代磺酰)亚胺结构如下式（II）所示，为市售产品，

其中，R₁和R₂为氟原子或氟代烷基；所述的氟代烷基优选全氟烷基；进一步优选C1～C4的全氟烷基；最优选-CF₃。

与现有技术相比，本发明的催化剂具有以下有益效果：