[发明专利]一种2‑氟丙酸酯的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氟代烷基酯的制备方法，尤其涉及一种2-氟丙酸酯的合成方法。

背景技术

聚2-氟丙烯酸酯具有玻璃化温度高、表面能低、耐老化、信号衰减低等优点，可用于塑料光纤中，而2-氟丙酸酯是合成2-氟丙烯酸酯的关键中间体。2-氟丙酸酯的合成主要有三条路线。(1)以2-氯丙酸酯为原料。据Recuil destrvaux des Pays-Bas des Pays-Bas；(1947)；p.424报道了在180～190℃条件下，2-氯丙酸酯与氟化钾进行氟氯交换得2-氟丙酸酯，收率56％。CN103044245A报道，2-氯丙酸酯与液体氟化氢在催化剂催化下进行氟氯交换反应得2-氟丙酸酯，最高收率83％。(2)以2-溴丙酸酯为起始原料，Journal of Fluorine Chemisty；vol.99；nb.2；(1999)报道，在三丁基十六烷基溴化磷催化下，氟化钾与2-溴丙酸乙酯在60反应，得到2-氟丙酸乙酯，收率80％。(3)以2-羟基丙酸酯为原料，Chemical Communications；nb.2；(1999)；p.215-216报道，以二氯甲烷为溶剂，2-羟基丙酸酯和双(2-甲氧基)氨基三氟化硫在25℃反应得2-氟丙酸乙酯，收率73％。

上述各种制备2-氟丙酸酯的方法均有一定的不足之处。2-氯丙酸酯为原料成本低，但用氟化钾氟化收率低，反应温度高，造成大量的三废；用氟化氢氟化危险性大，设备腐蚀严重，废催化剂处理困难。以2-溴丙酸酯为原料工艺路线原料价格高，成本高；以2-羟基丙酸酯为原料的工艺路线具有氟化试剂价格昂贵、操作十分危险等不足。

发明内容

本发明针对现有技术的不足之处，提供一种2-氟丙酸酯的合成方法，以廉价的2-氯丙酸酯(CH₃CHClCOOR)为原料，在助剂存在的条件下，用氟化钾氟化得到2-氟丙酸酯的工艺，助剂的加入可以抑制高沸副产物的生成，从而提高了反应的选择性，采用本工艺制备的通式为(CH₃CHFCOOR)的2-氟丙酸酯具有反应条件温和，收率高，成本低的优点。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种2-氟丙酸酯的合成方法，其特征在于包括如下步骤：

1)先在一带有冷凝管的四口烧瓶中加入通式为CH₃CHXCOOR的酯，其中R代表烷基；

2)然后在四口烧瓶中加入助剂、催化剂和溶剂，再加入氟化试剂进行搅拌得到反应液；

3)将上述反应液加热升温至设定温度，反应时间为3～16h；

4)反应结束后，进行精馏，得到2-氟丙酸酯目标产物。

优选的，通式为CH₃CHXCOOR的酯中的X代表卤素，卤素为Cl。

优选的，氟化试剂为氟化钾，氟化试剂与通式为CH₃CHXCOOR的酯的摩尔比为1.0～2.5:1，氟化钾的价格低，降低了制造成本，摩尔比低，则反应收率低，摩尔比高，则反应收率高，但氟化试剂与CH₃CHXCOOR的酯的摩尔比超过一定程度后，则收率提高不明显，同时也不经济。

进一步，助剂是通式为R₁C(OR₂)₃的化合物，R₁为H或CH₃中的一种，R₂为CH₃或C₂H₅中的一种，通式为R₁C(OR₂)₃的化合物与通式为CH₃CHXCOOR的酯的质量比为0.02～0.2:1，助剂可以降低高沸点杂质生成，同时可以提高反应的选择性和收率。

进一步，催化剂为相转移催化剂，选自季铵盐、季磷盐、冠醚，催化剂与通式为CH₃CHXCOOR的酯的质量比为0.05～0.3:1。

优选的，季铵盐为十二烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、四丁基氯化铵和四丁基溴化铵中的一种或一种以上混合物，季磷盐为四苯基溴化磷，冠醚为18-冠-6或15-冠-5。

进一步，溶剂为极性溶剂，选自环丁砜、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮和DMF，溶剂与通式为CH₃CHXCOOR的酯的质量比为2～10:1，溶剂用量少，反应体系固含量大，搅拌困难，不利于反应进行，溶剂用量过大，则反应速度慢，同时也不经济。