手機(jī)掃碼訪問本站
微信咨詢
近年來，我國(guó)在氟化工開發(fā)與生產(chǎn)上已經(jīng)初具規(guī)模，有機(jī)氟化學(xué)在原子能工業(yè)、火箭和宇航技術(shù)、醫(yī)藥、農(nóng)藥等諸多領(lǐng)域中都有及其重要的應(yīng)用，一直表現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的趨勢(shì)。但我國(guó)主要研究與生產(chǎn)的方向多集中在芳香族含氟中間體的開發(fā)與生產(chǎn)上面，而對(duì)脂肪族含氟中間體關(guān)注較少。
這些脂肪族中間體主要用于合成表面活性劑、織物整理劑、新型醫(yī)藥和農(nóng)藥合成原料及溶劑、新材料合成原料與助劑，非常具有開發(fā)前景，如三氟乙醇、三氟乙醛、三氟乙酸、六氟丁醇、六氟丙酮等等，均為高附加值、發(fā)展前景良好的基礎(chǔ)含氟有機(jī)中間體，許多脂肪族含氟中間體及其下游產(chǎn)品已成為市場(chǎng)新寵。
二氟乙醇化學(xué)名稱2，2-二氟乙醇，是一種重要的脂肪族含氟中間體。由于含有二氟甲基的特殊結(jié)構(gòu)，使其化學(xué)性質(zhì)不同于其他的醇類，可以參與多種有機(jī)合成反應(yīng)，尤其是在含氟農(nóng)藥、醫(yī)藥、氟聚合物和清洗劑等方面具有廣泛的用途，國(guó)內(nèi)外對(duì)其需求逐漸增多。
酸性與苯酚相當(dāng)，溶于水、酸、乙醇、乙醚等溶劑，有毒。性質(zhì)穩(wěn)定。國(guó)內(nèi)現(xiàn)在對(duì)二氟乙醇的開發(fā)與研究處于初步水平，還需要我國(guó)氟化學(xué)家與氟科研單位繼續(xù)努力，加速發(fā)展我國(guó)的氟化學(xué)事業(yè)。
二氟乙醇在農(nóng)藥中主要用于合成五氟磺草胺。五氟磺草胺是由美國(guó)陶氏溢農(nóng)公司開發(fā)的廣譜除草劑，主要用于水稻除草?？捎行Х莱薏?、千金子以及一年生莎草科雜草，并對(duì)眾多闊葉雜草有效，如沼生異蕊花、鯉腸、田菁、竹節(jié)花、鴨舌草等。同時(shí)，其亦可防除稻田中的抗芐嘧磺隆雜草。有效期長(zhǎng)達(dá)30-60 d。一次用藥能基本控制全季雜草危害，是目前稻田用除草劑中殺草譜最廣的品種。
五氟磺草胺屬于三唑并嘧啶磺酰胺類除草劑，通過抑制乙酰乳酸合成酶(ALS)而起作用圜。2004年9月24日在美國(guó)EPA正式注冊(cè)登記，2005年在美國(guó)南部稻區(qū)推廣應(yīng)用，2008年在中國(guó)登記，目前在我國(guó)登記的劑型為2.5％的油懸浮劑。五氟磺草胺能被土壤迅速吸附，但不會(huì)長(zhǎng)期滯留在土壤中。它能被光解和微生物降解，對(duì)水生生物毒害低，屬于高效低毒的新型農(nóng)藥。
五氟磺草胺還能和一系列的除草劑復(fù)配使用，如殺草丹、殺草隆、解草胺、解草惡唑和解草腈等。五氟磺草胺中的二氟乙氧基可以在反應(yīng)末期構(gòu)建，也可以在反應(yīng)中構(gòu)建。反應(yīng)中構(gòu)建二氟乙氧基：
反應(yīng)末期構(gòu)建二氟乙氧基：
二氟乙醇在醫(yī)藥中用于構(gòu)建二氟乙氧基。所得的藥物可以用作mPGE合成酶抑制劑，PDE-4抑制劑，維甲類x受體調(diào)節(jié)器、毒蕈堿受體及抗生素。微粒體前列腺素E(mPGE)是前列腺素的一種，mPGE合成酶抑制劑能用于用于治療疼痛和炎癥。傳統(tǒng)的解熱鎮(zhèn)痛抗炎藥主要以環(huán)氧合酶-2(cox-2)為靶點(diǎn)，在世界范圍內(nèi)擁有巨大的市場(chǎng)，雖幾經(jīng)改良，但副作用較多，如心肌梗死、血栓癥等心血管疾病，一直沒有良好的替代品。
自1999年發(fā)現(xiàn)微粒體前列腺素E合成酶是鎮(zhèn)痛抗炎藥的一個(gè)新靶點(diǎn)。目前mPGE合成酶抑制劑的研究已經(jīng)受到各國(guó)科研機(jī)構(gòu)和國(guó)際大型制藥公司的重視。近10年來mPGE合成酶抑制劑的研究已經(jīng)取得了階段性的成果.部分含有二氟乙氧基的抑制劑已經(jīng)表現(xiàn)了良好的藥物活性，例如以下化學(xué)物：
環(huán)磷酸腺苷(cAMP)和環(huán)磷酸鳥苷(cGMP)廣泛作用于細(xì)胞內(nèi)靶器官。對(duì)炎癥細(xì)胞活性、支氣管平滑肌張力、平滑肌細(xì)胞分裂及肺部神經(jīng)等多種生物學(xué)活性具有調(diào)節(jié)作用，而其濃度的調(diào)節(jié)主要通過磷酸二酯酶(PDE)進(jìn)行。PDE在人體內(nèi)分布廣泛，生物學(xué)活性多樣，PDE家族可分為11種，分布在不同的組織中，具有不同的生理功能。
在PDE中，由于PDE-4具有cAMP特異性且主要分布于體內(nèi)各種炎癥細(xì)胞內(nèi)，如肥大細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、嗜酸粒細(xì)胞、淋巴細(xì)胞和上皮細(xì)胞，與神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)密切相關(guān)。因此其抑制劑被認(rèn)為是作用于細(xì)胞內(nèi)靶點(diǎn)的新的抗炎藥物和神經(jīng)系統(tǒng)藥物。研究表明，它在抑制炎性細(xì)胞的同時(shí)，可以降低CD8T淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的活性。
目前PDE--4抑制劑被廣泛的用于治療慢性阻塞性肺疾病(COPD)，它將成為新一代抗炎藥物。含二氟甲基的PDE-4抑制劑是研究的重點(diǎn)，已商品化的如德國(guó)Altana公司開發(fā)的含二氟甲氧基的羅氟司特。Altana公司后續(xù)又開發(fā)了一系列的二氟乙氧基取代的羥基-6-苯基菲啶衍生物，且已被認(rèn)證具有很高的PDE抑制能力，后續(xù)的工作還在不斷進(jìn)行中，例如：
含氟聚合物由于具有獨(dú)特的性質(zhì)，被廣泛地用于航空、微電子工程、化學(xué)和汽車行業(yè)、光學(xué)、紡織工業(yè)以及生物醫(yī)用材料等方面。通過與二氟乙醇反應(yīng)引入二氟乙氧基是其中一個(gè)重要方法。纖維素材料是自然界中最為豐富的可再生資源，但由于具有較強(qiáng)的親水性，使其與人工合成的聚合物兼容性差.從而限制了它的使用。
嗵過醚化反應(yīng)將二氟乙氧基接枝到纖維素上，使纖維素的疏水性能得到提高，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度更溫和，熱穩(wěn)定性更高，與合成的聚合物的兼容性更好。氟代烷氧基混合取代的聚磷腈具有優(yōu)異的耐油性、耐酸性、低溫彈性和熱穩(wěn)定性，可以用于制備O-型圈、唇密封、極地燃油軟管、墊圈、減震設(shè)備及涂層織物等：將聚磷腈接枝二氟乙氧基，并將所得的聚合物制備成薄膜。
測(cè)試性能，發(fā)現(xiàn)二氟乙氧基接枝的薄膜比單純的聚磷腈薄膜更穩(wěn)定，且擁有更高的介電常數(shù)。通過二氟乙醇與甲基丙烯酸的酯化反應(yīng)制備單體一甲基丙烯酸二氟乙酯。將單體聚合，所得的聚合物可以用作光學(xué)聚合物的粘合劑，其粘合性能比未二氟乙氧基化的聚合物有了很大的提高。
二氟乙醇還可以用于制備清洗劑，如將二氟乙醇與偏氟乙烯進(jìn)行加成反應(yīng)制備1，1-二氟乙基-2，2-二氟乙基醚，該化合物熱穩(wěn)定性良好，可以用于清洗SUS 316不銹鋼板。
以金屬氫化物為還原劑還原羰基化合物，是常用的合成氟醇的方法。早在1952年以無水乙醚為溶劑，通過金屬氫化物L(fēng)iA1H 液相還原二氟乙酰氯，得到了二氟乙醇，收率約為69％。目前，研究較多的一類金屬氫化物還原劑為硼氫化鈉(NaBH )，它可以將醛和酮還原為醇，反應(yīng)條件溫和。經(jīng)過修飾的硼氫化鈉還原性明顯提高，可以原羧酸、羧酸酯、胺基化合物和腈等，修飾劑包括金屬鹽、碘、酸、甲醇等。
上海恩氟佳公司專利公開了一種使用硼氫化鈉還原二氟乙酸制備二氟乙醇的方法。將含有11 g硼氫化鈉的甲苯溶液35 mL加入到裝有150 mL甲苯的反應(yīng)釜中，通N：保護(hù)，升溫至4O℃加入100 g二氟乙酸，反應(yīng)2 h。加水300 mL，蒸餾回收甲苯，用20％的鹽酸調(diào)節(jié)pH為2～3，再用25％的碳酸氫鈉溶液調(diào)節(jié)pH為10，過濾、干燥，得到97 g二氟乙醇，收率為89％。
1）液相催化加氫還原法：羰基化合物液相加氫制醇是目前應(yīng)用最廣泛的氟醇合成方法，反應(yīng)所使用的催化劑通常為VIII族金屬，如Ru、Rh、Pd、Pt、Ir等，還可以用cu、A1、Mn、Ba、zn等金屬氧化物的組合物作為催化劑。
A：以二氟乙酸酯為原料：在催化劑存在下用氫還原含氟羧酸、羧酰鹵或羧酸酯的方法，該方法尤其適用于以二氟乙酸甲酯或二氟乙酸乙酯為原料制備二氟乙醇。反應(yīng)在高壓下進(jìn)行，使用Ir、Rh、Ru/C作為催化劑。例如采用5％(wt)Rh/C催化劑3.4g，在高壓反應(yīng)釜中加入37.4 g的水、33.6 g的二氟乙酸甲酯，氦(He)氣氛保護(hù)，以8 L/h的速率通入H2，在90℃、壓力4 MPa的條件下反應(yīng)18 h，二氟乙醇的收率為74.4％。
B：以含氟酰鹵為原料：一種含氟酰鹵(R COX，其中Rf為1～3個(gè)c的含Cl或H的氟烷基，x為F、C1或Br)液相加氫還原制備含氟醇(RfCH：OH)的方法，以1％-3％(wt)Pt/C為催化劑，反應(yīng)溫度150-200 ℃，停留時(shí)間8～40 S，通入H 的物質(zhì)的量是原料含氟酰鹵的兩倍以上。
2）氣相催化加氫還原法
氣相加氫是一種常用的工業(yè)工藝。近幾年，有關(guān)羰基化合物氣相加氫制醇的研究逐漸成為熱點(diǎn)。反應(yīng)所使用的催化劑通常為VIII族金屬，如Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt等，催化劑載體為活性炭、氧化鋁、沸石等。此外，還有關(guān)于高效非貴金屬催化劑的研究，包括Cr、Al、Fe、Cu、zn、Ni及稀土金屬的組合物等。由于具有反應(yīng)連續(xù)性，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，不需對(duì)催化劑分離，因此越來越受到關(guān)注。
A：以二氟乙酸酯為原料：采用Ru/C催化劑，考察了二氟乙酸甲酯氣相加氫制備二氟乙醇的催化性能，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過400℃還原的3％Ru/C催化劑在240℃的加氫性能最優(yōu)，二氟乙酸甲酯的轉(zhuǎn)化率和二氟乙醇的選擇性分別為39.5％、93.5％。
將RuCu/C催化劑用于二氟乙酸甲酯氣相加氫制取二氟乙醇的技術(shù)。反應(yīng)條件為溫度240℃，空速900 h，n(二氟乙酸甲酯)：n(H2)=1：59。催化劑中的Ru在活性炭上的負(fù)載量為0.5％～5％，n(Ru)：n(Cu)=1：0.01～0.1，使用前需經(jīng)H2還原及AHF氟化預(yù)處理。以Ru的負(fù)載量為1.0％、n(Ru)：n(Cu)=1：0.03的RuCu/C催化劑為例，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率為40％，二氟乙醇的選擇性為90％。
B：以二氟乙酰鹵為原料：專利公開了一種二氟乙酰鹵(CF’x-COX，其中X=C1、Br、I)催化加氫制備二氟乙醇的方法，其中原料優(yōu)選為氯二氟乙酰氯。所用催化劑活性主體為VIII金屬，如Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt，優(yōu)選Pd、Pt；所用催化劑載體應(yīng)同樣具有路易斯酸的功能，尤其是包含鋁離子的載體，如沸石或蒙脫石。
反應(yīng)可在氣相或液相條件下進(jìn)行，氣相反應(yīng)優(yōu)選條件為溫度200～300℃，氫壓力0.1～0.5 MPa，停留時(shí)間1-60 s；液相反應(yīng)優(yōu)選條件為溫度40～70℃，氫氣壓力1～2 MPa，有機(jī)溶劑為己烷、環(huán)己烷、甲基環(huán)己烷、甲苯、氯苯。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，在氣相中反應(yīng)更有利，可以獲得更高的轉(zhuǎn)化率和收率。例如，以3％Pd/HY沸石為催化劑，300 ℃下通人H2為5 L/h、氯二氟乙酰氯為10 g/h，通過冷凝接收氫化產(chǎn)物，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率為95％，二氟乙醇收率為78％。
堿催化酯交換法制備二氟乙醇，通常以1-氯-2，2-二氟乙烷或1-溴-2，2一二氟乙烷為原料，通過與羧酸鹽反應(yīng)生成含氟酯，含氟酯再在堿催化劑作用下與醇進(jìn)行酯交換反應(yīng)，得到目標(biāo)產(chǎn)物。原料1-溴-2，2-二氟乙烷通過偏氟乙烯氣體和氫溴酸氣體反應(yīng)制得。
有研究公開了一種兩步法合成二氟乙醇的技術(shù)。偏氟乙烯與HBr先在偶氮類引發(fā)劑的作用下反應(yīng)生成1-溴-2，2-二氟乙烷，生成的1-溴-2，2-二氟乙烷再與碳酸鈉水溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％-30％)反應(yīng)生成二氟乙醇。
例如，向反應(yīng)釜中加入質(zhì)量比為300：1的溶劑N，N-二甲基甲酰胺和引發(fā)劑偶氮二異丁腈，加熱至150℃，通人物質(zhì)的量比為1：1.05的偏氟乙烯氣體和溴化氫氣體進(jìn)行反應(yīng)，蒸餾得到1-溴-2，2-二氟乙烷；向反應(yīng)釜中加人物質(zhì)的量比為1.5：1的1-溴-2，2-二氟乙烷和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％的碳酸鈉水溶液，在回流條件下攪拌反應(yīng)3 h，冷卻，加入甲苯，通過甲苯與水共沸蒸餾除去大部分水，再精餾得到二氟乙醇，純度為98.8％，收率為94％。
[1] 孟博, 程桂林, 許茂乾, 等. 二氟乙醇的合成方法[J]. 浙江化工, 2010, 41(4): 1-4.
[2]蔣強(qiáng), 李華, 徐衛(wèi)國(guó), 等. 2, 2-二氟乙醇的應(yīng)用[J]. 浙江化工, 2012, 43(10): 5-8.
[3] 張迪, 王術(shù)成, 王軍祥, 等. 2, 2-二氟乙醇的合成研究進(jìn)展[J]. 有機(jī)氟工業(yè), 2014 (4): 16-21.