一種催化合成三氟乙酰乙酸乙酯的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及三氟乙酰乙酸乙酯的合成方法，特別涉及一種催化合成三氟乙酰乙酸乙酯的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]三氟乙酰乙酸乙酯是合成農(nóng)藥、醫(yī)藥等含氟化合物的重要中間體，以三氟乙酰乙酸乙酯為原料或作為關(guān)鍵中間體，可以生產(chǎn)各類含雜環(huán)藥物、高效殺蟲劑及高效除草劑，或是得到合成這些產(chǎn)品的重要中間體。目前已開發(fā)的產(chǎn)品品種有吡啶類、嘧啶類、吡咯類、磺酰脲類化合物以及含氟有機酸及其鹽等。鑒于三氟乙酰乙酸乙酯的重要用途，進一步研宄、優(yōu)化其合成技術(shù)，加快其在工業(yè)上的生產(chǎn)和應(yīng)用具有重要的意義。
[0003]目前，三氟乙酰乙酸乙酯的合成主要采取在惰性溶劑中及強堿作用下，對三氟乙酸乙酯和乙酸乙酯進行克萊森縮合。
[0004]如Edward Micinski以環(huán)己燒(或十二燒)為溶劑，在強堿(金屬鈉、乙醇鈉或氫化鈉)作用下將三氟乙酸乙酯和乙酸乙酯進行克萊森縮合，通過精餾除去未反應(yīng)的試劑及生成的乙醇得到縮合產(chǎn)物；后用無機強酸(鹽酸、硫酸或磷酸)中和縮合產(chǎn)物得到3-烷氧基-3-羥基-4，4，4-三氟丁酸乙酯；再用酰鹵(或乙酸酐)等乙?；噭⑵湟阴；?，經(jīng)分離后得到三氟乙酰乙酸乙醋(Edward Micinsk1.Preparat1n of AlkylTrifluoroacetoacetate[p].US:4647689, 1987-3-3.)。
[0005]又如Louis Amiet和Bernard Langlois以環(huán)己燒為溶劑，在乙醇鈉作用下將三氟乙酸乙酯和乙酸乙酯進行克萊森縮合，通過精餾除去未反應(yīng)的試劑及生成的乙醇得到縮合產(chǎn)物；后用質(zhì)子酸(甲酸)中和縮合產(chǎn)物，再經(jīng)分離后得到三氟乙酰乙酸乙酉旨(Louis Amiet, Bernard Langlois.Process for The Preparat1n of EthylTrifluoroacetoacetate[p].US:4883904, 1989-11-28.)。
[0006]再如張國華等以過量的乙酸乙酯在乙醇鈉作用下與三氟乙酸乙酯進行縮合，精餾分離后以濃硫酸來中和縮合產(chǎn)物，再經(jīng)精餾得到三氟乙酰乙酸乙酯(張國華，鄭純智.三氟乙酰乙酸乙酯的合成[J].農(nóng)藥，2007，46 (12):833-834.)。
[0007]從現(xiàn)有報道的研宄結(jié)果來看，三氟乙酸乙酯和乙酸乙酯進行克萊森縮合是合成三氟乙酰乙酸乙酯的關(guān)鍵步驟?？巳R森縮合采用強堿作催化劑，主要為金屬鈉、乙醇鈉或氫化鈉等，直接采用金屬鈉，則反應(yīng)劇烈且有氫氣生成，危險性大；氫化鈉活性極高，在反應(yīng)中也會產(chǎn)生大量氫氣，故危險性高；若采用乙醇鈉，除需消耗大量乙醇鈉外，還有大量乙醇生成，影響縮合產(chǎn)物的分離，另外在反應(yīng)過程中還有大量的鈉鹽生成，需分離回收，成本高，環(huán)保壓力大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種工藝簡單、收率高、安全環(huán)保的催化合成三氟乙酰乙酸乙酯的方法。
[0009]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種催化合成三氟乙酰乙酸乙酯的方法，包括以下步驟:
[0010](a)將二價和三價金屬鹽混合水溶液與氫氧化鈉和碳酸鈉混合水溶液混合，調(diào)整溶液PH值為8.5?10.5后，于50?75°C老化15?25h，過濾得到濾餅，將濾餅洗滌至中性，再在70?90°C下干燥10?15h，研磨得催化劑前體；
[0011](b)將步驟(a)得到的催化劑前體在400?550°C焙燒2?5h，冷卻，然后加入到KF水溶液中，室溫下攪拌20?48h，過濾、水洗并真空干燥后，在400?550°C下焙燒3?8h，冷卻，制得催化劑;
[0012](c)將步驟(b)得到的催化劑與乙酸乙酯、三氟乙酸乙酯按質(zhì)量比為0.001?
0.05:2?5:1，在40?60°C下反應(yīng)5?10h，精餾、冷卻得到縮合產(chǎn)物，再向得到的縮合產(chǎn)物中加入甲酸和乙酸乙酯的混合溶液，在30?55°C下反應(yīng)0.5?3h，冷卻，過濾，將濾液減壓精餾，得到三氟乙酰乙酸乙酯。
[0013]所述的二價金屬鹽和三價金屬鹽的總摩爾數(shù)與氫氧化鈉和碳酸鈉的總摩爾數(shù)之比優(yōu)選為0.4?0.5:.1。
[0014]所述的二價金屬鹽和三價金屬鹽混合溶液中二價金屬離子和三價金屬離子摩爾比優(yōu)選為2?4:1。
[0015]所述的氫氧化鈉和碳酸鈉混合溶液中氫氧化鈉與碳酸鈉的質(zhì)量比優(yōu)選為4?
10:1ο
[0016]所述的二價金屬鹽優(yōu)選為Mg (NO3) 2.6H20、Co (NO3) 2.6H20、Cu (NO3) 2.3Η20、Mn(NO3)2.4Η20中的一種或多種的混合物。
[0017]所述的三價金屬鹽優(yōu)選為Al (NO3) 3.9Η20或Fe (NO3) 3.9Η20或兩者的混合物。
[0018]所述的KF與二價金屬鹽和三價金屬鹽的總摩爾數(shù)之比優(yōu)選為1:10?25。
[0019]所述的甲酸和乙酸乙酯的混合溶液與三氟乙酸乙酯的質(zhì)量比優(yōu)選為0.5?
1.5:1ο
[0020]所述的甲酸和乙酸乙酯的混合溶液中甲酸與乙酸乙酯的質(zhì)量比優(yōu)選為1:0.3?3。
[0021]本發(fā)明制備得到的催化劑為層狀材料，是一種多元類水滑石，其化學(xué)組成為[M2+^xM3+, (OH) 2]χ+(Α%/η).mH20，M2+和M 3+分別代表二價和三價金屬離子，A n_代表陰離子，x為 M3+/ (M2++M3+)的摩爾比，M2+是 Ca 2+、Mg2+、Co2+、Ni2+、Mn2+、Cu2+、Fe2+中的一種或多種，M 3+是Fe3+、Al3+、Cr3+、Sc3+中的一種或多種，A 是 CO 廣、OH' NOf、Cl' SO4' PO/-中的一種或兩種。
[0022]本發(fā)明的催化劑經(jīng)過簡單再生，可以循環(huán)利用，進一步減少了三廢排放，降低了成本。催化劑再生方法是:將過濾回收的催化劑，用有機溶劑充分洗滌后，在馬弗爐中焙燒去除有機物，焙燒溫度為300 °C?600 °C，優(yōu)選是400 °C?500 °C，自然冷卻至室溫。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0024]1、工藝簡單，反應(yīng)過程溫和平穩(wěn)，產(chǎn)品易分離，催化劑可循環(huán)利用，易于工業(yè)化生產(chǎn)；
[0025]2、安全環(huán)保，制備過程中無氫氣等易燃?xì)怏w生成，催化劑經(jīng)過簡單再生，可以循環(huán)利用，進一步減少了三廢排放，降低了成本；
[0026]3、收率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，收率在87.5%以上，最高可達89.5% ;產(chǎn)品純度在為 99.2%以上，最尚可達99.9%。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進一步詳細(xì)描述，但本發(fā)明的保護范圍并不僅限于此。
[0028]實施例1
[0029](I)在四口 瓶中，將 Mg(NO3)2.6H20 48.08g(0.1875mol)、Al (NO3)3.9H2023.45g(0.0625mol)配制成的混合水溶液I 70ml，與氫氧化鈉20g(0.5mol)和碳酸鈉
3.31g(0.03125mol)配制的混合水溶液II 70ml混合得到混合溶液，調(diào)整混合溶液的pH值為8.5，攪拌30min，于65°C老化18h，過濾得到濾餅，將濾餅洗滌至中性，80°C下干燥12h，研磨得催化劑前體；
[0030](2)將步驟⑴得到的催化劑前體放入馬弗爐中于450°C下焙燒3h，氮氣保護下自然冷卻至室溫。將焙燒后的固體加入到10ml 0.lmol/L KF水溶液中，室溫下攪拌48h，過濾、水洗并真空干燥后，在450°C下焙燒8h，然后在氮氣保護下自然冷卻至室溫，制得催化劑；
[0031](3)在四口燒瓶中，分別加入乙酸乙酯40g、三氟乙酸乙酯20g和步驟⑵得到的催化劑0.02g，在40°C下反應(yīng)6h，精餾除去未反應(yīng)的乙酸乙酯和生成的乙醇得到縮合產(chǎn)物，冷卻，再向得到的縮合產(chǎn)物中加入甲酸和乙酸乙酯(甲酸與乙酸乙酯質(zhì)量比為1:1)的混合溶液10g，在40°C下反應(yīng)lh，冷卻，過濾，將濾液減壓精餾，得到三氟乙酰乙酸乙酯，經(jīng)GC/MS分析，純度為99.9 %，收率為87.9%。
[0032]實施例2
[0033](I)在四口 瓶中，將 Mg(NO3)2.6H20 51.28g(0.2mol)、Al (NO3)3.9H2015.0lg(0.04mol)'Fe(NO3)3.9Η20 4.04g(0.0lmol)配制成的混合水溶液 I 70ml，與氫氧化鈉20.0Og (0.5mol)和碳酸鈉2.65g(0.025mol)配制的混合水溶液II 70ml混合得到混合溶液，調(diào)整混合溶液的pH值為9，攪拌30min，于60°C老化15h，過濾得到濾餅，將濾餅洗滌至中性，80°C下干燥15h，研磨得催化劑前體；
[0034](2)將步驟⑴得到的催化劑前體放入馬弗爐中于400°C下焙燒4h，氮氣保護下自然冷卻至室溫。將焙燒后的固體加入到10ml 0.15mol/L KF水溶液中，室溫下攪拌40h，過濾、水洗并真空干燥后，在400°C下焙燒10h，在氮氣保護下自然冷卻至室溫，制得催化劑；
[0035](3)在四口燒瓶中，分別加入乙酸乙酯60g、三氟乙酸乙酯20g和步驟⑵得到的催化劑0.06g，在45°C下反應(yīng)7h，精餾除去未反應(yīng)的乙酸乙酯和生成的乙醇得到縮合產(chǎn)物，冷卻，再向得到的縮合產(chǎn)物中加入甲酸和乙酸乙酯(甲酸與乙酸乙酯質(zhì)量比為1:2)的混合溶液12g，在35°C下反應(yīng)2h，冷卻，過濾，將濾液減壓精餾，得到三氟乙酰乙酸乙酯，經(jīng)GC/MS分析，純度為99.7%，收率為88.5%。
[0036]實施例3