Изобретение относится к химии фторорганических соединений, а именно к новому химическому соединению 1-иод-3,4-дихлор-3,4,4-трифторбутилацетату формулы CF2Cl-CFCl-CH2-CHI-OCOCH3 в качестве промежуточного соединения для получения 1,1,2-трифтор-1-бутен-4-ола формулы СF2 CFCH2CH2OH, используемого в синтезе полифторированных поверхностно-активных веществ, в качестве мономера в процессах сополимеризации и для получения электролита для батареек.
В последнее время для синтеза поверхностно-активных веществ, электролитов для батареек, мономеров предложены новые продукты, содержащие в одной молекуле перфторированные и нефторированные алифатические радикалы, включающие двойные связи С=С. Например, известно, что 1,1,2-трифтор-1-бутен-4-ол используется в приготовлении электролита, обладающего высокой проводимостью и применяемого в батарейках и в электрохимических измерительных приборах, а также в качестве интермедиата для синтеза фторсодержащих поверхностно-активных веществ [1,2]
Ранее были предложены полифторированные эфиры с атомом иода в положении 2 с общей формулой RF-CH2-CHI-CH2-OR, где RF=CnF2n+1, n 3-14; R алкил или ацил [3]
По строению новое промежуточное соединение 1-иод-3,4-дихлор-3,4,4-трифторбутилацетат формулы CF2Cl-CFCl-CH2-CHI-OCOCH3 отличается от известных из патента [3] наличием 2-х атомов хлора в вицинальном положении полифторалкильного радикала и отсутствиемв молекуле одной метиленовой группы, соседствующей с СН3COO-группой. Способ [3] разработан только для эфиров с насыщенными перфторалкильными радикалами. Поэтому данные [3] не могут быть использованы для получения 1,1,2-трифтор-1-бутен-4-ола, а применяются для синтеза ненасыщенных соединений, содержащих двойную связь С=С в углеводородной части молекулы:
где RF CnF2n+1, n 3-14; R алкил или ацил.
В заявке [4] описан хлорсодержащий продукт присоединения полифторированного иодида к этилену и способ его получения:
По строению заявляемое соединение 1-иод-3,4-дихлорр-3,4,4-трифторбутилацетат формулы CF2Cl-CFCl-CH2-CHI-OCOCH3 отличается от известного из [4] наличием атома иода и ацетоксигруппы в геминальном положении нефторированного алкильного радикала и отсутствием двух дифторметиленовых групп. Поэтому предлагаемое в [4] соединение не может быть использовано для получения 1,1,2-трифтор-1-бутен-4-ола формулы CF2 CF-CH2-CH2OH, а применяется для получения фторсодержащего 1,5-гексадиена:
Получение самого продукта присоединения полифторированного иодида к этилену сопряжено с использованием газообразных продуктов (CF2=CF2, CH2= CH2), что приводит к взрывоопасности и требует сложного аппаратурного оформления процесса (применение автоклавов, контроль измерительных приборов давления и температуры).
В патенте [5] предложено промежуточное соединение 4-иод-1,2-дихлор-1,1,2-трифторбутан, используемое в дальнейшем для получения 1,1,2-трифтор-1-бутен-4-ола. 4-Иод-1,2-дихлор-1,1,2-трифторбутан получают реакцией присоединения 1,2-дихлор-1,2,2-трифториодэтана к этилену в присутствии инициатора третбутилпероксида изобутирата. Недостатком данного способа получения является использование газообразного, взрывоопасного этилена и относительно дорогого третбутилпероксида изобутирата в качестве инициатора:
По строению заявляемое вещество 1-иод-3,4-дихлор-3,4,4-трифторбутилацетат формулы CF2Cl-CFCl-CH2-CHI-OCOCH3 отличается от предложенного соединения в [5] наличием ацетокси-группы. В патенте [5] предложен 3-х-стадийный способ получения 1,1,2-трифтор-1-бутен-4-ола. Полученный на первом этапе 4-йод-1,2-дихлор-1,1,2-трифторбутан обрабатывают хлорсульфоновой кислотой с целью получения 1,2-дихлор-1,1,2-трифтор-4-бутанола, а затем водой:
Применяемая в [5] хлорсульфоновая кислота, по данным [6] при контакте с водой способна взрываться, что в большей степени требует необходимых мер предосторожности при проведении синтезов с использованием HSO3Cl.
Наиболее близким по строению к заявляемому соединению является 2-иод-4,5-дихлор-4,5,5-трифторпентилацетат формулы CF2Cl-CFCl-CH2-CHI-CH2-OCOCH3, описанный в [7] Согласно [7] 2-иод-4,5-дихлор-4,5,5-трифторпентилацетат получают путем присоединения 1,2-дихлор-1,2,2-трифториодэтана к аллилацетату в присутствии известной инициирующей системы [8] смеси дитионита натрия и бикарбоната натрия в водно-ацетонитрильном растворе при температуре 25-40oС в течение 1-3 ч по схеме:
1-Иод-3,4-дихлор-3,4,4-трифторбутилацетат отличается от заявленного в [7] 2-иод-4,5-дихлор-4,5,5-трифторпентилацетата отсутствием в молекуле одной метиленовой группы и поэтому не может быть использован для получения 1,1,2-трифтор-1-бутен-4-ола. В патенте [7] описано использование 2-иод-4,5-дихлор-4,5,5-трифторпентилацетата для получения 1,1,2-трифтор-1,4-пентадиена:
Задачей настоящего изобретения является синтез нового химического соединения 1-иод-3,4-дихлор-3,4,4-трифторбутилацетата, который позволяет улучшить условия труда, сохранить энергетические и материальные ресурсы, упростить технологию и с высоким выходом получить 1,1,2-трифтор-1-бутен-4-ол.
Поставленная задача решается путем синтеза нового химического соединения 1-иод-3,4-дихлор-3,4,4-трифторбутилацетата формулы CF2Cl-CFCl-CH2-CHI-OCOCH3
присоединением 1,2-дихлор-1,2,2-трифториодэтана к винилацетату в присутствии инициирующей смеси дитионита натрия и бикарбоната натрия в водно-ацетонитрильном растворе при температуре 25-40oC в течение 1-3 ч по схеме:
Выход 1-иод-3,4-дихлор-3,4,4-трифторбутилацетата составляет 92%
Свойства и способы получения 1-иод-3,4-дихлор-3,4,4-трифторбутилацетата в литературе не описаны.
Полученный 1-иод-3,4-дихлор-3,4,4-трифторбутилацетат в дальнейшем обрабатывают смесью (Zn и HCl) в среде этанола с целью восстановления атома I, а затем Zn в среде этиленгликоля при температуре глицериновой бани 140oC, собирая конечный продукт 1,1,2-трифтор-1-бутен-4-ол:
Строение заявляемого соединения подтверждено данными ИКС, ЯМР 1H и 19F, элементным анализом. ИК-спектры зарегистрированы на спектрофотометре "Specord IR-75" в тонком слое. Спектры ЯМР 1H (100 МГц) и 19F (75,3 МГц) записаны на спектрометре "Теsla BS-567A" относительно внутренних эталонов ТМС и ГФБ. Фторные сдвиги приведены относительно СFCl3, сильнопольные считаются положительными. Анализ ГЖХ выполнен на хроматографе ЛХМ-72 с детектором по теплопроводности.
Ниже приведены примеры получения 1-иод-3,4-дихлор-3,4,4-трифторбутилацетата и 1,1,2-трифтор-1-бутен-4-ола и данные их анализа.
Пример 1. Получение 1-иод-3,4-дихлор-3,4,4-трифторбутилацетата.
В трехгорлый реактор, снабженный механической мешалкой, термометром и углекислотным холодильником, загружают при непрерывном перемешивании 17,4 г (0,06 моль) 1,2-дихлор-1,2,2-трифториодэтана, 5,0 мл (0,054 моль) винилацетата 13,2 мл воды, 6,6 мл ацетонитрила, 4,0 г (0,048 моль) бикарбоната натрия и 8,3 г (0,048 моль) дитионита натрия. По окончании загрузки перемешивают реакционную массу 2 ч при температуре 25oC. Затем отделяют нижний слой, сушат MgSO4. Перегонкой получают 18,1 г (92%) коричневой маслянистой жидкости с т.кип. 103-108oC (3 Торр), которая, по данным ГЖХ-анализа, обнаруживает один пик целевого продукта. После дополнительной перегонки определены следующие константы: т.кип. 104-106oC (3 Торр); ИК-спектр (ν, см-1): 1735 (С=0).
Найдено, С 19,21, Н 1,13, F 15,01, Сl 19,05.
С6H6Cl2F3IO2.
Вычислено, C 19,75, H 1,66, F 15,62, Сl 19,43.
Спектры ЯМР 1H и 19F (δ, м.д.):
2,71 (2Н-1), 4,30 (Н-2), 1,95 (3Н-3); 67,15 (2Fa, 119,69 (Fб).
Пример 2. Получение 1,1,2-трифтор-1-бутен-4-ола.
В четырехгорлый реактор, снабженный механической мешалкой, двумя капельными воронками и углекислотным холодильником вносят 9,8 г (0,15 моль) цинка в 30 мл этанола. В течение 1 ч прикапывают одновременно 18,1 г (0,05 моль) 1-иод-3,4, -дихлор-3,4,4-трифторбутилацетата и 10 мл соляной кислоты (d4 20 1,18 г/мл). По окончании прикапывания доводят температуру реакционной массы до комнатной и экстрагируют хлороформом (50х30х20 мл). Хлороформные вытяжки сушат MgSO4, отгоняют СHCl3. Остаток перегоняют, отбирая фракцию с т. кип. 56-58oC (3 Торр). Получают 5,9 г (86%) 3,4-дихлор-3,4,4-трифторбутилацетата, который прикапывают в нагретую до 140oC смесь 13,0 г (0,2 моль) цинка в 30 мл этиленгликоля, собирая на головке полной конденсации 1,1,2-трифтор-1-бутен-4-ол. Получают 4,5 г (90%) 1,1,2-трифтор-1-бутен-4-ола, т. кип. 51-53oC (37 Торр). ИК-спектр (ν, см-1): 1780 (C=C), 3330 (ОН).
Спектры ЯМР 1H и 19F (δ, м.д.):
2,52(2Н-1), 3,76(2H-2), 4,72(H-3); 96,34(Fa), 101,81(Fб), 187,78(Fв).
Суммарный выход конечного продукта составляет (0,92х0,86) • 100% 79%
Таким образом, приведенные примеры подтверждают, что новое соединение 1-иод-3,4-дихлор-3,4,4-трифторбутилацетат формулы СF2-CFCl-CH2-CHI-OCOCH3 при использовании в качестве промежуточного соединения позволяет с высоким выходом получить 1,1,2-трифтор-1-бутен-4-ол формулы СF2 CF-(CH2)2-OH, упростить технологию и улучшить условия труда за счет исключения использования газообразного этилена и взрывоопасной хлорсульфоновой кислоты; сберечь материальные и энергетические ресурсы за счет замены инициатора третбутилпероксида изобутирата на более дешевый дитионит натрия и проведения всех процессов, не требующих сложного аппаратурного оформления и длительного нагревания.
1-Иод-3,4-дихлор-3,4,4-трифторбутилацетат является доступным соединением, так как необходимый для его синтеза 1,2-дихлор-1,2,2-трифториодэтан может быть легко получен в стандартной аппаратуре по методике [9] а винилацетат и дитионит натрия (торговое название "гидросульфит натрия") выпускаются российской промышленностью.
1-Иод-3,4-дихлор-3,4,4-трифторбутилацетат в качестве промежуточного соединения для получения 1,1,2-трифтор-1-бутен-4-ола, используемого в синтезе полифторированных поверхностно-активных веществ, для сополимеризации и производства электролита. Получено новое химическое соединение - 1-иод-3,4-дихлор-3,4,4-трифторбутилацетат формулы CF2Cl-CFCl-CH2-CHI-OCOCH3 посредством реакции присоединения 1,2-дихлор-1,2,2-трифториодэтана к винилацетату в присутствии инициирующей смеси - дитионита натрия и бикарбоната натрия - в водно-ацетонитрильном растворе при температуре 25-40oC в течение 1-3 ч.
1-Иод-3,4-дихлор-3,4,4-трифторбутилацетат используется в качестве промежуточного соединения для синтеза 1,1,2-трифтор-1-бутен-4-ола формулы СF2 = CF-CH2-CH2OH, используемого в производстве поверхностно-активных веществ, электролитов для батареек, а также в процессах сополимеризации.
1-иод-3,4-дихлор-3,4,4-трифторбутилацетат формулы
CF2Cl-CFCl-CH2-CHY-OCOCH3
в качестве промежуточного соединения для получения 1,1,2-трифтор-1-бутен-4-ола, используемого в синтезе полифторированных поверхностно-активных веществ для сополимеризации и производства электролита.
Авторы
Даты
1997-02-27—Публикация
1995-03-21—Подача