[发明专利]一种制备三氟环氧丙烷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机合成领域，特别是，涉及一种制备三氟环氧丙烷的方法。

背景技术

药物分子被氟元素取代后，其生物活性通常会受到影响。一些光电器件被氟元素取代后，其物理性质也会发生改变。因此，发展新的有机氟化合物的合成方法学引起了合成化学家的广泛兴趣。最近，人们发展了数目庞大的手性或非手性的氟代分子模块用来合成氟代有机分子。其中，三氟环氧丙烷是一个有多种用途的合成中间体，其被广泛应用于材料和药物化学。例如，三氟环氧丙烷同一系列N-苄基苯胺衍生物进行开环反应将得到一系列N，N-二取代基-三氟-3-胺基-2-丙醇化合物。人们检测了这一系列化合物对胆固醇酯转移蛋白的可逆的抑制作用。三氟环氧丙烷还是三氟丙烯碳酸酯的前体，而三氟丙烯碳酸酯是锂离子电池和燃料电池的电解液。燃料电池具有能量转化率高、有害气体硫氧化物和氮氧化物及噪音排放很低、适用范围广、规模大和安装地点灵活、负荷响应快、运行质量高、环境保护等优点。由此可见三氟环氧丙烷将会是一种改变能量供应模式、对国民经济和人类的生产生活方式产生重大影响的重要分子。

鉴于三氟环氧丙烷的重要性，人们发展了一系列合成方法。将3-溴-1，1，1-三氟丙酮还原后环化可以得到三氟环氧丙烷。三氟乙醛与重氮甲烷反应也可以得到三氟环氧丙烷。人们还报道了利用三氟丙烯的溴-乙酸化以及后续的合环反应制备三氟环氧丙烷的方法。

上述合成三氟环氧丙烷的方法都存在一定的问题和缺点。对于还原3-溴-1，1，1-三氟丙酮再环化的方法来说，原料非常昂贵，这就限制了该方法在生产上的应用；对于三氟乙醛与重氮甲烷反应制备三氟环氧丙烷的方法而言，重氮甲烷的高毒性和高爆炸性使得此反应只能处于实验室研究的状态；利用三氟丙烯的溴-乙酸化以及后续的合环反应制备三氟环氧丙烷无疑是目前最有吸引力的方法。人们对其进行了深入的研究，开发出了一系列三氟丙烯的溴-乙酸化以及后续的合环反应的方法。对于三氟丙烯的溴-乙酸化方法而言，需要使用乙酸汞或发烟硫酸、液溴或冰醋酸、N-溴代丁二酰亚胺等原料。乙酸汞毒性非常大；发烟硫酸和液溴的使用将给造成极大的环保压力；N-溴代丁二酰亚胺的价格昂贵。所有这些缺点限制了用三氟丙烯的溴-乙酸化以及合环反应的方法制备三氟环氧丙烷的规模化生产。

综上所述，发展新型的制备三氟环氧丙烷的方法具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备三氟环氧丙烷的方法，以克服现有技术存在的上述缺陷。

本发明提供一种制备三氟环氧丙烷的方法，包括将三氟丙烯通入到由过氧乙酸水溶液中和过渡金属催化剂组成的反应体系中反应制得。

具体地，包括向质量百分比为35％过氧乙酸水溶液中加入过渡金属催化剂；然后将三氟丙烯通入到该反应体系中，剧烈搅拌下，控制反应体系的温度低于40℃，反应2-4小时后，将体系升温至50-60℃，蒸出三氟环氧丙烷。

当用淀粉碘化钾试纸测试反应体系试纸不再变蓝时，停止通入三氟丙烯。

所述过渡金属催化剂选自Ru、Rh、Pd、Pt、Ag、Fe、Ir、Ni、Cu和Co中的一种或多几种。

所述过渡金属催化剂的加入量以摩尔数计占过氧乙酸摩尔数的1-2％。

所述过氧乙酸的加入形式优选为质量百分比为35％过氧乙酸水溶液。

本发明制备三氟环氧丙烷的方法，其反应式如下式(I)所示：

本发明得到的目标产物的收率为5-12％(按过氧乙酸的量计算)。所得化合物经过核磁共振谱图(¹H NMR)和质谱(MS)确定，结构无误。

本发明与此前的三氟环氧丙烷的合成方法相比，优点在于不使用剧毒或产生巨大环保压力的试剂，能够通过较为简单的方法制备三氟环氧丙烷。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例中所用原料均为市购获得。

实施例1

取100克35％(质量百分比，下同)过氧乙酸水溶液，向其中加入2％(相对于过氧乙酸的摩尔数)的Ru-Rh复合催化剂。将三氟丙烯通入到该反应体系中。剧烈搅拌。控制反应体系的温度低于40℃。反应2小时后，将体系升温至50℃，同时在反应体系上加上蒸馏装置将生成的三氟环氧丙烷蒸出收集。当用淀粉碘化钾试纸测试反应体系试纸不再变蓝时，停止通入三氟丙烯。共收集得到6.2克三氟环氧丙烷。收率为12％。