一种4-卤代-1,1,2-三氟-1-丁烯的制备方法

技术领域

本发明涉及一种含氟有机中间体的制备方法，更具体地说，是涉及一种4-卤代-1，1，2-三氟-1-丁烯的制备方法。

背景技术

4-卤代-1，1，2-三氟-1-丁烯(包括4-氯-1，1，2-三氟-1-丁烯，4-溴-1，1，2-三氟-1-丁烯和4-碘-1，1，2-三氟-1-丁烯)是一类用途极其广泛的含氟有机中间体。例如，在农药领域，4-溴-1，1，2-三氟-1-丁烯是合成非熏蒸性杀线虫剂——氟噻虫砜最为关键的中间体。

美国专利US2003181615和文献(Joumal of Polymer Science Part A PolymerChemistry，2005，43，917-935)分别报道了以三氟氯乙烯为起始原料，经溴化加成、调聚、脱卤三步反应制备4-溴-1，1，2-三氟-1-丁烯的工艺。即：第一步以三氟氯乙烯与溴加成制得1，2-二溴-2-氯-1，2，2-三氟乙烷；第二步1，2-二溴-2-氯-1，2，2-三氟乙烷与乙烯在催化剂作用下进行调聚反应制备1，4-二澳-2-氯-1，1，2-三氟丁烷；第三步1，4-二溴-2-氯-1，1，2-三氟丁烷进行脱卤反应制得4-溴-1，1，2-三氟-1-丁烯。

该工艺需要三步反应，第一步反应，使用刺激性较大的溴素和气态的三氟氯乙烯在低温或者鼓泡条件下反应，操作繁琐，危险性较大；第二步反应，需要用到易燃易爆的乙烯气体，反应器为高压釜，操作也比较繁琐。由于原料为烯烃，极易发生聚合导致产率变低；第三步反应需要使用锌粉和氯化锌，产物中含有大量氯化锌和溴化锌。由于锌盐容易与目标产物以及有机溶剂形成复合物，以至于粗产品后续分离纯化，溶剂回收极为困难。尤其是工厂大规模生产条件下，这个困难尤其难以克服。

发明内容

本发明的目的是提供一种4-卤代-1，1，2-三氟-1-丁烯的制备方法，以解决现有合成方法工艺步骤长，操作繁琐，需要使用多种气体作为原材料，关键步骤收率不可控，用到大量过渡金属，后处理难度大的问题。

本发明是这样实现的：

一种4-卤代-1，1，2-三氟-1-丁烯的制备方法，包括如下步骤：

(1)1，1，1，2-四氟乙烷与环氧乙烷反应，得到3，4，4-三氟丁基-3-烯-1-醇；

反应式为：

(2)3，4，4-三氟丁基-3-烯-1-醇经卤代反应，即得4-卤代-1，1，2-三氟-1-丁烯。

反应式为：

式中，R为Cl、Br或I。

所述步骤(1)中，反应温度为-78℃，无水四氢呋喃为溶剂，在正丁基锂存在下，含氟原料转化为三氟乙烯基负离子，与环氧乙烷反应获得增长2个碳链的醇，三氟化硼乙醚作为催化剂。

所述步骤(2)中，3，4，4-三氟丁基-3-烯-1-醇与二氯亚砜反应，或者与四氯化碳在三苯基膦作用下反应，得4-氯-1，1，2-三氟-1-丁烯。3，4，4-三氟丁基-3-烯-1-醇与三溴化磷反应，或者与四溴化碳在三苯基膦作用下反应，得4-溴-1，1，2-三氟-1-丁烯。3，4，4-三氟丁基-3-烯-1-醇与碘反应，得4-碘-1，1，2-三氟-1-丁烯，反应在三苯基膦和咪唑作用下进行。

本发明以1，1，1，2-四氟乙烷为原料，在低温下加入正丁基锂得到活性三氟乙烯负离子，随后加入三氟化硼乙醚催化，最后加入环氧乙烷得到3，4，4-三氟丁基-3-烯-1-醇。3，4，4-三氟丁基-3-烯-1-醇在二氯亚砜或四氯化碳/三苯基膦，四溴化碳/三苯基膦或三溴化磷，碘/三苯基膦/咪唑的存在下，以极高的收率生成4-卤代-1，1，2-三氟-1-丁烯(分别为4-氯-1，1，2-三氟-1-丁烯，4-溴-1，1，2-三氟-1-丁烯和4-碘-1，1，2-三氟-1-丁烯)。

本发明以廉价易得的1，1，1，2-四氟乙烷为原料通过两步反应得到4-卤代-1，1，2-三氟-1-丁烯。本工艺相对于传统的3步合成工艺，反应步骤更短；原材料均为液态，没有气体参加，且价廉易得；而且不需要使用金属锌或者氯化锌，后处理简便。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的阐述，下述实施例仅作为说明，并不以任何方式限制本发明的保护范围。在下述实施例中未详细描述的过程和方法是本领域公知的常规方法。所用试剂均为分析纯或化学纯，且均可市购或通过有机化学领域普通技术人员熟知的方法制备。

实施例1：4-氯-1，1，2-三氟-1-丁烯的制备

Step 1：

将1，1，1，2-四氟乙烷(10g，98mmol)在THF(100mL)中的溶液冷却至-78℃，将2.5Mn-BuLi(43mL，108mmol)溶液缓慢滴加到反应溶液中，滴加完毕在-78℃下继续搅拌1小时；然后将环氧乙烷(8.6g，196mmol)溶解在43mL THF中，然后逐滴加入反应液中；最后滴加三氟化硼乙醚(15.3g，108mmol)，保持反应溶液维持在-78℃继续搅拌1小时，随时自然升温到室温。用碳酸氢钠溶液(100mL)淬灭反应，并用乙酸乙酯(3×100mL)萃取，合并有机相，然后用水和盐水进一步洗涤，有机相在硫酸钠上干燥，在真空中浓缩得到粗产品。粗产品在硅胶柱上使用20％的乙酸乙酯/石油醚中进行纯化，得到目标产物3，4，4-三氟丁基-3-烯-1-醇(6.3g，50％)。

反应式为：

Step 2：

将3，4，4-三氟丁基-3-烯-1-醇(5.0g，39.7mmol)溶于50ml甲苯中，在冰水冷却下滴加二氯亚砜(5.7，47.6mmol)，滴加完毕后，自然升到室温，并搅拌过夜。原料反应完毕后，减压下蒸发反应溶剂得到粗产品。粗产品通过硅胶柱分离，用10％乙酸乙酯/石油醚洗脱，得到产物4-氯-1，1，2-三氟-1-丁烯(5.5g，96％)。

反应式为：

实施例2：4-溴-1，1，2-三氟-1-丁烯的制备

Step 1：

同实施例1。

Step 2：

将3，4，4-三氟丁基-3-烯-1-醇(5.5g，43.6mmol)和CBr

反应式为：

实施例3：4-碘-1，1，2-三氟-1-丁烯的制备

Step 1：

同实施例1。

Step 2：

将100毫升干燥的二氯甲烷加入三口烧瓶中，冰水冷却条件下按顺序加入三苯基膦(19.7g，75mmol)，咪唑(5.1g，75mmol)和碘(19g，75mmol)，加完自然升到室温。随后将3，4，4-三氟丁基-3-烯-1-醇(6.3g，50mmol)溶于干燥二氯甲烷(60mL)中，并在室温下滴加到反应混合物中，继续反应5小时。反应完成后，滴加300毫升乙醚处理该溶液，过滤除去大部分三苯氧磷，真空浓缩除去溶剂得到粗产品。粗产品然后通过快速硅胶柱层析进行纯化，用5％乙酸乙酯/石油醚洗脱，得到产物4-碘-1，1，2-三氟-1-丁烯(11.5g，97.5％)。

反应式为：