二氟乙酸与氟溴甲烷的生产技术进展

姜彬，陈先进，欧阳旭（浙江蓝天环保高科技股份有限公司，浙江杭州310023）

二氟乙酸与氟溴甲烷的生产技术进展

姜彬，陈先进，欧阳旭（浙江蓝天环保高科技股份有限公司，浙江杭州310023）

二氟乙酸与氟溴甲烷是合成氟精细化学品的重要原料。本文综述了二氟乙酸与氟溴甲烷的传统工业化生产技术与特性，提出了一种先进的联合生产技术。

二氟乙酸；氟溴甲烷；生产技术；联产

0 前言

二氟乙酸及其酯是制备医药、农药以及一些含氟精细化学品的重要中间体，已报道的二氟乙酸与二氟乙酸酯的制备路线往往存在原料不易得到、反应条件苛刻而难以实现工业化的难点。氟溴甲烷是重要的氟甲基化试剂，在引入氟甲基时活性优于氟氯甲烷，广泛应用于合成有机中间体、含氟医药、含氟农药等化学品。传统制备氟溴甲烷的工艺普遍存在原料成本高、工艺操作复杂、产品选择性差等问题。因此，开发简单高效的二氟乙酸与氟溴甲烷的工业化制备方法具有重要的现实意义。

本文综述了二氟乙酸与氟溴甲烷的传统工业化生产技术与特性，提出了一种先进的二氟乙酸和氟溴甲烷联合生产技术。

1 二氟乙酸的制备

二氟乙酸（CHF2COOH，CAS：381-73-7）是一类重要的药物中间体，以二氟乙酸为原料可以制备很多氟精细化学品，二氟乙酸及其酐也可用作酯化和酰化等反应的催化剂，在化学与生物化学研究中应用十分广泛。二氟乙酸的合成方法有很多种，按起始原料的不同可以分为以下几类。

1.1 以四氟乙烯为原料

专利报道了一种用四氟乙烯经醚化、氧化、水解制备二氟乙酸的方法[1]。在高压釜中加入85%氢氧化钾和甲醇，控制反应温度40℃和反应压力0．2～0．3 MPa，9 h内连续通入四氟乙烯。反应物经水洗得到1,1,2,2-四氟乙基甲醚，在催化剂作用下，其发生氧化反应得到二氟乙酰氟，水解即可得二氟乙酸。反应方程式为：

表1为不同温度、不同时间下1,1,2,2-四氟乙基甲醚转化为二氟乙酰氟的反应结果。

表1 反应条件及结果

也有专利报道了一种以四氟乙烯为原料，经酰胺化、水解制备二氟乙酸的方法[2]。将四氟乙烯、二乙胺和水加入高压反应釜中，在80℃和反应压力0．2 MPa条件下反应10 h，得到79%收率的二氟乙酰胺，然后与氢氧化钠进行水解反应，最后经处理可得到84%收率的二氟乙酸。反应式如下：

由于四氟乙烯与空气混合易形成爆炸性混合物，传统以四氟乙烯为原料制备二氟乙酸的工艺存在较大的危险性。

1.2 以三氟氯乙烯为原料

Tolman V[3]公开报道了一种以三氟氯乙烯为原料，经酰胺化、氟化、水解制备二氟乙酸的方法。三氟氯乙烯与二乙胺反应后经水解可得N,N-二乙基-氟氯乙酰胺，然后以乙二醇为溶剂，在140℃反应条件下与无水氟化钾进行氟氯交换反应得到N,N-二乙基-二氟乙酰胺，将其在碱性条件下水解，最后经过处理可得二氟乙酸产品。

William P D等[4]对上述反应进行了优化，使用吡咯烷作为酰胺化试剂，使其成为一种适合放大生产且无需高压设备的方法。尽管如此，以三氟氯乙烯为原料的生产方法还是存在工艺操作复杂的问题。

1.3 以二氯乙酰氯为原料

专利[5]报道了一种以二氯乙酰氯为原料，先与仲胺反应生成N,N-二取代的二氯乙酰胺，再经氟化和水解反应制备二氟乙酸的方法。该技术与以三氟氯乙烯为原料的生产方法相似，存在工艺复杂的不足。

Metz F[6]公开了一种由二氯乙酰氯在铬基催化剂作用下直接用HF氟化制备二氟乙酸的方法。将预蒸馏的二氯乙酰氯和无水氟化氢引入到温度为200℃的反应器中，反应后的气流经过-40℃～10℃的分段冷凝操作，可有效将物料分离。再通入氢氧化钾起泡器中进行水解，可得到二氟乙酸或二氟乙酸盐。这种方法的优点是原料便宜、工艺成本低，产品生产率高。

1.4 以卤代乙烷为原料

专利报道了一种氧化卤代乙烷制备二氟乙酸的方法[7]。以HCF2CXClH（X是Cl或F）为原料经过光催化氧化、水解即可制备二氟乙酸。与其他方法相比，HCFC-132a或HCFC-133原料易得，反应收率较高，大规模制备二氟乙酸的可行性更高。反应式如下：

1.5 其他方法

除以上方法外，还有其他制备二氟乙酸的方法，譬如氟氯链烷酸酯在锌和醇存在下还原脱氯[8]，一氯二氟醋酸经气相加氢脱氯[9]，1,2-二氯-3,3-二氟丙烯在氧化剂存在下氧化[10]等。

2 氟溴甲烷生产技术

氟溴甲烷（CH2BrF，CAS：373-52-4）是一类重要的化工生产原料，主要用于化学产品中引入氟甲基，应用前景广阔。但其制备方法较少公开报道，主要有以下几种。

2.1 二溴氟甲烷化学还原脱溴

2．1．1用氢化三丁基锡还原

专利报道了用氢化三丁基锡还原二溴氟甲烷合成氟溴甲烷的技术[11]，低温下（5℃），在二溴氟甲烷中滴加氢化三丁基锡，反应在回流冷凝条件下进行，反应后蒸出反应物，用极低温度（-78℃）冷阱收集。该方法的氟溴甲烷产物收率较高，为81．8%，但原料氢化三丁基锡价格昂贵，生产成本高，且工艺操作复杂。

2．1．2用钠汞齐还原

专利也报道了用钠汞齐还原二溴氟甲烷合成氟溴甲烷的技术[12]，在反应设备中加入一定量的钠汞齐、异丙醇及水，然后加入二溴氟甲烷，在搅拌与回流冷凝条件下反应1 h，最后以极低温度（-78℃）冷阱收集产物。该方法得到的氟溴甲烷纯度达90%以上，但产品收率比较低，只有43%左右，而且同样存在原料成本高、工艺复杂的不足。

2.2 二溴甲烷化学氧化氟化

专利分别报道了采用高价金属氟化物和过渡金属氟氧化物与二溴甲烷反应合成氟溴烷烃[13-14]，该技术的不足之处是不仅产品氟溴甲烷的收率较低，而且面临高价金属氟化物和过渡金属氟氧化物来源困难，工艺复杂的问题。

2.3 氟乙酸银与溴反应

专利报道了氟乙酸银溴化制备氟溴甲烷的技术方法[15]，将氟乙酸银与溴在管式反应器内共热到50℃～120℃，反应停留5 h，最终将反应混合物分馏制得收率为62%的产物氟溴甲烷。反应方程式为：

2.4 其他方法

除以上方法外，还有其他制备氟溴甲烷的方法，譬如以二溴甲烷为原料的气相氟化，以三溴氟甲烷为原料还原脱溴得二溴氟甲烷和氟溴甲烷，其中的二溴氟甲烷继续还原脱溴得氟溴甲烷等。

3 联产技术

随着生产技术的进步，近几年来，有研究提出在生产氟溴甲烷的同时联产二氟乙酸[16]，大大提高了技术的经济性。在金属掺杂的催化剂作用下，将1,1,2,2-四氟乙基甲醚在反应温度为220℃～350℃、液空速0．3～0．8 h-1的条件下进行催化裂解反应，得到二氟乙酰氟和氟甲烷反应产物，将反应产物分离并干燥后分别得到二氟乙酰氟和氟甲烷气体，其中的二氟乙酰氟水解后经精馏即可得二氟乙酸产品；然后将氟甲烷气体与溴混合并预热至150℃～200℃进行热溴化反应，反应产物经分离杂质并除水、冷却、精馏即得到氟溴甲烷产品，在不同CH3F和Br2摩尔比反应条件下结果如表2所示。

表2 不同CH3F和Br2摩尔比反应结果

与传统生产技术相比，该联产法具有以下优点：

（1）工艺简单，经过催化裂解、热溴化两步反应和简单后处理后能得到纯度99%以上的氟溴甲烷产品；

（2）1,1,2,2-四氟乙基甲醚原料价廉易得，可显著降低生产成本；

（3）产品氟溴甲烷收率高，选择性好，收率在94．8%以上，最高可达98．9%，选择性则在95%以上，最高可达99．7%；

（4）该工艺在生产氟溴甲烷的同时联产二氟乙酸产品，经济效益大大提高。

4 结论

二氟乙酸和氟溴甲烷都是合成氟精细化学品的重要原料，因其应用广泛而工业需求量越来越大。它们的传统合成方法普遍存在工艺路线复杂或原料价格高等不足，而将两者进行联合制备的方法具有更高的经济效益，因此该联产技术更值得研究。

[1]Oharu K,Kumai S．Preparation of difluoroacetic acid fluoride and difluoroacetic acid esters:EP,694523[P]．1996-01-31．

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[14]Holloway J H,Hope E G,Townson P J,et al．Fluorinationof halogenated alkanes using transition metal oxide fluorides:EP0503793[P]．1992-09-16．

[15]Robert N H．Polyhalogenomethanes:US,2716668[P]．1955-8-30．

[16]李宏峰,周强,王树华,等．一种氟溴甲烷的制备方法: CN,103755518．2014-04-30．

Technology Progress of Difluoroacetic Acid and Bromofluoromethane

JIANG Bin,CHEN Xian-jin,OUYANG Xu
（Zhejiang Lantian Environmental Protection Hi-Tech Co.,Ltd.,Hangzhou,Zhejiang 310023,China）

The difluoroacetic acid and bromofluoromethane are both important raw material for the synthesis of fluorinated fine chemicals．Traditional production technology and the characteristics of difluoroacetic acid and bromofluoromethane were described,and an advanced co-production technology was proposed．

difluoroacetic acid;bromofluoromethane;production technology;co-production

1006-4184（2015）4-0011-03

2014-12-25

姜彬（1988-），男，浙江衢州人，硕士研究生，现从事氟精细化学品的开发研究工作。E-mail：jiangbin1@sinochem．com。