2,2,2-三氟乙基胺的制备方法及在有机合成中的应用

2020/10/25 9:01:40

背景及概述[1][2]

2,2,2-三氟乙胺(简称TFEA)是一种重要的脂肪族含氟中间体,由于其含有强吸电子性和亲脂特性的三氟甲基基团,使其具有独特的物化性能,是一种有重要用途的三氟乙基合成砌块,是制备含氟医药和农药以及含氟聚合物的重要中间体或者原料。目前我国2,2,2-三氟乙胺产能不能满足国内的需求,开发前景广阔。迄今为止的2,2,2-三氟乙胺合成方法主要分为还原和胺化法,还原法优点是副产物少,但原料成本较高且反应条件苛刻,不具备规模化生产的条件;氨解法中的三氟乙醇法和三氟乙酸法所用原料成本高且不易得,步骤较多且分离纯化困难,也不具备工业化生产条件。以HCFC-133a为原料胺化合成2,2,2-三氟乙胺不仅原料相对廉价,而且反应收率较高,是有工业化前景的合成方法,随着HFC-134a的逐渐禁用,应加速HCFC-133a氨解合成2,2,2-三氟乙胺的氟利昂转产技术的开发。

应用[1-2]

2,2,2-三氟乙胺是一种重要的农药中间体,可以合成活性高的杀虫剂、杀螨剂、杀卵剂,以及合成除草剂。在医药领域,2,2,2-三氟乙胺可以作为医药中间体制备治疗糖尿病的药物1,2-取代双胍及其衍生物。

1.中间体

由于三氟乙基的存在,可以赋予化合物特殊的性能,而2,2,2-三氟乙胺是引入三氟乙基的重要中间体之一。2,2,2-三氟乙胺作为中间体用于合成含氟染料,含氟染料与其它染料相比具有色泽鲜艳、不易褪色等优点;可以合成活性更好的含氟杀虫剂、杀卵剂、除草剂、杀真菌剂等,广泛用于农药的合成;同时2,2,2-三氟乙胺作为中间体合成的药物也用于中枢神经系统、心血管系统、呼吸系统、泌尿系统等疾病的治疗;2,2,2-三氟乙胺作为组织蛋白酶抑制剂,作为其它抑制剂的替代品,由于三氟乙基基团的存在使其拥有其它抑制剂所无法比拟的优势。

制备 [1]

合成2,2,2-三氟乙胺的方法较多,主要可分为还原法和氨解法,还原法包括氟碳腈的还原和酰胺的还原,氨解法可分为三氟乙醇、三氟乙酸和卤代烷的氨解等。

1. 还原法

1)氟碳腈的还原

有研究报道了以三氟乙腈为原料通过催化加氢的方法合成2,2,2-三氟乙胺,反应在高压釜中进行,温度为50~60℃之间,氢气压力大于10MPa,反应在铂催化剂作用下进行1~2h结束,2,2,2-三氟乙胺收率为80%。原料三氟乙腈需通过三步反应来得到,首先以CF3CO2Na和C2H5OH 在硫酸的作用下发生酯化反应生成CF3CO2C2H5,其次CF3CO2C2H5与氨反应生成CF3CONH2,最后CF3CONH2与五氧化二磷反应生成CF3CN。该法的不足是原料三氟乙腈难以获得,需要经过三步反应来生成,增加了原料成本;并且加氢还原压力较高,给实际的应用带来困难。

2)酰胺的还原

将三氟乙酰胺溶解在无水乙醚中,然后缓慢加入还原剂氢化锂铝搅拌回流下反应1h,然后加入一定量的水,进行后处理得到2,2,2-三氟乙胺盐酸盐,收率为75.1%,2,2,2-三氟乙胺盐酸盐通过现有的方法高收率的转化为2,2,2-三氟乙胺。该法的不足是原料成本较高,并且还原剂氢化锂铝反应后处理复杂,需要反复离心过滤,并且产物最终以盐酸盐的形式生成,产物分离纯化难度增加。

2. 氨解法

1)三氟乙醇的氨解

三氟乙醇在雷尼镍催化剂的作用下,与氨气和氢气在230℃反应20H,可生成2,2,2-三氟乙胺,三氟乙醇的转化率为13.3%,2,2,2-三氟乙胺的选择性为98.9%,反应压力为2MPa。该方法收率较低,原料三氟乙醇成本较高,并且反应过程中要同时用到氨气和氢气,带来安全隐患。

2)三氟乙酸的氨解

通过三氟乙酸制备2,2,2-三氟乙胺盐酸盐。该法分三步进行,首先在0℃按一定比例配成三苯基磷的三氯化碳溶液,在空气条件下加入一定量的三乙胺、三氟乙酸、卞胺、四氯化碳搅拌10分钟,然后加热到80℃搅拌40分钟,反应液浓缩后加入乙酸和正己烷进行分离,正己烷相用碳酸氢钠洗后浓缩;其次往浓缩物中加入三乙胺和水,在80℃搅拌反应12h,反应液进行浓缩;最后加入盐酸和甲醇加热回流12h再经过一系列的分离提纯得到2,2,2-三氟乙胺盐酸盐白色晶体,收率为94%。该方法所用原料三氟乙酸成本较高,并且反应步骤繁琐,分离提纯过程复杂,不适合大规模的生产。

主要参考资料

[1] 马洋博, 毛伟, 秦越, 等. 2, 2, 2-三氟乙胺合成研究进展[J]. 化工新型材料, 2013, 41(9):

[2] CN201010525312.6 2,2,2-三氟乙胺的制备方法

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