專利名稱：氟化醚的合成的制作方法
第l/5頁氟化醚的合成發明背景1. 發明領域
本發明主要涉及可以用作吸入麻醉劑的氟化醚的制備。2. 相關技術的描述
地氟烷是一種公知的具有有效的麻醉性質的化合物。例 々口，參見E. I. Eger等人的爿/ es^ es/a J/zs/ges/a, 1987， 971—973 頁，974-976頁，977-982頁，983-985頁，1227—1229頁，1230—1233 頁和1312-1315頁。
該化合物在U. S.專利No. 3, 897， 502中有所提及，其中使 用混在氬氣中的20%氟氣，以氟利昂E3作為溶劑，由2-二氟甲氧基 -1， 1, 1-三氟乙烷的直接氟化制備。反應耗時13小時，并且必須在-20 "C至-25。C下進行以控制放熱過程。由于反應緩慢、反應溫度低和試劑 昂貴，因此該方法難以規模化。而且，本領域技術人員已知，由于氟 氣與部分氟化烴之間的相互作用易導致爆炸，因此需要特別小心。
用于合成地氟烷的其它方法包括a) CHC120CH2C0C1和/或CHChOCHClCOCl與四氟化硫反應(U. S.專 利No. 4， 855， 511)。其為多個步驟的方法，而且要處理高毒性的氣體 試劑四氟化硫。b) CF3CHC10CF2H(異氟烷)與氟化鉀反應。該反應可以在278°C、 500psi下在高壓釜中于無溶劑的情況下進行(U. S.專利 No. 4， 874， 901)，或者在非質子溶劑(類似環丁砜)存在下，用相轉移催 化劑(氯化四甲基銨)在21(TC以及同樣的加壓下進行(UK專利說明書 No. 2， 219， 292)。這些方法不得不在高壓和高溫下進行很長時間，因此 其投資很大。此外，這些方法還有更進一步的不利性，其基本上都是 間歇方法。c) CF3CHC10CF2H (異氟烷)與三氟化溴在環境溫度下反應(U. S.專 利No. 5,015,781)。雖然該方法得到良好的產率而且在短時間內就完 成了轉化，但是由氟和溴制備的試劑三氟化溴是一種高毒性且有害的 化學物質，其與水或有機物質接觸會發生爆炸。為了安全使用必須特 別小心且需要特殊工程，這就使其非常難于以商業規模使用。此外， BrF3是一種昂貴的氟化試劑。d) CF3CH2OCF2H與固體過渡金屬氟化物氟化試劑反應，此處的氟 化試劑為CoF3(U. S.專利No. 6， 054， 626)。才艮據文中所列的實施例，該 方法得到的粗地氟烷的產率低(30 - 40 % )，為了用作麻醉劑必須作進 一步的純化。e) 在單獨的五氯化銻或者五氯化銻與三氯化銻的混合物的存在 下，使CF3CHC10CF2H(異氟烷)與HF反應(U. S.專利No. 5， 026， 924和 No. 6, 800,786)。該方法具有若干缺點，包括使用高毒性和有環境問題 的銻鹽，該銻鹽必須以含水的廢液流形式除去。該方法還會形成非常 難于分離的副產物，該副產物的除去導致能耗升高，而且更嚴重的是 導致地氟烷產率降低。
因此，本發明的目的是提供一種沒有顯著問題的可以以工 業規模制備氟化醚(包括地氟烷)的方法。 發明概述
本發明滿足了這個以及其它目的。因此，已經發現某些脂 肪族氟化醚(包括地氟烷)可以按照下述方式由相應的氯化醚制備在 氧化鉻催化劑存在下使氯化醚與無水氟化氫在蒸氣相下接觸。本文中 使用的術語'"氧化鉻(chromia)催化劑"指的是包括3 - 6價鉻的催化 劑，其中該催化劑選自鉻的氧化物、鉻的卣化物、用卣化物處理的鉻 的氧化物及其混合物。
發明詳述
本發明提供一種制備下式的氟化醚的方法R'' CF2-CFR-0-CF2R' 其中R為氫、氟或烷基，『為氫、烷基或氟代烷基，R"為氟或氟代烷 基，該方法包括使下式的氯化醚R^CFfCClR+CF, 與無水HF在氧化鉻催化劑存在下按照上述反應式所示的方式發生反 應，其中R、 R'和R〃如前述定義。
在本發明方法的優選操作中，R為氫，R'為氫且R"為氟， 即，該方法以異氟烷為原料制備地氟烷。
使用該新方法可以在蒸氣相中于相對溫和的條件下，使用 過量的無水HF在氧化鉻催化劑存在下將CF3CHC10CF2H(異氟烷)氟化為 CF3CHFOCF2H(地氟烷)。優選地，該方法為連續過程，并且由于該方法 可以在減壓、環境壓力和升高的壓力下進行，所以其不局限于特定的 壓力。幾乎觀察不到副產物的生成，這樣就不會導致如相關技術的實 施例中所示的情況，即由于從地氟烷中分離副產物而帶來的產品損失。
反應中所用的氧化鉻催化劑可以采用本領域技術人員已 知的方法制備，例如，U.S.專利No. 6, 706, 935中公開的方法，其全部 內容引入本文作為參考。優選地，氧化鉻催化劑為鉻的氧化物，例如 Cr203;或者鉻的卣化物，例如CrX"其中每個X為相同或者不同的卣 素，特別是氟或氯；或者用囟化物，例如CChF或CCL或者氟化試劑 例如HF處理的鉻的氧化物，例如Cr203。優選地，采用包括煅燒、干 燥和/或使用氟化試劑例如HF進行部分氟化的方法制備該氧化鉻催化 劑。其可以以球團、顆粒或者粉末形式使用。該氧化鉻催化劑可以為 非擔載催化劑，但是也可以沉積在諸如氧化鋁的固體栽體上，或者還 可以用過渡金屬離子摻雜。
因此，本發明的方法提供一種安全且經濟的制備地氟烷的 途徑，其可以容易地發展為商業規模。
通常，通過使HF和CF3CHC10CF2H與氧化鉻催化劑接觸來
進行氟化作用。HF和CF3CHC10CF2H可以為液體和/或蒸氣相，而且催 化劑可以裝載在填充床或者模擬移動床中，或者裝載在攪拌釜反應器 中。
起始氯化醚的沸點為48.5°C,通過加熱可以容易地使其 蒸發。在一個實施方案中，在80 - 450°C，優選IOO- 300°C，最優選 120 - 200。C下，通過使HF蒸氣和CF3CHC10CF2H蒸氣在氧化鉻催化劑 的填充床或者模擬移動床上接觸來進行氟化反應。反應可以在升高的 壓力、減壓或者大氣壓力下進行。雖然優選以蒸氣形式引入原料，但 是也可以以液體形式引入。如果希望，還可以將原料與惰性栽氣混合 引入。
在反應的一個優選實施方案中，將蒸氣形式的原料 CF3CHC10CF2H和過量的HF連續引入到氧化鉻催化劑床上。相對于每摩 爾CF3CHC10CF2H，所用的HF的量可以為0. 25 - 25摩爾當量，更優選 l-15當量HF，最優選2-6當量HF。然后將HC1、未反應的HF、未 反應的CF3CHC10CF2H和地氟烷收集到另一個釜或塔中，其中用分餾法 除去HC1，而未反應的HF和CF3CHC10CF2H循環利用。
產物/未反應的原料和HC1的分離可以連續或者間歇進 行，而且對壓力沒有限制，其可以為減壓、環境壓力或者升高的壓力。 在實際操作中，為了獲得更大的分餾效率優選在較高的壓力下操作。 所用的分離方法可以為分餾、溶劑萃取、水洗等。
下列實施例對本發明進行了說明，但其不以任何方式對發 明范圍構成限制。實施例1
向l英尺x l英寸的不銹鋼管中填滿氧化鉻催化劑并將其 加熱至175。C。使用氮氣作為栽氣，以20ml/min的速度將CF3CHC10CF2H 進料至管中。進料的CF3CHC10CF2H量為0.07mol/h,連通過量的HF蒸 氣一同進料。經過氧化鉻床之后，所得物質進入水洗器以除去HF和 HC1。洗滌器與冷阱連通。稱重冷阱中所含物質的量并用GC/MS分析。 分析顯示地氟烷75.30 %， CF3CHC10CF2H 24. 58 % ,其它副產物總計
0. 12% (R123， R124, R125)。 實施例2
向l英尺x l英寸的不銹鋼管中填滿氧化鉻催化劑并將其 加熱至17(TC。此例中不使用載氣。在CF3CHC10CF2H到達含有氧化鉻 的管中之前使用預熱器將其蒸發。進料的CF3CHC10CF2H的量為 0. 23mol/h，進料的HF的量為2. 3mol/h。經過氧化鉻床之后，所得物 質進入水洗器以除去HF和HC1。洗滌器與冷阱連通。稱重冷阱中所含 物質的量并用GC/MS分析。分析顯示地氟烷76. 02 %, CF3CHC10CF2H 14.65%，其它副產物9. 33% (R123, R124, R125)。實施例3
向l英尺x l英寸的不銹鋼管中填滿氧化鉻催化劑并將其 加熱至140。C。此例中不使用載氣。在CF3CHC10CF2H到達含有氧化鉻 的管中之前使用預熱器將其蒸發。進料的CF3CHC10CF2H的量為 0. 32mol/h，進料的HF的量為1. 5mol/h。經過氧化鉻床之后，將所得 物質收集在冷瓶中并稱重該瓶。得到95%的物質平衡。使冷瓶的內容 物經過水洗以除去HF和HC1，將有機物質收集在冷阱中并使用GC/MS 分析。分析顯示46. 14%地氟烷，53. 86 %異氟烷和<0. 1%的副產物。 其對應于95%的地氟烷產率。
應該理解，前述的本發明的詳細描述只是一個優選實施方 案的詳細描述或者只是本發明的少數優選實施方案的詳細描述，在不 偏離本發明的精神或范圍的情況下可以根據公開內容對公開的實施方 案進行大量變換。因此，前述的本發明的詳細描述并不意圖在任何方 面限制本發明的范圍。相反，本發明的范圍只能由所述的權利要求和 其等效變換來確定。
權利要求
1.一種制備下式的氟化醚的方法R″CF2-CFR-O-CF2R′其中R為氫、氟或烷基，R′為氫、烷基或氟代烷基，R″為氟或氟代烷基，該方法包括使下式的氯化醚與無水HF在氧化鉻催化劑存在下反應R″CF2-CC1R-O-CF2R′其中，R，R′和R″如前述定義。
2. —種制備下式的2-二氟甲氧基-l,l，l，2-四氟乙烷(地氟烷) 的方法CF3-CHF-0-CF2H該方法包括使下式的2-氯-2-二氟曱氧基-l， 1， 1-三氟乙烷(異氟 烷)與無水HF在氧化鉻催化劑存在下反應CF3-CHCl-0-CF2H 。
3. 根據權利要求2的方法，其中在80 - 450。C下異氟烷和HF在 蒸氣相中于氧化鉻催化劑床上反應。
4. 根據權利要求3的方法，其中在120 - 200。C下異氟烷和HF在 蒸氣相中于氧化鉻催化劑床上反應。
5. 根據權利要求2的方法，其中以蒸氣、液體或者與惰性栽氣混 合的形式將異氟烷引入到氧化鉻催化劑上。
6. 根據權利要求2的方法，其以連續方式操作，而且使用0.25 -25摩爾當量的HF,將異氟烷和HF蒸氣連續進料到氧化鉻催化劑上。
7. 根據權利要求6的方法，其中使用1-15摩爾當量的HF,將 異氟烷和HF蒸氣連續進料到氧化鉻催化劑上。
8. 根據權利要求7的方法，其中使用2-6摩爾當量的HF，將異 氟烷和HF蒸氣連續進料到氧化鉻催化劑上。
9.
根據權利要求2的方法，其中反應在減壓下進行。10. 根據權利要求2的方法，其中反應在升高的壓力下進行。
11. 根據權利要求2的方法，其中反應在大氣壓下進行。
12. 根據權利要求2的方法，其進一步包括以間歇或連續方式并 在減壓下從未反應的原料和HC1中分離產物。
13. 根據權利要求2的方法，其進一步包括以間歇或連續方式并 在環境壓力下從未反應的原料和HC1中分離產物。
14. 根據權利要求2的方法，其進一步包括以間歇或連續方式并 在升高的壓力下從未反應的原料和HC1中分離產物。
全文摘要
一種制備氟化醚，例如地氟烷的方法，包括在氧化鉻催化劑存在下，使相應的氯化醚，例如異氟烷與無水氟化氫在蒸氣相中反應。著重強調指出，提供該摘要是按照對摘要的要求進行的，摘要用以使研究人員和其它讀者可以迅速確定技術內容的主題。應該理解，提交的摘要并不用于解釋或者限制所附權利要求的范圍或意思。37 CFR§1.72(b)。
文檔編號C07C41/16GK101128412SQ200680006159
公開日2008年2月20日 申請日期2006年1月6日 優先權日2005年1月12日
發明者B·瓊斯, D·格拉哈姆, J·斯溫森, N·帕夫里 申請人:碳鹵化合物產品公司