CN104583167B - 用于制备烯酮的方法 - Google Patents

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Abstract

描述了一种用于制备烯酮的方法，该方法包括以下步骤：(a)提供该烯酮的卤化前体，以及(b)使步骤(a)的该卤化前体的至少一部分经受热分解反应以形成包含该烯酮和卤化氢的反应混合物，其中通过旋风分离将该卤化氢从该反应混合物中去除。

Description

用于制备烯酮的方法
本申请要求欧洲申请号12181334.9的优先权，出于所有的目的将该申请的全部内容通过引用结合在此。
本发明涉及一种用于制备烯酮的方法。
卤化的烯酮，如4-乙氧基-1，1，1-三氟-3-丁烯-2-酮(ETFBO)，是化学合成中的结构单元，如，例如在美国专利号5,708,175中所披露的。它们可以通过如上述专利中所述的使酰氯与乙烯醚反应或通过使酸酐与乙烯醚反应制备。
WO 2011/003860描述了一种包含热分解烯酮的卤化前体的方法。因为该方法是在不存在酸清除剂下进行的，所以卤化氢以气态形式产生并且必须在该反应的过程中或之后从该反应混合物中去除，例如，通过加热或真空。
本发明现在使一种用于制备烯酮(特别是用于制备4-乙氧基-1，1，1-三氟-3-丁烯-2-酮(ETFBO))的改进的方法可供使用。
根据本发明的方法允许减小用于制备这些烯酮的设备的尺寸。
根据本发明的方法还允许减少该反应混合物在该一个或多个反应器中的停留时间。
根据本发明的方法进一步允许在生产条件下对所希望的烯酮(特别是ETFBO)的特别高的选择性，包括构型异构体选择性。该高选择性进一步允许对目标产物的简化的纯化以及高的分离产率。
本发明涉及一种用于制备烯酮的方法，该方法包括以下步骤：
(a)提供该烯酮的卤化前体，以及
(b)使步骤(a)的该卤化前体的至少一部分经受热分解反应以形成包含该烯酮和卤化氢的反应混合物，其中通过旋风分离将该卤化氢从该反应混合物中去除。
如在此所使用的术语“旋风分离”旨在表示在本领域中已知的利用旋转作用和重力从液体中分离气体的方法(包含，例如离心分离技术)。根据本发明的旋风分离可以在一个包含入口(例如切向入口)的旋风分离器中进行，穿过该入口将该反应混合物引入到一个圆柱形旋风管中，该旋风管可以包含一个圆锥形部分。引入到该管中给予该反应混合物一种旋转流型。该旋转流型可以包含圆周式的、螺旋式的、或涡旋式的运动，优选螺旋式的运动。离心力将这些气体组分(特别是卤化氢)从该反应混合物的液体组分中分离出来。这些气体组分可以通过一个气体出口(有利地是一个在该旋风管顶部上的轴向气体出口)离开该旋风管。这些液体组分首先行进到该旋风管壁并且然后沿该锥形部分向下行进到一个液体出口，该液体出口有利地呈在该旋风管的底部上的轴向液体出口的形式。因此，有利地在该旋风分离器的对侧处收取该反应混合物的气体组分和液体组分。
在本发明的一个优选方面中，该方法进一步包含以下步骤：(c)将来自步骤(b)的该反应混合物的至少一部分转移到分离反应器中，以及(d)使该包含未反应的卤化前体的所转移的反应混合物经受热分解反应以进一步形成烯酮和卤化氢。有利地，在本发明的此优选方面中，将该卤化氢的等于或大于10％的一部分在步骤(b)中从步骤(a)的该卤化前体中消除，优选地将该卤化氢的等于或大于25％的一部分在步骤(b)中从步骤(a)的该卤化前体中消除，更优选地将该卤化氢的等于或大于50％的一部分在步骤(b)中从步骤(a)的该卤化前体中消除。
在本发明的另一个优选方面中，该方法在步骤(b)和/或步骤(d)中包含一种热分解反应，该反应是一种快速热分解反应。
为了本发明的目的，术语“快速热分解”是指一种方法，其中在短的时间(优选小于20min，更优选小于约15min)内加热该液体反应混合物。一般地，该加热时间是大于1s，经常是大于15s。
“加热时间”应理解为是指将含有该卤化前体的液体部分(具体地是一种液体反应混合物)从初始温度加热到该热分解处理的温度所需要的时间。步骤(b)中的典型的初始温度是小于50℃，经常小于40℃，优选等于或小于30℃。在一个方面中，该初始温度是从15℃至30℃。该初始温度一般是至少-50℃，经常是等于或大于-40℃，优选等于或大于-30℃。经常地，步骤(b)中的初始温度对应于步骤(a)的反应混合物在完成步骤(a)之后的温度。步骤(d)中的典型的初始温度是小于120℃，经常小于100℃，优选等于或小于90℃。在一个方面中，该初始温度是从70℃至90℃。该初始温度一般是至少20℃，经常是等于或大于40℃，优选等于或大于50℃。经常地，步骤(d)中的初始温度对应于步骤(c)的反应混合物在完成步骤(c)之后的温度。
在步骤(d)中，在从90℃至120℃，具体地特别优选从95℃至105℃的温度下进行热分解处理。在步骤(b)中，在从60℃至90℃，具体地特别优选从75℃至85℃的温度下进行热分解处理。已经发现上述温度范围是特别有效的，特别是对于在消除氯化氢下将4-氯-4-乙氧基-1，1，1-三氟-丁烷-3-酮(CETFBO)热分解为4-乙氧基-1，1，1-三氟-3-丁烯-2-酮(ETFBO)。因此，在本发明方法的一个优选实施例中在比步骤(d)的温度低等于或大于10℃的温度下进行步骤(b)。
该热分解或快速热分解可以在真空下进行。在这种情况下，反应器中的压力经常是从100毫巴至600毫巴，优选从100毫巴至500毫巴，例如从200毫巴到450毫巴。该热分解或快速热分解可以任选地在使用一种惰性气体流(例如氮气或氩气)的汽提下进行。为了本发明的目的，术语“汽提”具体地表示一个物理分离过程，其中通过气体流将一种或多种组分(特别是卤化氢)从该液体反应混合物中去除。该液体流和气体流可以具有顺流的或逆流的流动方向。
在一个优选实施例中，根据本发明的步骤(a)在第一反应器中进行并且步骤(b)在第二反应器中进行。
如在此使用的术语“反应器”旨在表示一种设计为容纳化学反应的容器。该容器可以例如是罐式反应器，具体地是连续搅拌的罐式反应器，或管式反应器。
步骤(a)的反应器经常是一个罐式反应器，优选连续搅拌的罐式反应器。步骤(d)的反应器可以是，例如，蒸馏柱。
在一个更优选的实施例中，本发明的步骤(b)在包括加热段的管式反应器中进行。有利地，该管式反应器构成连接两个反应器的管道，如连接步骤(a)和步骤(d)的反应器的管道，的一部分。可以通过适合的手段，如加热该管式反应器的壁，来进行该加热段中的加热。还可以通过将一种热的气体(具体地是热的惰性气体，如具体地氮气)提供给该加热段中的反应混合物来单独地或与其他适合的手段组合地进行加热。
根据本发明的方法可以分批地或以连续的方式进行。在本发明的一个优选实施例中，该方法是连续进行的。
在本发明的另一个优选实施例中，该烯酮的卤化前体对应于下式(I)：R1-C(O)-CH2-CH(X)-OR2(I)，其中，X代表氟、氯或溴并且R1代表烷基，该烷基任选地被至少一个卤素原子取代，或R1代表CF3C(O)CH2；并且R2代表芳基、取代的芳基、或任选地被至少一个卤素原子取代的烷基。因此，根据本发明的方法可以有利地应用于制备对应于式R1-C(O)-C(H)＝C(H)-OR2的烯酮。在此实施例的一个更优选方面中，R1是氟化的C1-C4烷基，甚至更优选CHF2、CClCF2、或CF3基团，最优选CF3基团。在另一个优选方面中，R2是C1-C4烷基，优选甲基或乙基。具体地，根据本发明的方法应用于制备4-乙氧基-1，1，1-三氟-3-丁烯-2-酮。
术语“烷基”旨在表示饱和的基于烃的基团，如，具体地，C1-C6烷基。通过举例的方式，可以提及的是甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、叔丁基、戊基、异戊基和己基。
术语“芳基”旨在表示衍生自芳基核如C6-C10芳基核(特别是苯基核或萘基核)的基团。
从该反应混合物中去除的卤化氢可以是例如溴化氢、氯化氢或氟化氢。在本发明的一个优选实施例中，该卤化氢是氯化氢。
根据本发明的方法的步骤(a)包含提供该烯酮的一种卤化前体。这可以例如通过将该卤化前体填入或泵送到一个反应器中进行。可以例如通过将先前生产的卤化前体输送到一个适合的罐中来供应该卤化前体。然而，它优选地是通过起始化合物的反应来提供的，这些起始化合物本身是该卤化前体的适合前体，如，酰氯或酸酐和乙烯醚。
有利的实施例，具体地用于由乙基乙烯基醚(EVE)和三氟乙酰氯(TFAC)制备4-氯-4-乙氧基-1，1，1-三氟-丁烷-3-酮(CETFBO)，选自(1)在一种含有羧酸卤化物的反应混合物中进行该反应，(2)使用烯酮和/或卤化前体作为溶剂在一种反应混合物中进行该反应，(3)在允许避免或最小化热点的条件下进行该反应，特别是在一种紊流状态下进行该反应，(4)在不存在一种用于卤化氢的酸清除剂下进行该反应，以及这些实施例的组合。分别在WO2010/000871、WO 2011/003854、WO 2011/003856以及WO 2004/108647中更详细地说明了这些实施例，将其内容通过引用结合到本专利申请中。
本发明的另一个优选实施例是一种包括至少一个另外的步骤(e)的方法，该步骤包括将该烯酮转化为杂环化合物，其中在步骤(b)和/或步骤(d)中所形成的卤化氢用于步骤(e)中。优选地，该杂环化合物是CF3-吡啶衍生物或CF3-吡唑衍生物。
如此实施例中所使用的术语“在步骤(b)和/或步骤(d)中所形成的卤化氢用于步骤(e)中”旨在表示该卤化氢例如作为一种催化剂用于在步骤(e)中将该烯酮转化为该杂环化合物的用途或该卤化氢用于形成步骤(e)的该反应混合物的任何组分的卤化氢盐(特别是用于形成步骤(e)的该CF3-吡啶衍生物的氯化氢盐)的用途。
已经发现本发明的方法允许减小用于制备该烯酮的反应器的尺寸。反应器尺寸的减小提供了减少停留时间(即，该反应混合物从进入到离开该反应器在该反应器中花费的时间)的可能。已经发现，与现有技术的方法相比，使用本发明的方法显著减少了副反应。一种副反应是该烯酮的两个分子的杂-狄尔斯-阿尔德反应(Hetero-Diels-Alderreaction)，尤其当制备ETFBO时。
另一种副反应是该卤化氢与该烯酮的加成，该加成导致了该卤化前体的形成和/或该烯酮的低聚物和多聚物的形成。已经发现，使用本发明的方法，卤化氢与该烯酮的加成(即，步骤(b)的反应的逆反应)被最小化。
若任何通过引用结合在此的专利、专利申请以及公开物的披露内容与本申请的描述相冲突的程度到了可能导致术语不清楚，则本说明应该优先。
实例：
4-乙氧基-1，1，1-三氟-3-丁烯-2-酮的连续制备：
将通过先前的合成获得的纯4-乙氧基-1，1，1-三氟-3-丁烯-2-酮(ETFBO)置于一个再循环***的流动部分中并且使用一个冷冻器进行冷却。此再循环***包含一个20L的烧瓶、2个一米的蒸馏柱(填充有10mm的玻璃拉西环并且置于另一个蒸馏柱的顶部)、一个循环泵(1500l/h)、3个管式反应器(每个具有3m的路径长)(直径1.5cm)。一旦在该再循环***中达到了所希望的温度，将气态的或液态的三氟乙酰氯(15kg/h，113.2mol/h)引入到在第一个3m反应器前的紊流循环中并且然后将小摩尔过量的乙基乙烯基醚(TFAC/EVE＝1∶1.01)在该第一个3m反应器之后加入。通过使用一个膜泵将材料泵送到一个连接到旋风分离器的管中来使该再循环器具的20L烧瓶中的反应混合物的水平保持恒定。通过一个加热套将该管加热到80℃的温度。通过该旋风分离器的气体出口将在此步骤中形成的氯化氢从该反应混合物中去除。通过该旋风分离器的液体出口将该液体材料转移并且进一步泵送到一个用于第二次将4-氯-4-乙氧基-1，1，1-三氟-3-丁烷-2-酮(CETFBO)热分解为4-乙氧基-1，1，1-三氟-3-丁烯-2-酮(ETFBO)的反应器中。该器具包含一个100L的法德尔(Pfaudler)陶瓷容器(该容器在100℃的温度下运行，具有3个一米的填充有10mm玻璃拉西环的蒸馏柱)以及一个具有去除功能的冷却器(cooler with removal)。在这些蒸馏柱中通过连续进料来自该旋风分离器的液体反应混合物来进行在损失氯化氢下的CETFBO到ETFBO的进一步转化。如此获得的粗产物可以任选地通过精馏来进一步纯化。

Claims (20)

1.一种用于制备烯酮的方法，该方法包括以下步骤：
(a) 提供该烯酮的卤化前体，以及
(b) 使步骤 (a) 的该卤化前体的至少部分经受热分解反应以形成包含该烯酮和卤化氢的反应混合物，其中通过旋风分离将该卤化氢从该反应混合物中去除。
2.如权利要求1所述的方法，该方法进一步包括以下步骤：
(c) 将来自步骤 (b) 的该反应混合物的至少部分转移到分离反应器中，以及
(d) 使该包含未反应的卤化前体的所转移的反应混合物经受热分解反应以进一步形成烯酮和卤化氢。
3.如权利要求2所述的方法，其中将该卤化氢的等于或大于10%的部分在步骤 (b) 中从步骤 (a) 的该卤化前体中消除。
4.如权利要求2所述的方法，其中将该卤化氢的等于或大于25%的部分在步骤 (b) 中从步骤 (a) 的该卤化前体中消除。
5.如权利要求2所述的方法，其中将该卤化氢的等于或大于50%的部分在步骤 (b) 中从步骤 (a) 的该卤化前体中消除。
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其中步骤 (b) 和/或步骤 (d) 中的该热分解反应是快速热分解反应。
7.如权利要求2所述的方法，其中在比步骤 (d) 的温度低等于或大于10oC的温度下进行步骤 (b)。
8.如权利要求1所述的方法，其中在第一反应器中进行步骤 (a) 并且在第二反应器中进行步骤 (b)。
9.如权利要求8所述的方法，其中该步骤 (b) 中的反应器是包括加热段的管式反应器。
10.如权利要求1所述的方法，其中该方法是连续进行的。
11.如权利要求1所述的方法，其中该烯酮的卤化前体对应于下式 (I)：
R1-C(O)-CH2-CH(X)-OR2 (I)，其中X代表氟、氯或溴并且R1代表烷基，该烷基任选地被至少一个卤素原子取代，或R1代表CF3C(O)CH2；并且R2代表芳基、取代的芳基、或任选地被至少一个卤素原子取代的烷基。
12.如权利要求11所述的方法，其中R1是氟化的C1-C4烷基。
13.如权利要求11所述的方法，其中R1是CHF2、CClCF2、或CF3基团。
14.如权利要求11所述的方法，其中R1是CF3基团。
15.如权利要求11所述的方法，其中R2是C1-C4烷基。
16.如权利要求11所述的方法，其中R2是甲基或乙基。
17.如权利要求1所述的方法，其中该烯酮是4-乙氧基-1,1,1-三氟-3-丁烯-2-酮。
18.如权利要求1所述的方法，其中该卤化氢是氯化氢。
19.根据权利要求1所述的方法，该方法包括至少一个另外的步骤 (e)，该步骤 (e) 包括将该烯酮转化为杂环化合物，其中该在步骤 (b) 和/或步骤 (d) 中形成的卤化氢用于步骤 (e) 中。
20.根据权利要求19所述的方法，其中该杂环化合物是CF3-吡啶衍生物或CF3-吡唑衍生物。
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