制备氯甲基-1，1，1，3，3，3-六氟异丙基醚的方法 【技术领域】
本发明涉及制备六氟异丙基醚的方法，特别是制备氯甲基-1，1，1，3，3，3-六氟异丙基醚的方法，由1，1，1，3，3，3-六氟-2-丙醇和1，3，5-三氧杂环己烷或低聚甲醛在以无水氯化路易斯酸为主催化剂，含氯化合物为助催化剂的二元催化体系中发生反应生成氯甲基-1，1，1，3，3，3-六氟异丙基醚。
技术背景
氯甲基-1，1，1，3，3，3-六氟异丙基醚是合成氟甲基-1，1，1，3，3，3-六氟异丙基醚的重要中间体。后者分子式(CF3)2CHOCH2F，简称七氟醚。在最近几年里，研究发现七氟醚具有诱导麻醉和苏醒快速的特性，还可降低脑血管阻力、脑代谢率、脑耗氧量、心肌收缩功能和血压，对呼吸道的刺激性明显低于其他吸入麻醉剂，尚未见其肝肾毒性。而这恰恰又是现代吸入麻醉剂最需要的性质，七氟醚作为一种新型的吸入式麻醉剂，在国际上受到广泛的关注和重视。
美国专利US4,250,334和US4,469,898描述了生产七氟醚的技术路线，都教导用1，1，1，3，3，3-六氟-2-丙醇(分子式为(CF3)2CHOH，以下简称HFIP)作为反应原料。美国专利US4,469,898中，由HFIP同甲醛和氟化氢、质子化试剂、脱水试剂和氟化试剂反应生成七氟醚；美国专利US4,250,334描述了另外一条技术路线，把HFIP加入到过量的多聚甲醛和氟化氢中进行反应，同时用过量的硫酸来吸收反应过程中产生的水分。这二篇美国专利所描述合成方法，由于副产物的存在都需要对产物进行纯化，而且这些副产物很难被除去；生产中使用腐蚀性极强的氟化氢试剂和硫酸对设备的防腐蚀要求较高，在一定程度上提高了七氟醚的生产成本。
美国专利US6,469,219教导直接氟化甲基六氟异丙基醚。直接反应需要使用极其活泼的BrF3试剂来氟化甲基六氟异丙基醚。在这个反应中需要0.5-1mol的BrF3来和0.67mol的甲基六氟异丙基醚反应，反应温度控制在20-50℃之间。直接氟化还可以在氩气保护下用氟气来直接进行氟化。美国专利US5,705,710教导用甲氧基丙二腈和强活性氧化氟化剂三氟化溴来合成七氟醚。
在众多的研究七氟醚的专利中，美国雅培公司的专利US6,100,434、US6,245,949B1、US6,271,422和US6,303,831所描述的生产七氟醚的技术路最为可行。其中又以US6,100,434中所描述的方法最为经济实用。该法用1，1，1，3，3，3-六氟-2-丙醇、1，3，5-三氧杂环己烷或低聚甲醛和无水氯化铝反应20小时后，生成中间体氯甲基-1，1，1，3，3，3-六氟异丙基醚和副产物HOAlCl2，接着加入6N HCl分解去除副产物HOAlCl2，最后由中间体氯甲基-1，1，1，3，3，3-六氟异丙基醚与氟化试剂、溶剂反应来制取七氟醚。它的优点在于原料价格低廉不带腐蚀性，对设备要求不高，操作简便。但是该法中的反应中间体氯甲基-1，1，1，3，3，3-六氟异丙基醚收率比较低，纯度不高。
最近的国际专利申请，公开号WO2008/037039教导通过加浓硫酸或发烟硫酸来得到高纯度和高收率的氯甲基-1，1，1，3，3，3-六氟异丙基醚，但是浓硫酸或发烟硫酸对设备有很强烈的腐蚀性。
【发明内容】
为了克服现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种氯甲基-1，1，1，3，3，3-六氟异丙基醚的制备方法。该方法终产物产量高(至少87％)，纯度高(至少98％)，反应过程简单、经济适用、无腐蚀性、符合环保要求。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
采用1，1，1，3，3，3-六氟-2-丙醇和1，3，5-三氧杂环己烷或低聚甲醛在以无水氯化路易斯酸为主催化剂，含氯化合物为助催化剂的二元催化体系中发生反应生成氯甲基-1，1，1，3，3，3-六氟异丙基醚。
其中，氯化路易斯酸和含氯化合物的摩尔比为1∶0.01至1∶5。为了使反应更好地进行，氯化路易斯酸和含氯化合物的摩尔比为应控制在1∶0.01至1∶2。
1，1，1，3，3，3-六氟-2-丙醇与1，3，5-三氧杂环己烷或低聚甲醛的摩尔比为1∶0.5至1∶5，最优摩尔比为1∶0.5至1∶2。
1，1，1，3，3，3-六氟-2-丙醇与氯化路易斯酸的摩尔比为1∶0.1至1∶5，最优摩尔比为1∶0.1至1∶2。
所述的氯化路易斯酸选自三氯化磷、三氯化铝、三氯化铁或者四氯化锡。
所述的含氯化合物选自氯化钠、氯化钾、氯化锂、二氯亚砜、硫酰氯或者三氯化铝。
其中，反应时间控制在5至8小时。
本发明的优点在于利用价格低廉的二元催化体系，大幅度改善原有工艺，大幅缩短了反应时间，且极大地提高氯甲基-1，1，1，3，3，3-六氟异丙基醚收率。氯甲基-1，1，1，3，3，3-六氟异丙基醚的纯度达到98％以上，收率达到87％以上。
【具体实施方式】
技术方案的反应为放热反应。当使用1，3，5-三氧杂环己烷时，反应进行得比较缓慢，过程可以得到比较平稳的控制；而当使用低聚甲醛时，反应进行得比较迅速、但放热现象来得比较剧烈。理论上两者都可以使用，但需按照具体情况和要求而定。而在反应中加入氯化路易斯酸是用来激活1，3，5-三氧杂环己烷或低聚甲醛，并作为一种氯化基团来使用的。在反应中加入的HFIP(纯度99％)与1，3，5-三氧杂环己烷或者低聚甲醛摩尔比为1∶0.5至1∶5；HFIP与氯化路易斯酸的摩尔比为1∶0.1至1∶5。其中氯化路易斯酸是三氯化磷、三氯化铝、三氯化铁、四氯化锡中的一种。该反应可以控制在-20℃-50℃温度条件下进行。含氯化合物为氯化钠、氯化钾、氯化锂、二氯亚砜、硫酰氯、三氯化铝中的一种。氯化路易斯酸和含氯化合物的摩尔比为1∶0.01至1∶5。为了使反应更好地进行，氯化路易斯酸和含氯化合物的摩尔比为应控制在1∶0.01至1∶2。
反应中生成的副产物HOAlCl2对氯甲基-1，1，1，3，3，3-六氟异丙基醚具有一定的毒性，会导致氯甲基-1，1，1，3，3，3-六氟异丙基醚的降解。特别是产物中地氯离子会作为一种路易斯酸，而造成氯甲基-1，1，1，3，3，3-六氟异丙基醚的降解。所以，最好除去产生的HOAlCl2。除去的方法也很简单，采用现有技术的方法，例如可以加入稀盐酸使其分解，回收后的HOAlCl2又可以通过进一步的反应来制备反应所需的原料氯化路易斯酸。
实施例1
250ml干燥三口瓶中加入27.0g(0.20mol)无水AlCl3和8.5g(0.20mol)LiCl，搅拌冷至-5℃，滴加20.5ml(0.20mol)1，1，1，3，3，3-六氟-2-丙醇(滴加时间10分钟)。滴完后，续搅15分钟，加入9.0g(0.30mol)低聚甲醛，移掉冷浴，室温搅拌白色混合物8小时。反应完后，降温至-5℃，滴加100ml 5N盐酸和20ml水，搅拌1小时后静置。分离有机相(下层)，得37.9g无色液体，收率为88.1％。气相色谱分析其纯度为99.3％。
实施例2
250ml干燥三口瓶中加入27.0g(0.20mol)无水AlCl3，搅拌冷至-5℃，滴加20.5ml(0.20mol)1，1，1，3，3，3-六氟-2-丙醇(滴加时间10分钟)。然后滴加28.4ml(0.40mol)二氯亚砜。滴完后，续搅15分钟，加入9.0g(0.30mol)低聚甲醛，移掉冷浴，室温搅拌白色混合物6小时。反应完后，降温至-5℃，滴加100ml 5N盐酸和40ml水，搅拌1小时后静置。分离有机相(下层)，得37.2g无色液体，收率为87.2％。气相色谱分析其纯度为98.2％。
实施例3
250ml干燥三口瓶中加入27.5g(0.20mol)无水PCl3和0.75g(0.01mol)KCl，搅拌冷至-5℃，滴加20.5ml(0.20mol)1，1，1，3，3，3-六氟-2-丙醇(滴加时间10分钟)。滴完后，续搅15分钟，加入9.0g(0.30mol)低聚甲醛，移掉冷浴，室温搅拌白色混合物8小时。反应完后，降温至-5℃，滴加150ml 5N盐酸和20ml水，搅拌1小时后静置。分离有机相(下层)，得37.9g无色液体，收率为88.1％。气相色谱分析其纯度为99.3％。
实施例4
1000ml干燥三口瓶中加入86.3g(0.65mol)无水AlCl3和1.2g(0.02mol)氯化钠，搅拌冷至-10℃，滴加58.9ml(0.56mol)1，1，1，3，3，3-六氟-2-丙醇(滴加时间20分钟)。滴完后，续搅30分钟，加入19.6g(0.65mol)低聚甲醛，移掉冷浴，室温搅拌白色混合物8小时。反应完后，降温至-10℃，滴加150ml 6N盐酸和100ml水，搅拌1小时后静置。分离有机相(下层)，得105.2g无色液体，收率为87.8％，气相色谱分析其纯度为98.6％。
实施例5
1000ml干燥三口瓶中加入100.1g(0.75mol)无水AlCl3和1.4g(0.01mol)硫酰氯，搅拌冷至-10℃，滴加59.3ml(0.56mol)1，1，1，3，3，3-六氟-2-丙醇(滴加时间30分钟)。滴完后，续搅30分钟，加入61.3g(0.29mol)1，3，5-三氧杂环己烷，移掉冷浴，室温搅拌混合物8小时。反应完后，降温至-10℃，滴加200ml 6N盐酸和200ml水，搅拌1小时后静置。分离有机相(下层)，得107.8g无色液体，收率为89.1％，采用气相色谱分析其纯度为98.5％。
实施例6
1000ml干燥三口瓶中加入31.3g(0.12mol)无水SnCl4和80.1(0.60mol)无水AlCl3，搅拌冷至-5℃，滴加60.0ml(0.56mol)1，1，1，3，3，3-六氟-2-丙醇(滴加时间30分钟)。滴完后，续搅30分钟，加入25.5g(0.85mol)低聚甲醛，移掉冷浴，室温搅拌混合物6小时。反应完后，降温至-5℃，滴加200ml 6N盐酸和200ml水，搅拌1小时后静置。分离有机相(下层)，得106.6g无色液体，收率为88.1％，采用气相色谱分析其纯度为98.2％。
实施例7
1000ml干燥三口瓶中加入75.0g(0.56mol)无水AlCl3和48.0g(1.12mol)LiCl，搅拌冷至-5℃，滴加59.2ml(0.56mol)1，1，1，3，3，3-六氟-2-丙醇(滴加时间25分钟)。滴完后，续搅30分钟，加入15.0g(0.65mol)低聚甲醛，移掉冷浴，室温搅拌混合物6小时。反应完后，降温至-5℃，滴加200ml 5N盐酸和150ml水，搅拌1小时后静置。分离有机相(下层)，得107.7g无色液体，收率为88.9％。气相色谱分析其纯度为98.5％。
实施例8
1000ml干燥三口瓶中加入87.0g(0.66mol)无水AlCl3搅拌冷至-10℃，滴加20.6ml(0.2mol)1，1，1，3，3，3-六氟-2-丙醇(滴加时间10分钟)。然后滴加60.2ml(0.5mol)二氯亚砜。滴完后，续搅30分钟，加入30.0g(1.0mol)低聚甲醛，移掉冷浴，室温搅拌混合物8小时。反应完后，降温至-5℃，滴加150ml 6N盐酸和200ml水，搅拌1小时后静置。分离有机相(下层)，得38.0g无色液体，收率为88.3％，采用气相色谱分析其纯度为98.8％。
实施例9
1000ml干燥三口瓶中加入134.0g(1.0mol)无水AlCl3和240.6ml(2.02mol)二氯亚砜，搅拌冷至-5℃，滴加20.5ml(0.20mol)1，1，1，3，3，3-六氟-2-丙醇(滴加时间10分钟)。滴完后，续搅30分钟，加入25.0g(0.84mol)低聚甲醛，移掉冷浴，室温搅拌混合物7小时。反应完后，降温至-5℃，滴加250ml 5N盐酸和150ml水，搅拌1小时后静置。分离有机相(下层)，得37.8g无色液体，收率为88.0％。气相色谱分析其纯度为99.1％。
实施例10
1000ml干燥三口瓶中加入7.5g(0.06mol)FeCl3和86.5g(0.65mol)无水AlCl3，搅拌冷至-5℃，滴加60.0ml(0.56mol)1，1，1，3，3，3-六氟-2-丙醇(滴加时间30分钟)。滴完后，续搅30分钟，加入25.5g(0.84mol)低聚甲醛，移掉冷浴，室温搅拌混合物5小时。反应完后，降温至-5℃，滴加250ml 5N盐酸和150ml水，搅拌1小时后静置。分离有机相(下层)，得105.7g无色液体，收率为87.3％。气相色谱分析其纯度为98.8％。