2,3，3-三氟丙烯酸甲酯的制备与应用

金杭丹，徐卫国，戴佳亮（浙江省化工研究院有限公司，浙江　杭州　310023）

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2,3，3-三氟丙烯酸甲酯的制备与应用

金杭丹，徐卫国，戴佳亮
（浙江省化工研究院有限公司，浙江杭州310023）

总结了2，3，3-三氟丙烯酸甲酯的制备方法及其应用研究。

2，3，3-三氟丙烯酸甲酯；MTFA；制备；应用

0　前言

2，3，3-三氟丙烯酸甲酯，英文名 methyl 2，3，3-trifluoroacrylate（以下简称MTFA），CAS号392-41-5，分子式C4H3F3O2，分子量140，密度1，326 g/cm3，沸点 85℃～86℃，闪点16.4℃。MTFA作为有机中间体，可制备数量众多的有机化合物，也可与α-烯烃共聚形成高分子化合物。结构如下所示：

1　制备

1.1以CFI=CF2为原料

在高压釜中加入氯化锂和锌粉，加热，通入CO2保压至反应完成。然后边搅拌边加入DMF和1，2，2-三氟-1-碘乙烯，反应完毕后，将高压釜压力降至大气压终止反应。将得到的混合物除去锌粉，加入甲基碘，将所得混合物再次置于高压釜中加热反应，反应完毕后进行蒸馏，得到MTFA，产率40%[1]。

1.2以CF2=CFCF3为原料

在氢氧化钾的甲醇溶液中鼓入CF2=CFCF3，再加入乙醇，分离下层溶液，得到CF3CFHCF2OCH3。将该醚缓慢加入到浓硫酸中，反应完后，将混合物倒入碎冰中，分离下层溶液，洗涤，蒸馏，得到CF3CFHCOOCH3，在600℃～800℃通过氯化钾颗粒脱氟化氢转化为不饱和酯MTFA[2-3]。

1.3以CF2=CFCF2OSO2F为原料

将CF2=CFCF2OSO2F（3a）和Br2反应，持续红外灯照射，反应完毕后，去除过量的溴，得到3b。在烧瓶中加入KF、甘醇二甲醚溶液和3b，反应回流，再加入甲醇反应，得到3c。向锌粉、碘和（CH3OCH2CH2）2O 的 混 合 物 中 加 入 3c和（CH3OCH2CH2）2O的混合物，发生放热反应，将反应混合物蒸馏得到MTFA[4]。

上述3c消除反应得到MTFA也可采用电解法对3c进行选择性脱溴制备MTFA。电解槽阴极：浸渍石墨，初电解液：丙酮、酸式硫酸四丁基铵、3c，温度：30℃～35℃，电流密度：42 mA/cm2，端电压：40～32 V，电流消耗：3.57 Ah，最终电解得到MTFA，收率73.4%。

1.4以HCF2CF2CH2OH为原料

由2，2，3，3-四氟丙醇（4a）和烷基锂反应，得到2，3，3，-三氟烯丙醇4b。将溴加入到4b的CH2Cl2溶液中，将混合物加热，反应得到4c，收率62%。向4c的乙酸溶液中加入KMnO4、NaHSO3和H2SO4溶液，反应得到4d，收率51%。将4d的干燥甲醇溶液和浓硫酸的混合液加热回流，得到4e，收率76%。在搅拌下向4e的乙醚溶液中加入锌粉、乙醚和对苯二酚晶体的混合物溶液，温和放热反应1 h后，将混合物抽真空蒸馏两次，得到MTFA，收率85%[6]。

1.5以CF2ClCFClCCl3为原料

在烧瓶中加入CF2ClCFClCCl3，30%发烟硫酸和汞，反应完毕后将反应混合物蒸馏，得到馏出液。馏出液加入到甲醇中并冷却，加水分离，下层液用水冲洗得到CF2ClCFClCOOCH3。然后，将所得液体滴加至丙酮中，反应后静置，下层液用水稀释，再分离下层液用水冲洗并干燥，得到MTFA[7]。

1.6 以CF3-CFI-COOCH3为原料

将锌粉、CF2Br-CFClBr和苄腈加入到玻璃烧瓶中，加热该混合物，锌开始活化后滴加CF3CFICOOCH3。反应结束后，在真空下除去挥发性组分，然后将馏出物进行分馏，得到无色液体MTFA，收率约80%[8]。

此外，以CF3CFBrCOOCH3为原料，得到MTFA，收率约55.5%。

1.7以FOCCF2CF2COOCH3为原料

在不锈钢流化床反应器内装入玻璃珠，通入N2，加热流化床，将全氟丁二酰氟单甲酯通入反应器中，进行裂解反应。反应中，反应物的流速为2.7 cm/s，保留时间为9 s，流化床出口以-78℃冷井收集产物。气相色谱分析得到全氟丁二酰氟单甲酯转化率89%，目标产物MTFA选择性75%，副产物二甲基全氟琥珀酸和全氟琥珀酸酐的选择性分别为21%和4%[9]。

2　应用

2.1有机合成

2.1.1制备1-甲氧羰基七氟环丁烷

1973年，England等人[3]发表了MTFA和四氟乙烯制备1-甲氧羰基七氟环丁烷5的方法。在密封的卡里乌斯管中加入MTFA的四氟丙酸甲酯溶液、四氟乙烯、柠檬烯和吩噻嗪，加热，回收得到沸点高于室温的化合物，分离得到化合物9。

2.1.2制备γ-酮酯化合物

1978年，Shendrik等人 发表了MTFA和醛光化学诱导反应制备γ-酮酯化合物的方法。液相反应法：在12℃～15℃用高压紫外灯照射醛和MTFA的混合物，反应完毕后，用水洗涤混合物，无水硫酸镁干燥，蒸馏分离，得到γ-酮酯化合物6a～6c，收率为49%～73%。

气相反应法：在反应烧瓶中加入丁醛和MTFA，100℃下用高压紫外灯照射。丁醛和MTFA反应完后，将反应容器冷却，用乙醚混合。在蒸馏过程中，于65℃～85℃/1.33 kPa条件下收集到部分含有化合物（6c～6g）的混合物，蒸馏残余物中大多是调聚产物。产物（6c～6g）通过制备气相色谱分离，收率为2%～66%。

2.1.3制备二烯二甲酯化合物

2011年，Hajduch等人[11]发表了关于2，3，3-三氟丙烯酸甲酯的β，β’-耦合反应。三氟丙烯酸甲酯能与二烷（芳）基铜锂通过氟化取代C-3位或C-C偶联，得到相应的烷基（芳基）取代产物，反应产物取决于铜锂试剂上的烷基或芳基取代基。如以二甲基铜锂为试剂时，得到 （Z，Z）-2，3，4，5-四氟-2，4-己二烯二甲酯。而以其他金属试剂如甲基碘化镁或甲基锂为催化剂时，得到产物成分复杂。

2.1.4制备芳香三氮烯化合物

2013年，Hafner等人[12-13]发表了关于芳香三氮烯化合物的制备方法。在烧瓶中加入苯胺衍生物 7a、THF、BF3·OEt2溶液和亚硝酸异戊酯，搅拌。滤出沉淀物，并倾倒至含有i-Pr2NH的THF-吡啶混合液，搅拌并加热。萃取、干燥、纯化，得到7b，收率74%。向7b中加入AgF，将反应容器封闭，在氩气氛下加入MTFA。将悬浮液加热，搅拌，然后冷却至室温并加入EtOAc，将粗产物用快速柱色谱法（硅胶）纯化，得到芳香三氮烯氟化酯7，收率38%。

2.1.5制备特窗酸衍生物

2002年，Paleta等人[14]研究发现，烷氧基烷基与MTFA进行自由基加成时，1，3-氢会自由转换形成二级烷氧基烷基自由基R1R2CH-O-CH·-CH3，但不会形成三级烷氧基烷基自由基R1R2C·-O-CHR3R4。该反应在石英比色管中进行，载入MTFA和醚类化合物，中等电压的紫外灯照射直至氟代丙烯酸酯转化率达到95%，经萃取、处理得到产物8a和8b。

2014年，该研究组[15-16]发表了一种与上述相同原理制备特窗酸和抗坏血酸衍生物的方法，特窗酸衍生物具有抗菌、抗氧化、抗肿瘤、抗炎等多种生物活性[17]。其制备方法如下：将MTFA和醇（R2=H）或醚（R2=烷基）9a加入到紫外比色皿中，再加入过氧化二苯甲酰 （DBP）和偶氮二异丁腈（AIBN），加热，得到羟基酯9b和醚酯9c/9d。羟基酯9b和对甲苯磺酸一水合物在甲苯中回流，直至9b完全转化。蒸发甲苯，蒸馏纯化，再脱氢氟化，得到二氢呋喃酮9e。9e和二乙醚、三乙胺的混合物搅拌反应脱HF，得到呋喃酮9。

2.2聚合反应

观察两组咳嗽、呼吸困难、肺部哮鸣音等消失时间、住院时间以及临床疗效。疗效判定分为显效：患儿临床症状、肺部体征显著改善或消失，PEF%大于80%；有效：患儿临床症状、肺部体征有所改善，PEF%在60%～79%；无效：未达到上述标准，甚至严重。总有效率＝（显效+有效）/总例数×100%。

2，3，3-三氟丙烯酸甲酯具有一个全氟乙烯基和一个可水解的酯基，是一个难均聚而易共聚制备含氟聚合物的单体。

2.2.1制备交替共聚物

1980年，Matsuda等人[18-19]发表了MTFA和丙烯制备共聚物的方法。将等量MTFA和丙烯加入不锈钢高压釜中，室温下，用60Co源γ射线照射，除去未反应的MTFA单体，真空下干燥，得到MTFA和丙烯的共聚物。25℃时在6 Mrad的辐射下，由等摩尔单体组成的共聚物平均分子量为6.5×104。

1984年，Tabata等人[20]发表了MTFA和碳酸亚乙烯酯（vinylene carbonate，VCA）制备共聚物的方法。在玻璃安瓿瓶中加入等量MTFA和VCA，用60Co源γ射线照射安瓿瓶。将反应混合物倒入甲醇溶液中以沉淀共聚物，随后减压过滤并干燥，得到共聚物VCA-共-MTFA，呈白色粉末状。该共聚物可溶于丙酮、四氢呋喃和DMF，但不溶于水、甲醇和苯，其特性粘度为0.086 dL/g（30℃，DMF溶液）。

2.2.2制备无规共聚物

2003年，Souzy等人[21]发表了制备含氟无规共聚物的方法。含氟聚合物具有优异的性能，如热稳定性、化学惰性、折射率、耐氧化等，应用与高科技相关领域：航天、微电子、工程、化工、汽车等行业。其制备方法如下：哈氏高压釜中加入引发剂、MTFA、1，1，1，3，3-五氟丁烷和偏二氟乙烯（vinylidene fluoride，VDF），然后加热高压釜。反应结束后，将高压釜冷却至室温，经处理得到无规共聚物，呈白色粉末状。

2.3其他应用

2.3.1制备离子交换膜

2.3.2用作药物制剂

2002年，Philippe等人[23]发明了一种用于吸入的稳定药物气雾剂制剂，该制剂包含活性物质、气雾剂推进剂、极性氟化分子和赋形剂。生物活性剂可选自任何治疗或诊断剂，推进剂是HFA134a或HFA227或它们的混合物，极性氟化分子选择包含含氧基团、带有一个短碳链的直链化合物，如2，3，3-三氟丙烯酸甲酯。

3　展望

2，3，3-三氟丙烯酸甲酯作为含氟羧酸酯具有良好的物理、化学和生物性能，不仅是制备脂类化合物的重要中间体，也是用于合成医药和农业化学品、聚合物的重要原料。

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Synthesis and Applications of Methyl 2，3，3-Trifluoroacrylate

JIN Hang-dan，XU Wei-guo，DAI Jia-liang
（Zhejiang Chemical Industry Research Institute Co.，Ltd.，Hangzhou，Zhejiang 310023，China）

It was basically summarized the synthesis and applications of methyl 2，3，3-trifluoroacrylate. Keywords:methyl 2，3，3-trifluoroacrylate;preparation;application

1006-4184（2016）4-0001-06

2016-01-16

金杭丹（1990-），女，浙江杭州人，助理工程师，主要从事含氟精细化学品研究开发工作。

E-mail:jinhangdan@sinochem.com。