李华新,闫宗刚,吴盛均,陈彩艳,宋烨玲
(南通宝凯化工有限公司,江苏 南通 226221)
2,2-二氟乙醇是一种重要的含氟中间体,分子式为C2H4F2O,沸点95.5℃。常温下是有醇气味的无色液体,能溶于水、酸、乙醇和乙醚等溶剂。二氟乙醇的酸性和苯酚相当。二氟乙醇性质稳定,蒸馏时不分解[1]。二氟乙醇是有机合成中间体,可用作杀虫剂和除草剂。
二氟乙醇的制备方法有很多,主要分为以下几种:
目前,金属氢化物还原法主要是以硼氢化钠为还原剂,还原含氟羟酸、含氟酰氯及含氟羟酸酯。硼氢化钠(NaBH4)是一种常见的络合金属氢化物还原剂,在化学反应中有着很高的选择性,而且在碱性水溶液中应用,操作安全[2]。它可以将醛和酮还原为醇,反应条件温和。
酯加氢制取相应的醇是化工生产中十分重要的合成路线,具有原料易得、三废排放低、操作简单等优点。
碱催化酯交换法是以1-溴-2,2-二氟乙烷或者1-氯-2,2-二氟乙烷为原料,通过与羟酸盐反应生成含氟酯,再在碱催化剂作用下与醇进行酯交换反应制得二氟乙醇的方法。
试剂:二氟乙烯、水、固体磷酸催化剂、H-Beta分子筛催化剂。
仪器:浆态床反应器,气相色谱仪。
将一定量的催化剂在500℃下处理3 h,投入到浆态床反应器内,浆态床反应器的转速在400~1000 r/min。通入20 g的水到反应器内,升高温度至200℃~250℃,增加压力3~6 MPa。然后将二氟乙烯通入到反应器内,与水接触反应3~6 h。反应完全后冷却,未反应的二氟乙烯可以重复利用。对剩下的物质进行精馏得到二氟乙醇。二氟乙烯的转化率为85%,二氟乙醇的选择性达92.6%。
2.3.1 反应器转速对二氟乙醇收率的影响
当反应温度为210℃,反应压力为3 MPa时,考察反应器的转速对二氟乙醇收率的影响,结果如表1所示。
从表1可以看出,随着转速的增加,二氟乙醇的收率呈先增加后降低的变化规律,在转速为800 r/min时,二氟乙醇的收率达到最大。
表1 转速对二氟乙醇收率的影响
2.3.2 反应温度对二氟乙醇收率的影响
当转速为800 r/min,反应压力为3 MPa时,反应温度对二氟乙醇收率的影响,结果如表2所示。
表2 反应温度对二氟乙醇收率的影响
从表2可以看出,反应温度在200℃~230℃时,收率随着温度的升高呈上升趋势,在230℃时收率最大。之后随着温度升高,收率趋于平稳。所以当温度为230℃时,二氟乙醇的收率最大。
2.3.3 反应压力对二氟乙醇收率的影响
当反应温度230℃,反应转速为800 r/min时,反应时间对二氟乙醇收率的影响,结果如表3所示。
表3 反应时间对二氟乙醇转化率的影响
从表3可以看出,反应时间达到5 h时,收率达到92.3%,为最大值。之后随着反应时间的延长,二氟乙醇的收率基本上没有变化。
以二氟乙烯为原料,采用高温高压加成的方法生成二氟乙醇,该反应的最佳条件为:浆态床反应器的转速为800 r/min,反应温度为230℃,反应时间为5 h,此时二氟乙醇的收率最大,达92.6%。