Способ получения гексафторизопропанола

Изобретение относится к способу получения гексафторизопропанола, который используют в качестве растворителя ряда полимерных материалов, как ценный эмульгатор и в качестве исходного сырья для получения севофлурана - анестетика нового поколения. Способ включает восстановление гексафторацетона восстановителем. При этом восстановлению подвергают тригидрат гексафторацетона с использованием в качестве восстановителя гидразин-гидрата при мольном соотношении тригидрата гесафторацетона и гидразин-гидрата 1:(1,1-1,5) с последующим введением пероксида водорода в виде 36-50% раствора. Предлагаемое изобретение позволяет получить с высоким выходом чистый целевой продукт дешевым и простым способом.

 

Изобретение относится к способу получения фторированных вторичных спиртов, а именно к способу получения гексафторизопропанола (ГФИП). ГФИП используют в качестве растворителя ряда полимерных материалов, например поливинилкарбоксилата, как ценный эмульгатор, в качестве исходного сырья для получения севофлурана - анестетика нового поколения.

Известные способы получения ГФИП основаны на каталитическом восстановлении гексафторацетона (ГФА).

В случае газофазного процесса восстановителем является водород. В качестве катализаторов используют палладий (FR 2027172, опубл. 28.11.1969, US 3702872, опубл. 14.11.1972).

Использование в газофазных процессах в качестве катализатора никеля позволяет получать ГФИП со 100%-ной селективностью (US 4467124, опубл. 21.08.1984, GB 2073181 опубл. 14.10.1981), однако требует очень высокой степени очистки исходного ГФА, т.к. иначе происходит быстрое отравление катализатора.

Кроме того, недостатком данных способов является их взрывоопасность и дороговизна.

При жидкофазном восстановлении в качестве доноров водорода выступают соответствующие спирты или эфиры, а катализаторами служат гидроксиды или соли щелочных или щелочноземельных металлов (US 3356742, опубл. 21.08.1984).

Недостатком всех жидкофазных способов восстановления гексафторацетона является необходимость осуществления реакции в автоклаве при относительно высоких температурах для получения высокого выхода продукта.

Наиболее близким к предложенному способу является способ получения гексафторизопропанола путем восстановления гексафторацетона боргидридом натрия в среде диметилового эфира диэтиленгликоля (SU 138604, опубл. 1961).

Недостатком этого способа является необходимость использования дорогих реагентов, требующих предварительной очистки для получения продукта. Кроме того, способ довольно сложен, т.к. требует отделения непрореагировавшего гексафторацетона от продукта и двойной перегонки ГФИП. Способ не позволяет получать большие количества ГФИП.

Задачей изобретения является создание нового способа получения гексафторизопропанола, лишенного вышеуказанных недостатков.

Технический результат заявленного способа заключается в

- удешевлении способа за счет возможности использования дешевых и легкодоступных реактивов без специальной обработки и очистки;

- упрощении способа за счет исключения необходимости разделения непрореагировавшего ГФА и нецелевых продуктов реакции и ГФИП и исключения двойной перегонки ГФИП;

- получении более чистого продукта-сырца ГФИП;

- возможности получения больших количеств ГФИП.

Для достижения указанного технического результата в способе получения гексафторизопропанола путем восстановления гексафторацетона восстановителем восстановление осуществляют с использованием в качестве восстановителя гидразина с последующим введением пероксида водорода.

В качестве исходных веществ используют более дешевые тригидрат гексафторацетона и гидразин-гидрат и поддерживают мольное соотношение гесафторацетона и гидразина равным 1:(1,1-1,5).

Предпочтительно пероксида водорода использовать в виде 36-50% раствора пероксида водорода.

Сущность способа заключается в следующем.

Гидразин взаимодействует с карбонильными соединениями с образованием производного алкилзамещенного производного гидразина.

Для ГФА реакцию можно описать следующим уравнением (I):

Образовавшееся промежуточное соединение взаимодействует с пероксидом водорода по реакции (2):

Процесс можно проводить в обычной колбе, используя в качестве исходных соединений тригидрат ГФА и гидразин-гидрат. Образующаяся в результате реакции (2) вода позволяет осуществлять способ с исходными соединениями в виде гидратов без дополнительной очистки, что значительно упрощает и удешевляет способ. Используемые в предложенном способе реагенты сами полностью разлагаются на легко удаляемые вещества, такие как азот и вода, что исключает необходимость разделения продуктов реакции и позволяет получать более чистый ГФИП-сырец.

Можно поддерживать практически любое соотношение тригидрата гесафторацетона и гидрата гидразина. Однако целесообразно использовать тригидрат гесафторацетона и гидразин-гидрат в соотношении, равном 1:(1,1-1,5).

Если соотношение тригидрата гесафторацетона и гидразина меньше 1:1,1, то снижается выход целевого продукта из-за нехватки восстановителя, если соотношение тригидрата гесафторацетона и гидразина больше, чем 1:1,5, то возникает нехватка перекиси водорода, что также снижает выход продукта.

Способ возможно осуществлять при использовании пероксида водорода любой концентрации, однако при обработке пероксидом водорода с концентрацией ниже 36% снижается скорость процесса окисления, а использование пероксида с концентрацией выше 50% увеличивает опасность взрыва при проведении реакции.

Способ осуществляют следующим образом.

Пример 1. В четырехгорлую колбу объемом 2 л, снабженную механической мешалкой, термометром, капельной воронкой и дефлегматором с насадкой Вюрца и нисходящим холодильником с приемником, который охлаждается сухим льдом, и соединенным с холодильником глубокого охлаждения (-70°С) и склянкой Тищенко на выходе (для контроля за газовыделением), помещают 225,3 г гидразин-гидрата (4,5 моль гидразина) и при перемешивании в течение 30 минут осторожно по каплям добавляют 660 г гексафторацетон-тригидрата (3 моль гексафторацетона). Мольное соотношение гесафторацетона и гидразина составляет 1:1,5. Наблюдается рост температуры реакционной массы до 60°С. После прибавления всего ГФА реакционную массу выдерживают в течение 20 минут при температуре 60°С при постоянном перемешивании. Затем осторожно, по каплям (˜1 капля в сек) прибавляют 347 г (4,9 моль) 50%-ной перекиси водорода. При этом наблюдается вспенивание реакционной массы, повышение температуры и выделение газа азота в склянке Тищенко. При температуре 85-90°С начинает отгоняться продукт. После добавления всей перекиси продолжают отгонку продукта до конца. Получают продукт с примесью воды чистоты ˜83%. После ректификации получают 409 г (2,43 моль) ГФИП, чистота 99,9%. Выход продукта составляет 81%.

Пример 2. В четырехгорлую колбу объемом 2 л, снабженную механической мешалкой, термометром, капельной воронкой и дефлегматором с насадкой Вюрца и нисходящим холодильником с приемником, который охлаждается сухим льдом, и соединенным с холодильником глубокого охлаждения (-70°С) и склянкой Тищенко на выходе (для контроля за газовыделением), помещают 165,2 г гидразин-гидрата (3,3 моль гидразина) и при перемешивании в течение 30 минут осторожно по каплям добавляют 660 г гексафторацетон-тригидрата (3 моль гексафторацетона). Мольное соотношение гесафторацетона и гидразина составляет 1:1,1. Наблюдается рост температуры реакционной массы до 60°С. После прибавления всего ГФА реакционную массу выдерживают в течение 20 минут при температуре 60°С при постоянном перемешивании. Затем осторожно, по каплям (˜1 капля в сек) прибавляют 360 г (3,8 моль) 36%-ной перекиси водорода. При этом наблюдается вспенивание реакционной массы, повышение температуры и выделение газа азота в склянке Тищенко. При температуре 85-90°С начинает отгоняться продукт. После добавления всей перекиси продолжают отгонку продукта до конца. Получают продукт с примесью воды чистоты ˜83%. После ректификации получают 409 г (2,43 моль) ГФИП, чистота 99,9%. Выход продукта составляет 81%.

Представленные примеры показывают, что способ достаточно прост в осуществлении, он не требует какого-либо разделения непрореагировавшего ГФА и ГФИП перед выделением ГФИП, который отгоняется непосредственно после завершения реакции. Чистота полученного продукта за одну стадию перегонки позволяет получить продукт чистотой 99,9% и практически полностью отделить его от воды.

Способ получения гексафторизопропанола, включающий восстановление гексафторацетона восстановителем, отличающийся тем, что восстановлению подвергают тригидрат гексафторацетона с использованием в качестве восстановителя гидразин-гидрата при мольном соотношении тригидрата гексафторацетона и гидразин-гидрата 1:(1,1-1,5), с последующим введением пероксида водорода в виде 36-50%-ного раствора.