具体实施方式

下面将结合实施例对本发明作进一步说明。

一、一种含氟单体2,2,4,5-四(三氟甲基)-1,3-二氧杂环戊烯的制备方法

步骤1：D-(-)-酒石酸二乙酯(1)的羟基在含有溴化氢的冰醋酸溶液作用下发生溴代 反应，得到(2S,3S)-2-溴-3-羟基琥珀酸二乙酯(2)；步骤1中反应在常温下进行7h～8h，D-(-)-酒石酸二乙酯与溴化氢的摩尔比为1：(11～13)，反应方程式如下：

步骤2：(2S,3S)-2-溴-3-羟基琥珀酸二乙酯(2)在碳酸盐作用下发生消除反应得到(2S,3S) -环氧乙烷-2,3-二乙酸二乙酯(3)；步骤2中采用丙酮作为溶剂，碳酸盐为碳酸钾，反应在冰 盐浴或冰水浴的条件下进行3h～5h，(2S,3S)-2-溴-3-羟基琥珀酸二乙酯和碳酸钾的摩尔比为 1：(6～7)，反应方程式如下：

步骤3：(2S,3S)-环氧乙烷-2,3-二乙酸二乙酯(3)的醚键在四丁基溴化铵催化下，与六 氟丙酮三水化合物发生加成反应，得到(4S，5R)-乙基-5-((乙基过氧)甲基)-2,2-二(三 氟甲基)-1,3-二氧戊环-4-乙酸酯(4)；步骤3中反应在120℃～130℃条件下，反应23h～25h， (2S,3S)-环氧乙烷-2,3-二乙酸二乙酯与六氟丙酮三水化合物的摩尔比为1：(1～2)，反应方 程式如下：

步骤4：(4S，5R)-乙基5-((乙基过氧)甲基)-2,2-二(三氟甲基)-1,3-二氧戊环-4-乙酸酯(4)的酯基发生水解反应得到(4S，5S)-2,2-二(三氟甲基)-1,3-二氧戊环-4,5-二乙酸(5)；步骤4中以甲醇水溶液作为溶剂，氢氧化钠为水解试剂，将反应体系加热至75℃ ～90℃，并回流反应0.5h～1.5h，(4S，5R)-乙基5-((乙基过氧)甲基)-2,2-二(三氟甲基) -1,3-二氧戊环-4-乙酸酯与氢氧化钠的摩尔比为1：(2～3)，反应方程式如下：

步骤5：(4S，5S)-2,2-二(三氟甲基)-1,3-二氧戊环-4,5-二乙酸(5)与氟化物发生氟 化反应得到2,2,4,5-四(三氟甲基)-1,3-二氧杂环戊烷(6)；步骤5中氟化物为双(2-甲氧基 乙基)氨基三氟化硫，两者混合后加热至80℃～90℃，反应48h～50h，(4S，5S)-2,2-二(三 氟甲基)-1,3-二氧戊环-4,5-二乙酸(化合物5)与氟化物的摩尔比为1：(2～4)，反应方程式 如下：

步骤6：2,2,4,5-四(三氟甲基)-1,3-二氧杂环戊烷(6)与氯气反应得到4,5-二氯-2,2,4,5- 四(三氟甲基)-1,3-二氧杂环戊烷(7)；步骤6中反应在120℃～130℃条件下进行，通入氯 气直至2,2,4,5-四(三氟甲基)-1,3-二氧杂环戊烷完全反应，反应方程式如下：

步骤7：4,5-二氯-2,2,4,5-四(三氟甲基)-1,3-二氧杂环戊烷(7)与锌和氯化锌的混合物 反应得到2,2,4,5-四(三氟甲基)-1,3-二氧杂环戊烯(8)。步骤7中以N-甲基吡咯烷酮为溶 剂，反应在80℃～100℃条件下反应10h～14h，4,5-二氯-2,2,4,5-四(三氟甲基)-1,3-二氧杂环 戊烷和锌元素的摩尔比为1：(0.008～0.015)，反应方程式如下：

在对现有含氟单体的合成工艺进行深入研究后，本发明对含氟单体的合成路线进行了新 的规划，使整个反应路线更加简洁明了，采用D-(-)-酒石酸二乙酯作为起始原料，经过溴 代反应使溴元素替代碳链上的一个羟基，并经过消除反应和加成反应使中间体逐步形成五元 环的酯，然后使酯基进行水解得到酸，在与氟化物反应后使羧基转变为三氟甲基，最后通过 加成反应得到含氟单体2,2,4,5-四(三氟甲基)-1,3-二氧杂环戊烯。本发明所采用的原料以及 各种反应试剂都廉价易得，从根本上降低了含氟单体的生产成本，并且，各中间体的反应条 件都较为温和，操作简单，反应过程容易控制，产物收率高，对环境污染小，非常适合工业 化生产的应用。

二、实施例的制备

实施例1：

第一步：(2S,3S)-2-溴-3-羟基琥珀酸二乙酯(化合物2)的制备

将D-(-)-酒石酸二乙酯(化合物1)(6.1857g,30mmol)于0℃下滴加含溴化氢的冰醋 酸溶液(溴化氢的质量分数为33％，18.51mL)，滴加完毕后，继续搅拌15min。反应体系在室温搅拌7.5h，加水100mL，水相用乙醚(4×75mL)萃取，合并有机相，饱和食盐水(50mL) 洗涤，水(2×50mL)洗，无水Na₂SO₄除去有机相中的水，减压蒸馏除去乙酸乙酯，得到粗 产品。将粗产品于无水乙醇(150mL)中，滴加含33％溴化氢的冰醋酸溶液(4mL)，回流12.5h， 反应结束。

收集到5.4223g粗品(2S,3S)-2-溴-3-羟基琥珀酸二乙酯含量75％，33％溴化氢的冰醋酸 溶液含量2％，其他含量23％，收率达70％。

第二步：(2S,3S)-环氧乙烷-2,3-二乙酸二乙酯(化合物3)的制备

将化合物2(268.9mg,1mmol)于无水丙酮(10mL)中，0℃下缓慢加入碳酸钾(848.7mg, 6.15mmol)，冰水浴搅拌3h，反应结束。

收集到230mg粗品(2S,3S)-环氧乙烷-2,3-二乙酸二乙酯含量98％，碳酸钾含量0.5％， 丙酮含量1％，其他含量0.5％，收率达92％。

第三步：(4S，5R)-乙基-5-((乙基过氧)甲基)-2,2-二(三氟甲基)-1,3-二氧戊环-4- 乙酸酯(化合物4)的制备

将化合物3(125.5mg,0.67mmol)、四丁基溴化铵(4.5mg，0.0014mmol)、六氟丙酮三水 化合物(151.8mg,0.69mmol)置于50mL聚四氟乙烯内衬的高压釜中，125℃下反应23h，反应结束。

收集到90mg粗品(4S，5R)-乙基-5-((乙基过氧)甲基)-2,2-二(三氟甲基)-1,3-二氧戊环-4-乙酸酯含量75％，四丁基溴化铵含量0.1％，其他含量39.9％，收率达72％。

第四步：(4S，5S)-2,2-二(三氟甲基)-1,3-二氧戊环-4,5-二乙酸(化合物5)的制备

将化合物4(34.7mg,0.098mmol)溶于甲醇：水(v:v＝1:1,40mL)混合溶液中，向其中滴 加去离子水(6mL)溶解NaOH固体(8.1mg,0.2009mmol)的溶液，在80℃下回流1h。用2mol/L盐酸调节水相pH＝2，水相用乙酸乙酯(3×40mL)萃取，合并有机相。加水(50mL)， 滴加饱和碳酸钠水溶液调节水相pH至8～9，静置分层，取水相。用2mol/L盐酸调节水相 pH＝2，水相用乙酸乙酯(3×40mL)萃取，合并有机相。

收集到30mg粗品(4S，5S)-2,2-二(三氟甲基)-1,3-二氧戊环-4,5-二乙酸含量82％，甲 醇含量10％，氢氧化钠含量0.5％，盐酸含量0.5％，其他含量7％，收率达76％。

第五步：2,2,4,5-四(三氟甲基)-1,3-二氧杂环戊烷(化合物6)的制备

将化合物5(101mg,0.339mmol)和双(2-甲氧基乙基)氨基三氟化硫(165mg,0.746mmol) 置于25mL聚四氟乙烯内衬的高压釜中，85℃下反应48h，反应结束。

收集到89mg粗品2,2,4,5-四(三氟甲基)-1,3-二氧杂环戊烷含量78％，双(2-甲氧基乙 基)氨基三氟化硫含量5％，其他含量17％，收率达71％。

第六步：4,5-二氯-2,2,4,5-四(三氟甲基)-1,3-二氧杂环戊烷(化合物7)的制备

将氯气通入干燥的化合物6(82mg，0.24mmol)中，用日光灯在120℃～130℃条件下照 射，直至化合物6完全反应。

收集到100mg粗品4,5-二氯-2,2,4,5-四(三氟甲基)-1,3-二氧杂环戊烷含量99％，氯气 1％，收率达100％。

第七步：2,2,4,5-四(三氟甲基)-1,3-二氧杂环戊烯(化合物8)的制备

将化合物7(68mg,0.21mmol)于N-甲基吡咯烷酮(1mL)中，加Zn:ZnCl₂(m:m＝1:1,0.14mg)，90℃搅拌12h，反应结束。

收集到63mg粗品2,2,4,5-四(三氟甲基)-1,3-二氧杂环戊烯含量90％，N-甲基吡咯烷酮 含量2％，其他含量8％，收率达85％。

采用与实施例1相同的制备方法，根据表1的原料进行制备，得到实施例2～6。

表1

采用本发明所述方法制备得到的实施例1～6，产品含量均在90％以上，产品纯度高，能 够直接用于含氟聚合物的合成。在制备过程中，各中间体的收率较高，且获得的中间体纯度 高，几乎没有副产物，每步反应过程容易控制，非常适合工业化生产。

三、产物验证

以实施例1为例，采用ESI-MS和GC/MS对反应过程中的中间体化合物进行检测，结果 如下表。

表2

从表2可以看出，在制备过程中能够制备得到所需的中间体化合物，并且，中间体化合 物的纯度很高，有利于下一步反应的进行，能够确保最终得到所述含氟单体。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领 域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本 技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。