2,2,3,3,4,4,5,5-Октафторпентилизопропилкарбонат и способ его получения

Изобретение относится к области органической химии, а именно к новому фторсодержащему карбонату - 2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентилизопропилкарбонату и к способу его получения. Это соединение может быть использовано в качестве растворителя для проведения реакций как компонент химических композиций для формирования электролитов химических источников тока и смазочных материалов, а также в качестве алкилирующего и ацилирующего реагента.

2,2,3,3,4,4,5,5-Октафторпентилизопропилкарбонат формулы I и способ его получения в литературе не описаны.

Известен изомерный гомолог соединения I - 2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентилэтилкарбонат формулы II, отличающийся тем, что вместо изопропильной группы присутствует этильная, и описаны способы его получения.

Процесс получения 2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентилэтилкарбоната осуществляют путем радикального разложения диэтил-(2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентилокси)метана (Журнал общей химии (1990), 60(11), 2565-8.). В качестве исходного соединения используют предварительно синтезированный ортоэфир, который нагревают в присутствии трет-бутилпероксида. Конверсия составляет 2%. Существенным недостатком способа является необходимость синтеза коммерчески недоступного исходного соединения, которое получают при взаимодействия хлороформа и 2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентанола-1. Кроме того, реакция разложения протекает с образованием нескольких побочных продуктов, что приводит к низким значениям конверсии и выхода. Способ выделения продукта из реакционной массы отсутствует. Температура замерзания составляет -87…-84°С.

Известен способ получения 2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентилэтилкарбоната путем взаимодействия 2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентанола-1 с диэтилкарбонатом (RU 2605604) в присутствии металлического натрия с последующим фракционированием при атмосферном давлении. Выход составляет 22%. Недостатком, ограничивающим использование данного способа для получения 2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентилизопропилкарбоната, является отсутствие коммерчески доступного диизопропилкарбоната, который так же, как и в первом способе, необходимо специально синтезировать.

Задача изобретения - получение нового соединения - 2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентилизопропилкарбоната и разработка простого способа его получения с использованием коммерчески доступных реагентов.

Поставленная задача решена тем, что в способе получения 2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентилизопропилкарбоната 2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентанол-1 сначала обрабатывают изопропилтитанатом при мольном соотношении (5-6):1, а затем - дифенилкарбонатом при мольном соотношении 1:(1,7-1,8) с последующим фракционированием в вакууме масляного насоса. Проведение реакций осуществляют стандартным способом в приборе для перегонки с прямым холодильником. Фракционирование смеси проводят с использованием стандартного прибора для перегонки с прямым холодильником, снабженным дефлегматором, в вакууме масляного насоса. Рекомендуемые условия получения 2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентилизопропилкарбоната установлены опытным путем, а также определяются изложенными ниже представлениями о процессе. Для получения 2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентилизопропилкарбоната используют коммерчески доступные 2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентанол-1, изопропилтитанат и дифенилкарбонат. Использование мольного соотношения 2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентанол-1 : изопропилтитанат : дифенилкарбонат выше 6:1:1,8 приводит к излишнему и неэффективному расходу реагентов и понижению выхода 2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентилизопропилкарбоната. Применение мольного соотношения 2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентанол-1 : изопропилтитанат : дифенилкарбонат ниже 5:1:1,7 неэффективно из-за низкой конверсии реагентов. Фракционирование смеси необходимо проводить в вакууме масляного насоса с использованием дефлегматора, что обеспечивает эффективное разделение компонентов.

Анализ состава и строения 2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентилизопропилкарбоната осуществляют с использованием элементного анализа (элементный анализатор «РЕ 2400», Perkin Elmer), инфракрасной Фурье-спектроскопии (спектрометр «Nicolet 6700», Thermo scientific) и спектроскопии ядерного магнитного резонанса (спектрометр «AVANCE 500», Bruker).

Получение 2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентилизопропилкарбоната иллюстрируется следующими примерами:

Пример 1

Смесь 245 г (1,056 моль) 2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентанола-1 и 50 г (0,176 моль) изопропилтитаната нагревают до прекращения выделения смеси изопропанола и 2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентанола-1. Затем к смеси добавляют 64 г (0,298 моль) дифенилкарбоната (мольное соотношение 2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентанол-1 : изопропилтитанат : дифенилкарбонат 6:1:1,7), нагревают и проводят фракционную перегонку в вакууме масляного насоса. Собирают фракцию, кипящую при 144-148°С/ 12 мм рт.ст. Выход 17,4 г (17%). n²⁰=1,345. Температура замерзания -100…-97°С. Найдено, %: С 33,67; Н 3,11; F 47,34. Для формулы C₈H₁₀F₈O₃ вычислено, %: С 33,98; Н 3,17; F 47,77. Спектр ЯМР ¹Н, ДMCOd₆, м.д.: 1,33 (д, 6Н, CH₃), 4,62 (т, 2Н, OCH₂CF₂), 4,93 (м, 1Н, OCH(СН₃)₂), 6,05 (тт, 1Н, CF₂H). Спектр ИК, см^-1: 2991, 2943, 2883, 1762, 1276, 1177, 1102.

Пример 2

Смесь 204 г (0,88 моль) 2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентанола-1 и 50 г (0,176 моль) изопропилтитаната нагревают до прекращения выделения смеси изопропанола и 2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентанола-1. Затем к смеси добавляют 64 г (0,298 моль) дифенилкарбоната (мольное соотношение 2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентанол-1 : изопропилтитанат : дифенилкарбонат 5:1:1,7), нагревают и проводят фракционную перегонку в вакууме масляного насоса. Собирают фракцию, кипящую при 144-148°С/ 12 мм рт.ст. Выход 12,3 г (12%).

Пример 3

Смесь 245 г (1,056 моль) 2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентанола-1 и 50 г (0,176 моль) изопропилтитаната нагревают до прекращения выделения смеси изопропанола и 2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентанола-1. Затем к смеси добавляют 67,7 г (0,315 моль) дифенилкарбоната (мольное соотношение 2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентанол-1 : изопропилтитанат : дифенилкарбонат 6:1:1,8), нагревают и проводят фракционную перегонку в вакууме масляного насоса. Собирают фракцию, кипящую при 144-148°С/ 12 мм рт.ст. Выход 10 г (10%).

Способ получения прост в исполнении. В нем используют коммерчески доступные соединения, способ позволяет исключить предварительный синтез исходных веществ, не требует сложной аппаратуры и дополнительных вспомогательных устройств. Существенным преимуществом заявляемого способа получения 2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентилизопропилкарбоната являются простота и технологичность процесса получения с меньшим количеством стадий в отличие от известных способов получения изомерных и гомологичных соединений. Заявляемый способ позволяет получать 2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентилизопропилкарбонат на любом промышленном реакторном оборудовании без дополнительных усовершенствований. Дополнительным преимуществом заявляемого способа является возможность регенерации непрореагировавшего 2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентанола и изопропанола, которые снова можно использовать для синтеза 2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентилизопропилкарбоната. 2,2,3,3,4,4,5,5-Октафторпентилизопропилкарбонат может применяться в целевом виде в качестве растворителя для проведения реакций как компонент химических композиций для формирования электролитов химических источников тока и смазочных материалов, а также в качестве алкилирующего и ацилирующего реагента. Использование заявляемого карбоната (формула I) в качестве растворителя имеет преимущество по сравнению с изомерным гомологом - 2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентилэтилкарбонатом (формула II), поскольку температура замерзания 2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентилизопропилкарбоната ниже, чем 2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентилэтилкарбоната.