本發(fā)明涉及用于合成2,2,2-三氟乙硫醇(CF₃CH₂SH)的方法，2,2,2-三氟乙硫醇是用于電子應(yīng)用的有用蝕刻劑。

相關(guān)技術(shù)的討論

氟硫醇化合物2,2,2-三氟乙硫醇，其具有化學(xué)結(jié)構(gòu)CF₃CH₂SH，具有作為各種電子產(chǎn)品的制造中的蝕刻劑和作為各種有機(jī)化合物的合成中的中間體的效用。它在電極表面上生成自組裝單層等中也是有用的。然而，迄今為止還沒(méi)有描述或開(kāi)發(fā)使用易于得到的起始材料合成2,2,2-三氟乙硫醇的商業(yè)上可行的方法。

發(fā)明簡(jiǎn)要概述

本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種用于制造CF₃CH₂SH的方法，該方法包括使以下項(xiàng)進(jìn)行反應(yīng)的步驟：CF₃CH₂X，其中X為選自由鹵離子和甲苯磺酸根(tosylate)組成的組的離去基團(tuán)；與MSH，其中M是堿金屬。例如，X可以為Cl和/或M可以為Na。

該反應(yīng)可在至少一種有機(jī)溶劑，特別是在至少一種極性有機(jī)溶劑如二甲亞砜、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺和/或乙二醇中進(jìn)行。該反應(yīng)可在至少一種相轉(zhuǎn)移催化劑的存在下，特別是四烷基銨鹽如四正丁基溴化銨、甲基三辛基氯化銨以及其混合物存在下進(jìn)行。

反應(yīng)物MSH可以摩爾過(guò)量與CF₃CH₂X進(jìn)行反應(yīng)。例如，可以使每摩爾CF₃CH₂X至少兩摩爾MSH反應(yīng)。在一個(gè)實(shí)施例中，該反應(yīng)可以在約70℃到約110℃范圍內(nèi)的溫度下進(jìn)行。例如，可以使CF₃CH₂X與MSH反應(yīng)持續(xù)從約1小時(shí)至約5小時(shí)的一段時(shí)間。

該反應(yīng)可以在例如加壓容器中，在高于大氣壓的壓力下進(jìn)行。在該CF₃CH₂X與MSH的反應(yīng)過(guò)程中可以另外存在硫化氫(H₂S)。

使CF₃CH₂X與MSH反應(yīng)可以產(chǎn)生反應(yīng)產(chǎn)物混合物，其由CF₃CH₂SH和選自由(CF₃CH₂)₂S₂和(CF₃CH₂)₂S組成的組的至少一種副產(chǎn)物構(gòu)成。在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中，該方法可以另外包括從該反應(yīng)產(chǎn)物混合物中分離CF₃CH₂X的另一步驟和/或另外包括從該反應(yīng)產(chǎn)物混合物中分離該至少一種副產(chǎn)物的另一步驟?？梢允箯脑摲磻?yīng)產(chǎn)物混合物中分離出的該至少一種副產(chǎn)物與氫化劑反應(yīng)以便形成CF₃CH₂SH。

本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例提供了一種用于制造CF₃CH₂SH的方法，該方法包括以下步驟：使CF₃CH₂Cl與摩爾過(guò)量的NaSH在由一種或多種極性有機(jī)溶劑組成的反應(yīng)介質(zhì)中在從約70℃至約110℃的溫度下反應(yīng)持續(xù)從約1小時(shí)至約5小時(shí)的時(shí)間。本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例提供了一種用于制造CF₃CH₂SH的方法，該方法包括以下步驟：使CF₃CH₂Cl與摩爾過(guò)量的NaSH在相轉(zhuǎn)移催化劑的存在下在從約70℃至約110℃的溫度下反應(yīng)持續(xù)從約1小時(shí)至約5小時(shí)的時(shí)間。

本發(fā)明的某些實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明

對(duì)應(yīng)于化學(xué)式CF₃CH₂X(其中X為鹵離子或甲苯磺酸根)的化合物或化合物的混合物在本發(fā)明的方法中被用作起始材料之一。優(yōu)選地，X為Br(溴)或Cl(氯)。此類化合物在本領(lǐng)域中是眾所周知的并且可以使用常規(guī)方法合成或從商業(yè)來(lái)源獲得。例如，該化合物CF₃CH₂Cl是在HCFC-133a名稱下出售的。

該MSH起始材料起親核體HS^-來(lái)源的作用，HS^-與CF₃CH₂X反應(yīng)以便置換鹵離子或甲苯磺酸根X，從而用硫醇官能團(tuán)(-SH)代替該鹵離子或甲苯磺酸根。MSH適當(dāng)是堿金屬硫氫化物，其中M是堿金屬。優(yōu)選地，M是K(鉀)或者，甚至更優(yōu)選Na(鈉)。任何適當(dāng)?shù)腗SH來(lái)源可以用作起始材料。例如，可以使用硫氫化鈉水合物，其很容易以低成本從多個(gè)商業(yè)來(lái)源獲得。如果希望如此，該MSH可以在最初的反應(yīng)混合物中原位產(chǎn)生?？傮w來(lái)說(shuō)，將有利的是使每摩爾CF₃CH₂X至少一摩爾MSH反應(yīng)。在至少某些反應(yīng)條件下，使用相對(duì)于CF₃CH₂X顯著摩爾過(guò)量的MSH可以有助于改善所希望的產(chǎn)物2,2,2-三氟乙硫醇的產(chǎn)率。例如，可以使用每摩爾CF₃CH₂X至少2、至少3、至少4或至少5摩爾MSH。

CF₃CH₂X與MSH起始材料的反應(yīng)可以在一種或多種溶劑(特別是一種或多種有機(jī)溶劑)的存在下進(jìn)行。該一種或多種溶劑可以起到這些起始材料之一或二者在其中溶解的反應(yīng)介質(zhì)的作用。溶劑相對(duì)于這些起始材料的量不被認(rèn)為是關(guān)鍵的并且可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)程序進(jìn)行優(yōu)化。在一個(gè)實(shí)施例中，該溶劑是極性有機(jī)溶劑或極性有機(jī)溶劑的組合。該溶劑可以是非質(zhì)子的，但是在本發(fā)明的其他實(shí)施例中可以使用質(zhì)子溶劑。合適的溶劑的實(shí)例包括，但不限于，亞砜(如二甲亞砜)，酰胺(如二甲基乙酰胺，N-甲基吡咯烷酮和二甲基甲酰胺)，和二醇(如乙二醇)以及它們的組合。在CF₃CH₂X與MSH之間的反應(yīng)完成后，可以通過(guò)蒸餾或其他適當(dāng)?shù)姆椒▽⒃撘环N或多種溶劑從該反應(yīng)產(chǎn)物混合物中回收并再循環(huán)用于該反應(yīng)中來(lái)制造所希望的2,2,2-三氟乙硫醇。可以使該回收的溶劑在這種再使用之前經(jīng)受任何已知或常規(guī)的純化方法。

CF₃CH₂X與MSH起始材料的反應(yīng)可在一種或多種轉(zhuǎn)移催化劑的存在下，特別是四烷基銨鹽如四正丁基溴化銨和甲基三辛基氯化銨以及其混合物的存在下進(jìn)行。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在該MSH與CF₃CH₂X的反應(yīng)過(guò)程中另外存在硫化氫(H₂S)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)硫化氫的存在幫助促進(jìn)生產(chǎn)2,2,2-三氟乙硫醇，相對(duì)于雙-硫化物(bis-sulfide)副產(chǎn)物。所希望的產(chǎn)物CF₃CH₂SH的形成根據(jù)以下反應(yīng)式(1)發(fā)生：

當(dāng)目標(biāo)產(chǎn)物CF₃CH₂SH進(jìn)一步與NaSH反應(yīng)時(shí)，副產(chǎn)物雙-硫化物(CF₃CH₂)₂S的形成根據(jù)以下反應(yīng)式(a)和(b)發(fā)生：

CF₃CH₂S^-Na⁺+CF₃CH₂Cl→(CF₃CH₂)₂S+NaCl (b)

因此，使H₂S存在有助于通過(guò)將(a)中所示的平衡向左側(cè)移動(dòng)防止副產(chǎn)物的形成。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在密封反應(yīng)器中存在足夠的H₂S，使得液體反應(yīng)介質(zhì)上方的H₂S分壓是大于飽和分壓。因此，在密封反應(yīng)器系統(tǒng)中，優(yōu)選地保持H₂S的“頭壓”，其確保該反應(yīng)液體至少是用H₂S完全飽和的并且使得可能的最大H₂S濃度是在溶液中。以這種方式，對(duì)平衡(a)的最大(正)的影響將得以實(shí)現(xiàn)。

將MSH和CF₃CH₂X反應(yīng)物，連同一種或多種溶劑和任選地H₂S或相轉(zhuǎn)移催化劑和任選地H₂S組合在一起并且在有效實(shí)現(xiàn)MSH與CF₃CH₂X之間的反應(yīng)的溫度下加熱一段時(shí)間，由此形成所希望的產(chǎn)物CF₃CH₂SH。在一個(gè)實(shí)施例中，該MSH最初與該一種或多種溶劑或一種或多種相轉(zhuǎn)移催化劑組合以形成反應(yīng)混合物，其中然后通過(guò)任何合適的方法(例如，將CF₃CH₂X以氣體形式鼓泡進(jìn)該反應(yīng)混合物中(表面下))將該CF₃CH₂X引入該反應(yīng)混合物中。在另一個(gè)實(shí)施例中，將溶劑或相轉(zhuǎn)移催化劑引入容器或其他裝置中并冷卻到室溫之下，其中然后將CF₃CH₂X并且然后MSH順序地引入，然后將該反應(yīng)混合物加熱至有效引發(fā)該MSH與CF₃CH₂X之間的反應(yīng)的溫度。典型地，使用高于室溫的反應(yīng)溫度以達(dá)到令人滿意的反應(yīng)速率。例如，可以在從約70℃至約110℃的溫度下加熱該反應(yīng)混合物，雖然也可以根據(jù)反應(yīng)物、溶劑、相轉(zhuǎn)移催化劑、壓力和其他反應(yīng)參數(shù)的選擇使用較低或較高的溫度。從約1小時(shí)至5小時(shí)的反應(yīng)(加熱)時(shí)間典型地足以獲得CF₃CH₂SH的有效產(chǎn)率，但其他的反應(yīng)參數(shù)的選擇可能會(huì)影響最佳反應(yīng)時(shí)間。鑒于CF₃CH₂X反應(yīng)物(當(dāng)X是鹵離子時(shí))和任選的H₂S組分的相對(duì)揮發(fā)性，當(dāng)使用高于室溫的反應(yīng)溫度時(shí)，將通常有利的是在能夠被加壓的容器或其他裝置中進(jìn)行該反應(yīng)。在本發(fā)明的此類實(shí)施例中，在該容器或其他裝置內(nèi)的最大壓力可以范圍從約1至約400psig。本發(fā)明的方法能夠以分批、半連續(xù)或連續(xù)方式進(jìn)行。在該方法的一個(gè)實(shí)施例中，使第一部分的MSH與CF₃CH₂X在第一階段中反應(yīng)，隨后加入第二部分的MSH并且在第二階段中進(jìn)一步反應(yīng)(即，MSH可與CF₃CH₂X部分地或分步地結(jié)合)?？梢詳嚢杌蛞云渌绞綌噭?dòng)該反應(yīng)混合物同時(shí)使MSH與CF₃CH₂X接觸。

作為MSH與CF₃CH₂X之間的上述反應(yīng)的結(jié)果獲得的反應(yīng)產(chǎn)物混合物可以經(jīng)受任何所希望的一個(gè)或多個(gè)純化、中和、分離、分餾和/或回收步驟以分離純化形式的CF₃CH₂SH產(chǎn)物。可以將該反應(yīng)產(chǎn)物混合物的其他組分如可能所希望的再循環(huán)、處置或進(jìn)一步反應(yīng)。例如，該一種或多種溶劑可以被分離并再利用，如任何未反應(yīng)的CF₃CH₂X可能的那樣。在至少某些反應(yīng)條件下，含硫化物的副產(chǎn)物如(CF₃CH₂)₂S₂和/或(CF₃CH₂)₂S可以與所希望的CF₃CH₂SH組合產(chǎn)生。盡管此類副產(chǎn)物對(duì)某些最終用途可能是所希望的，但是在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，將它們用合適的氫化劑處理以便將它們轉(zhuǎn)化成另外量的CF₃CH₂SH。適于將此類硫化物副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的硫醇化合物的氫化劑和條件是本領(lǐng)域中已知的。例如，可以使用在美國(guó)專利號(hào)2,894,991(出于所有目的以其全文通過(guò)引用結(jié)合在此)中描述的Zn/HCl氫化條件。也可以采用催化氫化的方法，例如像在美國(guó)專利號(hào)5,728,887中描述的那些(出于所有目的其各自通過(guò)引用以其全文結(jié)合在此)。

本發(fā)明包括：

1.一種用于制造CF₃CH₂SH的方法，該方法包括使以下項(xiàng)進(jìn)行反應(yīng)的步驟：CF₃CH₂X，其中X為選自由鹵離子和甲苯磺酸根組成的組的離去基團(tuán)；與MSH，其中M是堿金屬。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中X為Cl。

3.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中M為Na。

4.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中該反應(yīng)是在至少一種有機(jī)溶劑中進(jìn)行的。

5.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中該反應(yīng)是在至少一種極性有機(jī)溶劑中進(jìn)行的。

6.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中該反應(yīng)是在選自由以下各項(xiàng)組成的組的至少一種溶劑中進(jìn)行的：二甲基亞砜、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、乙二醇以及它們的組合。

7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該反應(yīng)是在相轉(zhuǎn)移催化劑的存在下進(jìn)行的。

8.如權(quán)利要求1和7中任一項(xiàng)所述的方法，其中該相轉(zhuǎn)移催化劑是四烷基銨鹽。

9.如權(quán)利要求1、7和8中任一項(xiàng)所述的方法，其中該四烷基銨鹽選自由以下各項(xiàng)組成的組：四烷基銨鹽如四正丁基溴化銨、甲基三辛基氯化銨以及它們的混合物。

10.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中使MSH以摩爾過(guò)量與CF₃CH₂X反應(yīng)。

11.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中使每摩爾CF₃CH₂X至少兩摩爾MSH反應(yīng)。

12.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中該反應(yīng)在約70℃至約110℃范圍內(nèi)的溫度下進(jìn)行。

13.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中使CF₃CH₂X與MSH反應(yīng)持續(xù)從約1小時(shí)至約5小時(shí)的一段時(shí)間。

14.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中該反應(yīng)是在高于大氣壓的壓力下進(jìn)行的。

15.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中在該CF₃CH₂X與MSH的反應(yīng)過(guò)程中另外存在H₂S。

16.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中該反應(yīng)是在密封反應(yīng)器中使用存在于液體反應(yīng)介質(zhì)中的CF₃CH₂X和MSH進(jìn)行的并且其中在該密封反應(yīng)器中存在足夠的H₂S使得在該液體反應(yīng)介質(zhì)上方的H₂S分壓是大于飽和分壓。

17.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中使CF₃CH₂X與MSH反應(yīng)產(chǎn)生反應(yīng)產(chǎn)物混合物，其由CF₃CH₂SH和選自由(CF₃CH₂)₂S₂和(CF₃CH₂)₂S組成的組的至少一種副產(chǎn)物構(gòu)成。

18.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，另外包括從該反應(yīng)產(chǎn)物混合物中分離CF₃CH₂X的另一步驟。

19.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，另外包括從該反應(yīng)產(chǎn)物混合物中分離該至少一種副產(chǎn)物的另一步驟。

20.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，另外包括使從該反應(yīng)產(chǎn)物混合物中分離出的該至少一種副產(chǎn)物與氫化劑反應(yīng)以便形成CF₃CH₂SH的另一步驟。

21.一種用于制造CF₃CH₂SH的方法，該方法包括以下步驟：使CF₃CH₂Cl與摩爾過(guò)量的NaSH在由一種或多種極性有機(jī)溶劑組成的反應(yīng)介質(zhì)中在從約70℃至約110℃的溫度下反應(yīng)持續(xù)從約1小時(shí)至約5小時(shí)的時(shí)間。

22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中在該CF₃CH₂Cl與NaSH的反應(yīng)過(guò)程中另外存在H₂S。

在本說(shuō)明書(shū)中，已經(jīng)對(duì)實(shí)施例以使得能夠書(shū)寫(xiě)清楚并且簡(jiǎn)明的說(shuō)明書(shū)的方式進(jìn)行描述，但是所打算的并且將理解的是實(shí)施例可以不同地組合或分離而不脫離本發(fā)明。例如，將理解的是在此所描述的所有優(yōu)選特征適用于在此所描述的本發(fā)明的所有方面。

實(shí)例

實(shí)例1：

本實(shí)例展示了2,2,2-三氟-1-氯乙烷(HCFC-133a)與NaSH按照以下反應(yīng)式1反應(yīng)以便得到2,2,2-三氟乙硫醇：

在NMP(N-甲基吡咯烷酮)溶劑中使用不同量的NaSH進(jìn)行多個(gè)實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)是在含有磁力攪拌棒并配備有壓力計(jì)和壓力釋放閥的150ml的Chemglass玻璃壓力反應(yīng)器中進(jìn)行的。將這些反應(yīng)使用在IKA數(shù)字熱板/攪拌器頂上的油浴加熱并攪拌。將CF₃CH₂Cl以氣體形式鼓泡入該反應(yīng)混合物中(表面下)。反應(yīng)典型地以3-5克(HCFC-133a)規(guī)模進(jìn)行并且通過(guò)測(cè)量HCFC-133a的¹H NMR信號(hào)(表1中的SM)并且與溶劑的¹H NMR信號(hào)進(jìn)行比較來(lái)確定轉(zhuǎn)化率。通過(guò)比較對(duì)于所希望的硫醇產(chǎn)物CF₃CH₂SH(I)和副產(chǎn)物雙-硫化物(CF₃CH₂)₂S(II)和雙-二硫化物(CF₃CH₂)₂S₂(Ⅲ)獨(dú)特的¹⁹F NMR信號(hào)確定產(chǎn)物分布。在下面的表1中概述了來(lái)自這些實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。

表1：在NMP(N-甲基吡咯烷酮)溶劑中HCFC-133a與NaSH反應(yīng)結(jié)果的概述

*在實(shí)驗(yàn)1b中加入了1當(dāng)量乙酸。

這個(gè)實(shí)例表明，可以通過(guò)提高NaSH相對(duì)于HCFC-133a的比率增加所希望的硫醇相對(duì)于其他產(chǎn)物的量。

實(shí)例2：

使用與實(shí)例1中描述的類似方法，根據(jù)以下反應(yīng)式2，作為制備目標(biāo)化合物(I)CF₃CH₂SH的路徑研究了使用親核體SH-(從NaSH提供的)從CF₃CH₂OTs親核取代甲苯磺酸根(OTs＝對(duì)甲苯磺酸根)基團(tuán)：

OTs＝甲苯磺酸根

實(shí)驗(yàn)是在NMP溶劑中進(jìn)行的并且結(jié)果概述于下表2中。

表2：在NMP(N-甲基吡咯烷酮)溶劑中CF₃CH₂OTs與NaSH反應(yīng)結(jié)果的概述

實(shí)例3：

使用與實(shí)例1中描述的類似方法，在各種極性溶劑中研究了使用親核體SH^-(從NaSH提供的)從HCFC-133a，CF₃CH₂Cl親核取代氯原子。所有反應(yīng)均于150ml的Chemglass反應(yīng)器中在磁力攪拌下進(jìn)行并且在90℃下加熱持續(xù)三小時(shí)。將HCFC-133a引入溶劑中(表面下)。對(duì)于所有實(shí)驗(yàn)使用一摩爾過(guò)量的NaSH-H₂O。在下面的表3中概述了結(jié)果。產(chǎn)物分布以摩爾％表達(dá)并且通過(guò)¹⁹F NMR光譜來(lái)確定。

表3：在不同溶劑中HCFC-133a與NaSH反應(yīng)結(jié)果的概述

實(shí)例4：

本實(shí)例展示了以氣體形式加入的HCFC-133a與NaSH在溶劑中在加入的H₂S過(guò)壓下的反應(yīng)。

300ml的哈司特鎳基合金“C”攪拌壓力反應(yīng)器(帕爾儀器公司(Parr Instrument Company))用于HCFC-133a與NaSH在溶劑中并且使用H₂S過(guò)壓的反應(yīng)。加入的H₂S旨在減少雙-硫化物和雙-二硫化物副產(chǎn)物的形成。

將硫氫化鈉水合物NaSH·H₂O，9.38g(126.6mmol)溶解在N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶劑(135.25g)中并且將三氟甲苯(TFT)，2.45g(16.8mmol)加入到該混合物中作為內(nèi)標(biāo)物。將反應(yīng)器密封并且在10分鐘內(nèi)以氣體形式加入HCFC-133a，16.24g(137mmol)。在該加入過(guò)程中，溫度從18℃升高至23℃。然后在七分鐘內(nèi)加入硫化氫，H₂S，7.47g(219.2mmol)，在該過(guò)程中將溫度維持在23℃，同時(shí)將壓力增加到10psig。將反應(yīng)器加熱至90℃并且在該溫度下保持六個(gè)小時(shí)，在此時(shí)間期間將壓力增加到65psig。在指定的時(shí)間之后，停止加熱并且將反應(yīng)器內(nèi)容物攪拌過(guò)夜，同時(shí)將反應(yīng)器冷卻至環(huán)境溫度。第二天，將反應(yīng)器排氣并且取樣用于¹⁹F NMR分析。¹⁹F NMR結(jié)果表明42％的(I)產(chǎn)物產(chǎn)率和23％的(II)副產(chǎn)物。還存在11％的未反應(yīng)的HCFC133a。

將另外的2.33g(31.5mmol)的NaSH·H₂O溶解于11.89g的NMP中并且加入到該反應(yīng)器中。將反應(yīng)器密封并且加入H₂S，9.06g(265.9mmol)。將該反應(yīng)器加熱，達(dá)到138℃的最高溫度和350psig的壓力。將反應(yīng)器在130℃下加熱另外五個(gè)小時(shí)并且然后允許冷卻過(guò)夜。第二天，將該反應(yīng)器排氣并且取樣用于¹⁹F NMR分析。¹⁹F NMR結(jié)果表明45％的(I)產(chǎn)物產(chǎn)率和23％的(II)副產(chǎn)物。不存在未反應(yīng)的HCFC133a，指示完全轉(zhuǎn)化。

實(shí)例5：

本實(shí)例闡述了以液體形式加入的HCFC-133a與NaSH在溶劑中在加入的H₂S過(guò)壓下的反應(yīng)。

與實(shí)例4中描述的方法類似的方法用于此實(shí)例。因此，將硫氫化鈉水合物NaSH·H₂O，11.28g(152.3mmol)溶解在N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶劑(136.3g)中并且將三氟甲苯(TFT)，2.54g(17.4mmol)加入到該混合物中作為內(nèi)標(biāo)物。將反應(yīng)器密封并且然后在7分鐘內(nèi)加入H₂S，13.36g(392.0mmol)，在此時(shí)間期間將壓力增至25psig。然后將反應(yīng)器加熱到90℃，同時(shí)將壓力升高到120psig。在此之后，在15分鐘的過(guò)程內(nèi)通過(guò)高壓液體輸送泵以液體形式加入HCFC-133a，15.0g(126.6mmol)。在加入HCFC-133a之后，壓力為在90℃下的120psig。將反應(yīng)混合物在90℃下攪拌另外2小時(shí)并且然后允許攪拌下冷卻過(guò)夜。次日，將反應(yīng)器排氣并且取樣以允許該反應(yīng)混合物的¹⁹F NMR分析。F-19NMR結(jié)果表明31％的產(chǎn)物(I)產(chǎn)率和5％的副產(chǎn)物(II)產(chǎn)率。

實(shí)例6：

本實(shí)例闡述了以液體形式加入的HCFC-133a與NaSH在溶劑中在加入的H₂S過(guò)壓下的反應(yīng)。

配備有壓力計(jì)、熱電偶和壓力釋放閥的75ml帕爾反應(yīng)器(哈司特鎳基合金C)用于本實(shí)例。將乙二醇(45.08g)加入到該反應(yīng)器中。將該反應(yīng)器的底部部分在干冰中冷卻并且將5.60g(47.3mmol)的HCFC-133a鼓泡入該冷卻的溶劑中。將硫氫化鈉水合物11.28g(152.3mmol)與三氟甲苯1.0802g(7.4mmol)一起加入到該反應(yīng)器中。將磁力攪拌棒置于反應(yīng)器內(nèi)部并將其密封。將反應(yīng)混合物攪拌并加熱至165℃持續(xù)三小時(shí)，在此時(shí)間期間壓力在兩小時(shí)后達(dá)到其最大值290psig。在指定的時(shí)間之后，停止加熱并且將反應(yīng)器內(nèi)容物攪拌過(guò)夜，同時(shí)將它們冷卻至環(huán)境溫度。次日，將反應(yīng)器排氣并且取樣用于¹⁹F NMR分析。使用三氟甲苯作為內(nèi)標(biāo)物確定反應(yīng)產(chǎn)率。所希望的產(chǎn)物(I)的產(chǎn)率是18摩爾％，而副產(chǎn)物(Ⅱ)和(Ⅲ)的產(chǎn)率分別為4.9摩爾％和3.4摩爾％。

實(shí)例7

這個(gè)實(shí)例闡述了CF₃CH₂OTs與NaSH在相轉(zhuǎn)移催化的(PTC)系統(tǒng)中的反應(yīng)。

實(shí)例7A：在150mL玻璃反應(yīng)器中進(jìn)行的反應(yīng)

向150ml Chemglass壓力反應(yīng)器中加入8.53g CF₃CH₂OTs(33.6mmol)、46.29g甲苯(0.503mmol)以及0.8525g三氟甲苯(5.8mmol)。三氟甲苯用作¹⁹F NMR分析的內(nèi)標(biāo)物。然后向該反應(yīng)器中加入：0.97g四正丁基溴化銨，(n-Bu)₄NBr(3.0mmol)；和1.19g甲基三辛基氯化銨(2.9mol)相轉(zhuǎn)移催化劑。將硫氫化鈉水合物，NaHS·H₂O(5.72g/77.2mmol)加入到具有磁力攪拌棒的50ml燒杯中并且用水(12.70g/705.6mmol)溶解。溶解后，將濃HCl(5.79g在36％下＝2.08g/57.2mmol)緩慢加入到該攪拌的混合物中。在加入過(guò)程中pH從10降低到7.8。隨后將NaSH/H₂O溶液加入到該150ml的玻璃反應(yīng)器中。將磁力攪拌棒插入并將反應(yīng)器密封。該反應(yīng)器頭部配備有壓力計(jì)和壓力釋放閥。將該玻璃反應(yīng)器置于90℃溫度下的油浴中。將該混合物在該90℃下的浴中加熱四小時(shí)，從而導(dǎo)致在該加熱時(shí)間段結(jié)束時(shí)36psig的最終壓力。第二天將該反應(yīng)混合物通過(guò)¹⁹F NMR光譜進(jìn)行分析。轉(zhuǎn)化率(SM消失)為49.4％并且產(chǎn)物(I)產(chǎn)率為44.5％。將反應(yīng)混合物再加熱至90℃持續(xù)4小時(shí)并且在加熱結(jié)束時(shí)所產(chǎn)生的最終壓力為39psig。冷卻過(guò)夜后，對(duì)該反應(yīng)混合物取樣用于通過(guò)¹⁹F NMR進(jìn)行分析。轉(zhuǎn)化率為56.6％并且產(chǎn)物(I)產(chǎn)率為50.6摩爾％。加入另外的NaHS·H₂O(1.42g/19.2mol)并且將反應(yīng)混合物再加熱至90℃持續(xù)另外一小時(shí)。在該加熱期結(jié)束時(shí)所產(chǎn)生的壓力為33psig。在冷卻過(guò)夜后，該反應(yīng)器中的壓力仍為8psig，所以將該反應(yīng)混合物用干冰冷卻至-10℃，這導(dǎo)致將壓力降低到0psig。通過(guò)¹⁹F NMR的樣品分析表明轉(zhuǎn)化率為77.4％并且產(chǎn)物(I)產(chǎn)率為67.5摩爾％。加入另外的NaHS·H₂O(0.5g/6.8mmol)并將該反應(yīng)混合物再加熱至90℃持續(xù)另外四小時(shí)，其中在加熱時(shí)期結(jié)束時(shí)的最終壓力為35psig。冷卻過(guò)夜后，該反應(yīng)器中的壓力仍為5psig，所以將該反應(yīng)器排氣至滌氣器中并取樣用于通過(guò)¹⁹F NMR進(jìn)行分析。轉(zhuǎn)化率為92.9％并且最終產(chǎn)物(I)產(chǎn)率為75.6摩爾％。在表4中概述了所用試劑的量。表5中概述了結(jié)果。

表4：所用試劑的總量：

在實(shí)例7A中，NaSH:CF₃CH₂OTs的摩爾比是3:1并且相轉(zhuǎn)移催化劑各自以約9摩爾％使用。

表5：來(lái)自實(shí)例7A的結(jié)果的概述

實(shí)例7B：在600-cc帕爾316-SS攪拌壓力反應(yīng)器中的反應(yīng)

向600-cc 316-SS帕爾反應(yīng)器中加入CF₃CH₂OTs(40.33g/158.6mmol)、甲苯(228.56g/2.48mol)和(1.33g/3.3mmol)。分別地，用水(40.33g/2.2406mol)溶解NaHS·H₂O(35.36g/477.5mmol)和(n-Bu)₄NBr(1.01g/3.1mmol)并且將此水性混合物隨后加入該帕爾反應(yīng)器中。加入三氟甲苯(2.42g/16.6mmol)以便用作內(nèi)標(biāo)物。將該反應(yīng)器密封并置于電加熱套中并且連接頂部攪拌電機(jī)。將濃HCl(在36％下16.37g＝5.89g/161.7mmol)使用通過(guò)隔片(septum)插入的注射器轉(zhuǎn)移到該反應(yīng)器中。將該反應(yīng)混合物加熱至90℃持續(xù)4小時(shí)并且然后允許其冷卻至環(huán)境溫度過(guò)夜。在取樣之前，將該反應(yīng)器置于干冰中并冷卻至-4℃，以最小化取樣過(guò)程中的排氣。將該反應(yīng)器排氣至滌氣器中并且取樣用于通過(guò)¹⁹F NMR光譜進(jìn)行分析。轉(zhuǎn)化率為8.4％并且產(chǎn)物(I)產(chǎn)率為8.4％。將該反應(yīng)混合物再加熱至90℃持續(xù)另外16小時(shí)并且然后允許攪拌下過(guò)夜冷卻至環(huán)境溫度。在取樣用于通過(guò)¹⁹F NMR進(jìn)行分析之前，將該反應(yīng)器置于干冰中，冷卻至-20℃，并排氣至滌氣器。轉(zhuǎn)化率為32.7％并且產(chǎn)物(I)產(chǎn)率為25.6摩爾％。向該反應(yīng)器中加入另外的nBu₄NBr(1.50g/4.6mmol)(溶于1.5g水中)并且然后加熱另外16小時(shí)。該加熱時(shí)期之后，將混合物在干冰中冷卻至-20℃，排氣至滌氣器中，并且取樣用于通過(guò)¹⁹F NMR光譜進(jìn)行分析。轉(zhuǎn)化率為49.5％并且產(chǎn)物(I)產(chǎn)率為41.8摩爾％。隨后使用通過(guò)隔片插入的注射器向該反應(yīng)器中加入溶于5.0g水中的另外的nBu₄NBr(5.11g/15.8mmol)以及溶于5.0g甲苯中的(4.74g/1.17mmol)。將該反應(yīng)混合物再加熱至90℃持續(xù)另外16小時(shí)并且然后允許攪拌下過(guò)夜冷卻至環(huán)境溫度。在取樣用于通過(guò)¹⁹F NMR進(jìn)行分析之前，將該反應(yīng)器置于干冰中，冷卻至-20℃，并排氣至滌氣器。轉(zhuǎn)化率為94.6％并且最終產(chǎn)物(I)產(chǎn)率為71.5摩爾％。在表6中概述了所用試劑的量。表7中概述了結(jié)果。

表7：實(shí)驗(yàn)7B：所用試劑的總量：

在實(shí)驗(yàn)7B中，NaSH:CF₃CH₂OTs的摩爾比為3:1并且相轉(zhuǎn)移催化劑，PTC(n-Bu)₄NBr以約15摩爾％使用并且以9.5摩爾％使用。

表8：來(lái)自實(shí)例7B的結(jié)果的概述

實(shí)例8：

在US 2,894,991的實(shí)例4中描述的用于轉(zhuǎn)化含CF₃CH₂基團(tuán)的多硫化物的方法(Zn/HCl)可以用于將副產(chǎn)物(II)和(Ⅲ)轉(zhuǎn)化為所希望的產(chǎn)物(I)。也就是說(shuō)，副產(chǎn)物II和/或III與鋅的水性組合可回流并在回流時(shí)加入鹽酸。然后可以蒸餾該混合物以回收所希望的產(chǎn)物I。