1，1-二氯-2，2-二氟乙烯的应用

徐卫国，张建君

（浙江省化工研究院有限公司，浙江 杭州 310023）

0 前言

1，1-二氯-2，2-二氟乙烯（CFC-1112a），是一种不溶于水的无色透明液体，英文名：1，1-dichloro-2，2-difluoroethylene，分子式：C2Cl2F2，分子量：133，CAS 号：79-35-6，熔点：-116 ℃，沸点：19 ℃，密度：1.439 g/cm3。

目前，有3 种CFC-1112a 的制备方法具有工业化应用价值。一种是由日本关东电化工业公司[1]报道的以CFC-112a（1，1，1，2-四氯-2，2-二氟乙烷）为原料，在甲醇、乙醇、异丙醇、二甲基甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、1，3-二甲基-2-咪唑啉酮、四氢呋喃、二氧六环、乙腈等极性溶剂中，在少量Pb 或Sn 的卤化物共存下，用Al、Fe、Ni、Co 或Mg金属通过脱氯反应制备CFC-1112a 的方法。另一种是由浙江蓝天环保高科技股份有限公司[2]报道的以HCFC-122（1，1-二氟-1，2，2-三氯乙烷）为原料，在相转移催化剂季铵盐或季膦盐作用下，用碱金属氢氧化物通过脱氯化氢反应制备CFC-1112a 的方法。第三种是由美国碳卤化合物产品公司[3]报道的，在HCFC-22（一氯二氟甲烷）和HCl 的存在下，对HCFC-133a（1-氯-2，2，2-三氟乙烷）进行高温热解制备CFC-1112a 的方法。

1 制备含氟中间体

1969 年，来自加拿大安大略省的Chow 等人[4]对CFC-1112a 的氧化反应进行了研究（图1），研究表明，在温度-60 ℃～20 ℃范围内，分子氧对CFC-1112a 的氧化反应速度很慢。但UV 光能明显加快氧化反应的进行。CFC-1112a 的光氧化反应，会生成40%的二氟二氯环氧乙烷、50%的一氯二氟乙酰氯以及10%的一氟二氯乙酰氟。将CFC-1112a 的光氧化反应产物溶解于10～20 倍的冷正庚烷中，用冰水和稀氢氧化钠水溶液洗去其中的酰氯和酰氟，最后经低温蒸馏得到二氟二氯环氧乙烷。

图1

1997 年，德国苏威氟衍生物公司[5]公开了一种CFC-1112a 经光氧化反应制备一氯二氟乙酰氯的方法。反应是在4.3 L 光反应器中进行，光反应器的材质为Duran 50TM（硼硅玻璃），光源为Philips 公司生产的荧光灯，型号为TLK4010R（额定功率40 W），光反应器配备了反射层，以增加辐射功率。用2 只40 W 的荧光灯作光源，反应温度为85 ℃～90 ℃，氧气（1.0 mol）、氯气（0.11 moL）和CFC-1112a（0.6 mol）混合后连续进入反应器，20 min 后，CFC-1112a 的转化率为99.6%，一氯二氟乙酰氯的选择性为90.8%。

2016 年，江苏苏利精细化工股份有限公司[6]开发了一种制备3，3-二氟环丁酸的新工艺（图2）。工艺分为3 步反应：第一步：CFC-1112a 和丙烯腈进行成环反应，生成2，2-二氯-3，3-二氟环丁腈；第二步：2，2-二氯-3，3-二氟环丁腈同时进行水解和脱氯化氢反应，生成2-氯-3，3-二氟-1-烯环丁酸；第三步：2-氯-3，3-二氟-1-烯环丁酸经加氢反应，生成目标产物3，3-二氟环丁酸。

图2

1992 年，日本旭硝子公司[7]公开了一种CFC-1112a 与HCFC-21 反应制备卤代丙烷的方法。向高压釜中加入50 g 氯氟化Al2O3，500 g（3.76 mol）CF2=CCl2和370 g（3.57 mol）HCFC-21。于0 ℃下反应1 h，得到R223 的摩尔含量为87%的产物830 g，其 中，R223ca（CCl2FCF2CHCl2）/R223cb（CCl3CF2CHClF）/R223aa（CF3CCl2CHCl2）/R223ab（CClF2CCl2CHClF）=84/1/7/8。

1992 年，日本旭硝子公司[8]公开了一种CFC-1112a 与HCFC-22 反应制备卤代丙烷的方法。向10 L 不锈钢高压釜中加入0.5 kg（3.7 mol）无水AlCl3催化剂，8 kg（60.2 mol）CF2=CCl2和5 kg（57.8 mol）HCFC-22。于0 ℃～10 ℃下反应1 h后，经过滤、蒸馏得到7.6 kg 产品R224（CFCl2CF2CHClF），收率60%。

1987 年，Barta Milan[9]等 人 用CFC-1112a 与CF2BrCCl2Br 反应制备了1，4-二溴-2，2，3，3-四氯-1，1，4，4-四氟丁烷，收率可达60%。1，4-二溴-2，2，3，3-四氯-1，1，4，4-四氟丁烷进行脱卤反应，可制备2，3-二氯-1，1，4，4-四氟丁二烯。

2 制备含氟液晶材料

1993 年，德国默克专利有限公司[10]先以二氧六环为溶剂，2，6-二氟-4-[反式-4-（反式-4-丙基环己基）环己基]苯酚与金属钠反应，制备其钠盐。然后，以DMF 为溶剂，钠盐与CFC-1112a 于高压釜中进行反应，制备了具有低粘度和相对高的介电各向异性含氟液晶化合物2，6-二氟-4-[反式-4-（反式-4-丙基环己基）环己基]-1，1-二氟-2，2-二氯乙氧基苯（图3）。

图3

2006 年，日本智索公司公司[11]公开了一种高产率制备含有二氟基团的含氟液晶化合物1-（反式-4-（反式-4-丙基环己基）环己基二氟甲氧基）-3，4，5-三氟苯，它的向列相转变温度为43.5 ℃，各向同性相相变温度为103.0 ℃。该方法不使用任何具有高腐蚀性或难闻气味的试剂作为反应试剂，使用了容易获得的CFC-1112a 作为二氟基团的来源。1-（反式-4-（反式-4-丙基环己基）环己基二氟甲氧基）-3，4，5-三氟苯以反式-4-（反式-4-丙基环己基）环己烷羧酸为起始原料，经酰化、酯化、加成、氧化、取代和醚化共7 步反应制备（图4）。

图4

3 制备含氟农药

3-（（4-（2，2-二氯-1，1-二氟乙氧基）苯基）磺酰基）-2-丙烯腈（图5）是一种有效的杀菌剂，其对金黄色葡萄球菌、白癣菌、产黄青霉菌、枯草芽孢杆菌和菌膜假丝酵母菌的MIC（最小抑菌浓度），分别为5.0 ppm、10.0 ppm、10.0 ppm、1.0 ppm和10.0 ppm。它的制备方法较为简单[12]：将3.0 g（0.079 mol）2-氯-3-（（4-（2，2-二氯-1，1-二氟乙氧基）苯基）磺酰基）丙腈溶于100 mL 苯中，然后加入略微过量的三乙胺进行反应。反应毕，过滤除去三乙胺盐酸盐，减压除去溶剂苯的物料经甲醇/水重结晶，得到1.5 g 黄褐色目标产物，熔点为89 ℃～90 ℃。

图5

其关键起始原料2-氯-3-（（4-（2，2-二氯-1，1-二氟乙氧基）苯基）磺酰基）丙腈可通过以下3 步反应合成[13]：第一步，将94 g（1 mol）苯酚溶解于丙酮中，加入含量85%的固体KOH（11 g，0.17 mol），慢慢加入CFC-1112a 进行反应。将反应物倒入冰水中，分离得到的有机层用Na2CO3水溶液及水除去未反应的苯酚及苯酚钾，得到近无色的2，2-二氯-1，1-二氟乙氧基苯。第二步，在温度0 ℃～10 ℃下，2，2-二氯-1，1-二氟乙氧基苯与过量的氯磺酸进行氯磺化反应，得到4-（2，2-二氯-1，1-二氟乙氧基）苯磺酰氯，收率75%。第三步，4-（2，2-二氯-1，1-二氟乙氧基）苯磺酰氯8.2 g（0.025 mol）、丙烯腈2.65 g（0.05 mol）、2 mL乙腈、0.07 g（0.05 mmol）无水氯化铜、0.11 g（0.8 mmol）三乙胺盐酸盐，于115 ℃反应6 h。反应物经甲醇重结晶，得到4.0 g 白色结晶状的2-氯-3-（（4-（2，2-二氯-1，1-二氟乙氧基）苯基）磺酰基）丙腈（图6），熔点：109 ℃。

图6

1989 年，日本住友化学公司[14]用异氰酸苯甲酰酯和苯胺化合物反应，制备了用作杀虫剂的苯甲酰脲衍生物（图7）。

图7

1988 年，FMC 公司[15]以2-苯基噻吩为原料，先与丁基锂反应，再与CFC-1112a 反应制备的2-（2，2-二氯-1-氟乙烯基）-5-苯基噻吩，具有杀螨特性（图8）。

图8

2003 年，美国陶氏益农公司[16]公开的三唑化合物可有效控制鳞翅目、鞘翅目、螨虫和其他吸吮害虫（图9）。3-（2-氯-6-氟苯基）-5-[（5-（4-羟苯基）-4-甲基噻吩-3-基）]-1-甲基-1H-1，2，3-三唑（100 mg，0.7 mmol），干燥DMF（3 mL），质量浓度为25%的氢氧化钠水溶液（120 μL，3.5 mmol）混合物，于室温下搅拌30 min 之后，加入CFC-1112a 进行反应。将反应物倒入50 mL 水中，用醚萃取（3×40 mL）。最后经水洗、干燥、浓缩得到目标产物3-（2-氯-6-氟苯基）-5-{（5-[4-（2，2-二氯-1，1-二氟乙氧基）苯基]-4-甲基噻吩-3-基}-1-甲基-1H-1，2，3-三唑。

图9

1990 年，日本住友化学公司[17]制备的5-烷氧基-2，4-二苯基嘧啶可作为除草剂（图10）。1.5 g 2-（4-氟苯基）-4-（3-羟苯基）-5-甲氧基嘧啶和0.25 g 氢化钠加到15 mL 二甲基甲酰胺中，加热到70 ℃，加入CFC-1112a（6.6 g），回流反应3 d。反应毕，加入冰水，用乙酸乙酯萃取，除去溶剂后的物料经硅胶柱层析，得到1.0 g 产物，即2-（4-氟苯基）-4-[（3-（1，，1，-二氟-2，，2，-二氯乙氧基）苯基）-5-甲氧基嘧啶，熔点为75.5 ℃。

图10

4 制备含氟医药

2011 年，瑞士斯皮德尔实验股份公司[18]公开的5-氨基-4-羟基-7-（咪唑并[1，2-a]吡啶-6-基甲基）-8-甲基-壬酰胺衍生物（图11），用作肾素抑制剂治疗高血压。CFC-1112a 可用来制备中间体二氟（四氢吡喃-4-基）乙酸（图12）。

图11

将2.422 mmol 二环己基碳二亚胺加到2.422 mmol 四氢吡喃-4-甲酸和2.422 mmol 巯基硫代吡啶酮在5 mL 二氯甲烷的溶液中，将混合物在室温下搅拌反应3 h。将过滤后的滤液蒸发，得到的黄色残留物溶解在4 mL 乙腈中，加入24.22 mmol CFC-1112a。将反应混合物在300 W日光灯照射下搅拌2.5 h。经蒸发、过柱，得到浅黄色油状2-[1，1-二氯-2，2-二氟-2-（四氢吡喃-4-基）乙基硫烷基]吡啶。

将0.774 mmol 2-[1，1-二氯-2，2-二氟-2-（四氢吡喃-4-基）乙基硫烷基]吡啶在4 mL 四氢呋喃中的溶液与3.096 mmol 硝酸银溶液（在4 mL水中）混合。将所得浑浊混合物加热回流3 h。冷却到室温后过滤，经碱洗、酸洗、二氯甲烷萃取、硫酸钠干燥、蒸发，得到黄色固体状二氟（四氢吡喃-4-基）乙酸。

图12

2017 年，日本住友制药有限公司[19]开发的苯并噁唑酮化合物（图13）可作为Nav1.7 和/或Nav1.8 抑制剂，治疗神经性疼痛、炎性痛、小直径的纤维神经病、红斑性肢痛病、阵痛和排尿困难或多发性硬化。4-（3，3-二氟环丁基）苯并噁唑酮可由4-乙炔基苯甲醚和CFC-1112a 为起始原料，经5 步反应制备。

图13

1985 年，德国梅尔茨公司[20]公开了可用于控制真菌和细菌的苯并呋喃-2-基乙基咪唑衍生物（图14）。

图14

将10.8 g（0.1 mol）对甲苯酚加入100 mL 四氢呋喃中，加入0.24 g（0.01 mol）氢化钠反应至不再有氢气产生，加入10 g（0.075 mol）CFC-1112a，于60 ℃反应2 h。将反应物冷却、过滤、减压除去四氢呋喃，剩余物中加入乙醚，用稀的氢氧化钠水溶液除去游离的对甲苯酚，然后，经水洗、脱溶，得到15.5 g 产品，即4-（2，2-二氯-1，1-二氟乙氧基）甲苯。

将4-（2，2-二氯-1，1-二氟乙氧基）甲苯48.21 g（0.2 mol），N-溴代琥珀酰亚胺（NBS）39.16 g（0.22 mol），0.59 g 偶氮二异丁腈（AIBN）溶于200 mL 四氯化碳中，在回流状态下反应。过滤除去琥珀酰亚胺，减压除去溶剂，剩余物经己烷重结晶，得到57 g 产物，即4-（2，2-二氯-1，1-二氟乙氧基）苄基溴，熔点：72 ℃。

将0.48 g（0.02 mol）氢化钠、0.02 mol 1-（苯并呋喃-2-基）-2-（1H-1H-咪唑-1-基）乙醇和0.02 mol 4-（2，2-二氯-1，1-二氟乙氧基）苄基溴加到100 mL 四氢呋喃中，在室温下搅拌反应6 h，经过滤、脱溶，剩余物加入异丙醇和过量浓硝酸，得到2-（苯并呋喃-2-基）-2-（4-（2，2-二氯-1，1-二氟乙氧基）苄氧基）-1-（1H-咪唑-1-基）-乙烷硝酸盐。

1982 年，美国陶氏化学公司[21]公开了一种具有抗病毒效能的含硫的二苯醚化合物（图15）。

将0.8 g（0.02 mol）氢氧化钠加入到5.29 g（0.02 mol）4-（4-（甲磺酰基）苯氧基）苯酚和100 mL乙腈组成的溶液中。混合物在室温下搅拌1 h，慢慢加入溶于15 mL 乙腈中的CFC-1112a（4.0 g，0.03 mol），加毕，于3 ℃～5 ℃下继续搅拌反应3 h。反应毕，加入150 mL 水，用二氯甲烷萃取，有机相经水洗、干燥、脱溶，得到7.1 g 产品1-（2，2-二氯-1，1-二氟乙氧基）-4-（4-（甲磺酰基）苯氧基）苯，收率为89.4%。

图15

5 结语

1，1-二氯-2，2-二氟乙烯在含氟中间体、含氟液晶、含氟农药和含氟医药中有着十分广泛的应用，具有巨大的开发价值。资料报道的制备方法存在原料不易得到的缺点。本文作者认为，以HCFC-123（1，1-二氯-2，2，2-三氟乙烷）为原料，经脱氟化氢反应，制备1，1-二氯-2，2-二氟乙烯的路线，值得研发工作者进行研究。