背景
2-氟异丁酸甲酯，英文名为Methyl 2-fluoro-2-methylpropionate，常作为农药中间体，可以合成含氟三嗪基团类除草剂，其应用较为广泛，近年来对其合成研究报道较多，其合成一般包括酰酯化反应、氟化反应及精制提纯，即可得到2-氟异丁酸甲酯。
2-氟异丁酸甲酯合成
关于2-氟异丁酸甲酯合成研究工作，目前报道较多，且采用的方法及工艺等各有特色。浙江工业大学的刘安鹏在其硕士学位论文《2-氟异丁酸甲酯的合成工艺及工业化技术研究》中，采用了两步反应即酰酯化反应、氟化反应，以及去除杂质及精馏提纯操作，得到了2-氟异丁酸甲酯。其具体实验过程为：1）酰酯化反应，在500mL的四口烧瓶中加入23.69g(0.2mmol)2-羟基异丁酸甲酯，搅拌，冷却至-5 ℃左右，缓慢滴加40.59g(0.34mmol)氯化亚砜，反应3-4h后停止搅拌，得无色透明液体待用。2)氟化反应，开启带有搅拌的1L不锈钢釜的夹套冷却，向釜中缓慢加入40g(2mol)氟化氢和0.8g碱类催化剂（吡啶，三乙胺）。将上步得到无色透明液体缓慢加入不锈钢釜中，停止冷却，缓慢升温，在40 ℃下搅拌反应3-5h。反应结束后，加入二氯甲烷萃取出有机相，然后静置分层得到含粗品的二氯甲烷溶液。3）去除杂质及精馏提纯，将含粗品的二氯甲烷溶液进行水洗、碱洗(碳酸氢钠饱和溶液)和二次水洗，然后放入干燥器进行干燥除去水分。再向有机相中通入一定量的氯气，经分析甲基丙烯酸甲酯含量合格时停止通氯气。用玻璃填料柱进行减压分馏，在150mmHg下取68 ℃的馏份得2-氟异丁酸甲酯18.2g，经气相色谱测得含量为99％，收率为75％[1]。
浙江中欣氟材料股份有限公司在其发明专利中采用了如下实验步骤方法来合成制备高纯度2-氟异丁酸甲酯：1）酰酯化反应，250ml反应瓶中加入2-羟基异丁酸甲酯94.4g(0.8mol)，搅拌冷却至内温-10 ℃。通过滴液漏斗滴加142.7g(1.2mol)氯化亚砜，滴加时间为1小时，滴加过程控制体系内温0 ℃。滴加完毕，控温在0 ℃搅拌反应1.5小时，停止搅拌，得到的无色液体保温0 ℃待用。2）氟化反应，250ml聚四氟乙烯(PFA)反应瓶冷却至-10 ℃，通入氢氟酸(HF)气体112.0g(5 .6mol)；加料完毕，继续搅拌冷却至内温-10 ℃；控温-10 ℃，缓慢滴加到酰酯化反应液中，取样并用GC/MS检测跟踪反应进度；反应完成后，回收过量的氢氟酸，然后加水和二氯甲烷萃取、分液，蒸馏后对产物进行称量，粗产物为91.2g，用GC/MS仪器对产物中的副产物甲基丙烯酸甲酯(MMA)进行检测，副产物甲基丙烯酸甲酯的含量为2.51％(2.3g)，2-氟异丁酸甲酯含量97.21％。3）精制，取上述合成的2-氟异丁酸甲酯粗产物10g(其中MMA含量为0.251g、共0.0025mol)，加入次氯酸钠水溶液并搅拌，控制甲基丙烯酸甲酯(MMA)与次氯酸钠的摩尔比为1:1.5，在5 ℃温度条件下搅拌2小时，确保副产物甲基丙烯酸甲酯(MMA)全部转化成高沸点的氧化产物，得到后的粗品2-氟异丁酸甲酯溶液，再经过碳酸钾水溶液洗涤，纯水洗涤，洗涤后的产物，经检测：甲基丙烯酸甲酯的含量为0.07％，产物再通过精馏，得2-氟异丁酸甲酯9.7g，纯度为99.5％[2]。
参考文献
[1]刘安鹏. 2-氟异丁酸甲酯的合成工艺及工业化技术研究[D]. 工程硕士学位论文, 浙江工业大学. 2008.12.15.
[2]浙江中欣氟材料股份有限公司. 一种高纯度2-氟异丁酸甲酯的制备方法. CN117902980[P], 2024.4.19.