5－正丙基－2－(3,5－二氟苯基)嘧啶的製備方法

2023-05-22 12:29:41 1

專利名稱：5－正丙基－2－(3,5－二氟苯基)嘧啶的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種製備5-正丙基-2-(3，5-二氟苯基)嘧啶的工藝，屬於一種含氟嘧啶類液晶材料的新的製備方法。
背景技術：
液晶顯示器(LCD)現已廣泛應用於鐘錶、計算器、可攜式計算機、遊戲機、袖珍電視等，但能滿足顯示用的液晶材料並不多見。氟原子取代氫原子在體積上較接近氫原子，不會因位阻效應影響液晶的有序排列，氟原子有較高的電負性，使含氟液晶結構仍有一定的偶極矩，粘度較小，響應速度較快，電阻較大，有合適的Δε值。5-正丙基-2-(3，5-二氟苯基)嘧啶不僅對空氣、水份等具有化學穩定性，對光、熱、電具有物理穩定性，與其他液晶單體混配時，能滿足顯示用液晶材料寬工作溫度範圍、低工作電壓、快速響應等要求，是一種高質量的顯示用液晶材料。因此，5-正丙基-2-(3，5-二氟苯基)嘧啶的製備對於高檔液晶顯示器的製造具有重要的意義。
關於5-正丙基-2-(3，5-二氟苯基)嘧啶全合成的報導目前鮮見，僅日本專利(公開號2002284768苯基嘧啶類衍生物的製備方法)披露了一種以2-滷代嘧啶和取代苯基硼酸為原料在鹼性條件下，以過渡金屬作為催化劑，經過偶聯反應製備苯基嘧啶類衍生物的方法。該方法所用到的原料取代苯基硼酸商業上供應較少，且價格昂貴，不利於實際應用。且在反應過程中，對於2-滷代嘧啶和取代苯基硼酸的偶聯反應，專利公開了通過催化偶聯進行的，由於反應對設備的要求較高，且需要用到昂貴的過渡金屬催化劑，因此該方法不利於實際生產。

發明內容
針對已有技術存在的不足，本發明的目的在於提供一種成本較低、工藝簡單的液晶材料5-正丙基-2-(3，5-二氟苯基)嘧啶的全合成製備方法。
為了達到上述目的，本發明依次包括如下步驟A.3，5-二氟苯甲亞胺基甲基醚鹽酸鹽的製備向反應器中加入3，5-二氟苯甲腈、無水甲苯和溶劑，冷卻並攪拌下向其中慢慢通入乾燥氯化氫氣體進行加成反應，得到3，5-二氟苯甲亞胺基甲基醚鹽酸鹽。
B.3，5-二氟苯甲脒鹽酸鹽的製備向反應器中加入A步驟生成的3，5-二氟苯甲亞胺基甲基醚鹽酸鹽和溶劑，然後加入NH3-C2H5OH溶液進行氨解反應，得到3，5-二氟苯甲脒鹽酸鹽。
C.Vilsmeier試劑的製備向反應器中加入醯氯和溶劑，冷卻並攪拌下向其中慢慢滴加已經溶在溶劑中的N，N-二甲基甲醯胺(DMF)的溶液，反應完成後脫溶，得到Vilsmeier試劑。
D.2-正丙基-3-二甲胺基丙烯醛的製備向反應器中加入在C步驟得到的Vilsmeier試劑，慢慢滴加已溶在溶劑中的正戊醛的溶液，進行加成反應。再加入碳酸鉀或鈉的飽和溶液和二甲胺水溶液，進行水解反應，得到2-正丙基-3-二甲胺基丙烯醛。
E.5-正丙基-2-(3，5-二氟苯基)嘧啶的製備在反應裝置中加入鹼和溶劑，製得NaOCH3-CH3OH溶液。慢慢滴加B步驟製得的3，5-二氟苯甲脒鹽酸鹽，再慢慢滴加D步驟製得的2-正丙基-3-二甲胺基丙烯醛，加溫回流進行縮合反應，得到5-正丙基-2-(3，5-二氟苯基)嘧啶。
其中所述A步驟的反應所用的溶劑為甲苯、二甲苯、苯或者乙醚、異丙醚中的一種或任意兩種任意比例混合物，反應的溫度範圍為-20-20℃，以0～-5℃較優。
其中所述B步驟中的溶劑為甲醇、乙醇或水，反應溫度範圍為0～50℃，以20～30℃較優。
其中所述C步驟中的醯氯為氧氯化磷或草醯氯或光氣或二氯亞碸等，溶劑為滷代烷烴二氯甲烷、氯仿、氯乙烷、1，2-二氯乙烷中的一種或任意兩種任意比例混合物，反應的溫度範圍為-20-20℃，以0～-5℃較優。
其中所述E步驟中的鹼為醇鈉或鈉氫或氨基鈉，溶劑為甲醇或乙醇，反應的溫度範圍為-20～20℃，以0～-5℃較優。
本發明的優點1.本發明採用的各步原料均為市售，來源廣泛，供應充足。而日本專利需要利用的各步原料不易得到，且過渡金屬催化劑價格昂貴。
2.本發明反應條件溫和且工藝簡單，各步反應均為常規操作，依次經過加成反應、氨解反應和縮合反應，易於控制，無需複雜的設備。而日本專利需在無水無氧條件下使用過渡金屬催化劑，對反應條件和設備的要求苛刻。
具體實施例方式
實施例1A、3，5-二氟苯甲亞胺基甲基醚鹽酸鹽(I)的製備 將3，5-二氟苯甲腈黃色粉末20.85g(139g/mol，0.15mol)、甲苯110mL、無水甲醇10.56g(32g/mol，0.33mol)置於250mL三頸瓶，上接球形冷凝回流管，乾燥管，無水HCl發生裝置，用磁力攪拌器攪拌，同時用冰鹽浴冷卻將反應體系冷至0～-5℃，於1.5小時內共通入乾燥HCl 14.60g(36.5g/mol，0.40mol)。開始時反應放熱明顯，溫度上升至2℃。通HCl結束後，於0～-5℃下繼續攪拌3小時。靜置，反應體系分層，上層為淺黃色，下層為橙色。低溫0～-5℃放置1天，其間不時加以搖晃，有無色晶體析出。加入無水乙醚100mL，析出大量白色粉末狀固體。抽濾，並用無水乙醚洗滌兩次，每次20mL，儘量洗去HCl。真空乾燥，抽去乙醚與HCl，得(I)26.85g(207.5g/mol，0.129mol)，收率86.3％。產物熔點157～159℃。1H NMR(CDCl3，500MHz)δ3.92(s，3H，OCH3)，6.91(s，1H，ArH)，7.29(s，2H，ArH)。
B、3，5-二氟苯甲脒鹽酸鹽(II)的製備 將化合物(I)I 20.75g(0.10mol)、100mL無水乙醇、18％NH3-C2H5OH溶液250mL置於500mL三頸瓶，上接球形冷凝回流管、乾燥管。25～30℃下攪拌，TLC跟蹤反應進程(展開劑石油醚/乙酸乙酯＝6/1)，10小時反應完成。將所得溶液冷卻至室溫，過濾。將濾液中的溶劑蒸乾，析出白色晶體，真空乾燥，得(II)18.73g(192.5g/mol，0.097mol)，收率97.3％。產物熔點246～248℃。1HNMR(CDCl3，500MHz)δ6.91(s，1H，ArH)，7.15(s，2H，ArH)。
C、Vilsmeier試劑的製備 Vilsmeier試劑將16.40g氧氯化磷(164g/mol，0.10mol)、二氯甲烷10mL置於100mL三頸瓶，冷至0～-5℃，滴入14.60gDMF(73g/mol，0.10mol)於20mL二氯甲烷的溶液，1小時滴完。然後將此體系升至室溫，攪拌3小時。
D、2-正丙基-3-二甲胺基丙烯醛(III)的製備 向C步製得的Vilsmeier試劑中，滴入4.30g正戊醛(86g/mol，0.05mol)於10mL二氯甲烷的溶液，1小時滴完。室溫攪拌1小時，回流攪拌1小時，冷卻，得褐色液體。將其慢慢倒入15g碳酸鉀與30g碎冰的混合物中，繼續加入碳酸鉀飽和溶液調pH至10，並加入10mL33％二甲胺水溶液。將上述溶液置於250mL三頸瓶中加熱回流1小時，減壓蒸去二氯甲烷與水的共沸物，再加熱至90～95℃繼續反應，TLC跟蹤反應進程(展開劑石油醚/乙酸乙酯＝8/1)，2小時反應完成。冷卻後用乙酸乙酯萃取三次，每次20mL，合併上層萃取液，無水碳酸鉀乾燥。濾去碳酸鉀，蒸乾乙酸乙酯，得8.22g粗產物。減壓蒸餾，124～125℃/4～5mmHg，得(III)5.77g(141g/mol，0.041mol)，收率81.8％。1H NMR(CDCl3，500MHz)δ0.93(t，3H，CH2CH2CH3)，1.38-1.43(m，2H，CH2CH2CH3)，2.36(t，2H，CH2CH2CH3)，3.13(s，6H，N(CH3)2)，6.48(s，1H，CH＝C)，8.84(s，1H，CHO)。
E、5-正丙基-2-(3，5-二氟苯基)嘧啶(IV)的製備
將2.53g金屬鈉(23g/mol，0.11mol)、無水甲醇20mL置於100mL三頸瓶，上接球形冷凝回流管、乾燥管。室溫下，向此溶液中滴入9.63g(0.05mol)(II)的20mL甲醇溶液。加完後，再慢慢滴入7.05g(0.05mol)(III)，回流攪拌。TLC跟蹤反應進程(展開劑石油醚/乙酸乙酯＝16/1)，6小時反應完成。常壓蒸乾甲醇，向殘餘物中加入20mL甲苯以萃取產物，萃取液用飽和食鹽水洗滌2次，每次20mL。甲苯層用無水硫酸鈉乾燥，過濾，蒸乾溶劑。殘餘物用20mL乙醇重結晶，得(IV)7.18g(234g/mol，0.031mol)，收率61.4％。產物熔點84～86℃。1HNMR(CDCl3，500MHz)δ1.00(t，3H，CH2CH2CH3)，1.67-1.74(m，2H，CH2CH2CH3)，2.63(t，2H，CH2CH2CH3)，6.90(s，1H，ArH)，7.97(s，2H，ArH)，8.63(s，2H，C(NCH)2C)。元素分析計算值C66.69％，H5.13％，N11.96％，F16.22％，測定值C66.58％，H5.17％，N11.87％，F16.38％。
實施例2其他步驟與實施例1相同，只是A步驟的製備方法如下A、3，5-二氟苯甲亞胺基甲基醚鹽酸鹽(I)的製備將3，5-二氟苯甲腈黃色粉末20.85g(139g/mol，0.15mol)、二甲苯100mL、無水甲醇10.56g(32g/mol，0.33mol)置於250mL三頸瓶，上接球形冷凝回流管，乾燥管，無水HCl發生裝置，用磁力攪拌器攪拌，同時用冰鹽浴冷卻將反應體系冷至0～-5℃，於1.5小時內共通入乾燥HCl 14.60g(36.5g/mol，0.40mol)。開始時反應放熱明顯，溫度上升至2℃。通HCl結束後，於0～-5℃下繼續攪拌3小時。靜置，反應體系分層，上層為淺黃色，下層為橙色。低溫0～-5℃放置1天，其間不時加以搖晃，有無色晶體析出。加入無水乙醚100mL，析出大量白色粉末狀固體。抽濾，並用無水乙醚洗滌兩次，每次20mL，儘量洗去HCl。真空乾燥，抽去乙醚與HCl，得(I)26.15g(207.5g/mol，0.126mol)，收率83.9％。
實施例3
其他步驟與實施例1相同，只是A步驟的製備方法如下A、3，5-二氟苯甲亞胺基甲基醚鹽酸鹽(I)的製備將3，5-二氟苯甲腈黃色粉末20.85g(139g/mol，0.15mol)、異丙醚100mL、無水甲醇10.56g(32g/mol，0.33mol)置於250mL三頸瓶，上接球形冷凝回流管，乾燥管，無水HCl發生裝置，用磁力攪拌器攪拌，同時用冰鹽浴冷卻將反應體系冷至0～-5℃，於1.5小時內共通入乾燥HCl 14.60g(36.5g/mol，0.40mol)。開始時反應放熱明顯，溫度上升至2℃。通HCl結束後，於0～-5℃下繼續攪拌3小時。靜置，反應體系分層，上層為淺黃色，下層為橙色。低溫0～-5℃放置1天，其間不時加以搖晃，有無色晶體析出。加入無水乙醚100mL，析出大量白色粉末狀固體。抽濾，並用無水乙醚洗滌兩次，每次20mL，儘量洗去HCl。真空乾燥，抽去乙醚與HCl，得(I)26.5g(207.5g/mol，0.128mol)，收率85.2％。
實施例4其他步驟與實施例1相同，只是B步驟的製備方法如下B、3，5-二氟苯甲脒鹽酸鹽(II)的製備將化合物(I)20.75g(0.10mol)、100mL無水甲醇、18％NH3-C2H5OH溶液250mL置於500mL三頸瓶，上接球形冷凝回流管、乾燥管。25～30℃下攪拌，TLC跟蹤反應進程(展開劑石油醚/乙酸乙酯＝6/1)，10小時反應完成。將所得溶液冷卻至室溫，過濾。將濾液中的溶劑蒸乾，析出白色晶體，真空乾燥，得(II)18.65g(192.5g/mol，0.097mol)，收率96.9％。
實施例5其他步驟與實施例1相同，只是B步驟的製備方法如下B、3，5-二氟苯甲脒鹽酸鹽(II)的製備將化合物(I)20.75g(0.10mol)、100mL水、18％NH3-C2H5OH溶液250mL置於500mL三頸瓶，上接球形冷凝回流管、乾燥管。25～30℃下攪拌，TLC跟蹤反應進程(展開劑石油醚/乙酸乙酯＝6/1)，10小時反應完成。將所得溶液冷卻至室溫，過濾。將濾液中的溶劑蒸乾，析出白色晶體，真空乾燥，得(II)18.52g(192.5g/mol，0.096mol)，收率96.2％。
實施例6
其他步驟與實施例1相同，只是C步驟的Vilsmeier試劑的製備方法如下C、Vilsmeier試劑的製備在100mL三頸瓶中，將31.20g草醯氯(0.25mol)溶於30mL二氯甲烷，冷至0～-5℃，滴入36.40gDMF(0.25mol)於60mL二氯甲烷的溶液，1小時滴完。然後將此體系升至室溫，攪拌3小時。
實施例7其他步驟與實施例1相同，只是E步驟的5-正丙基-2-(3，5-二氟苯基)嘧啶的製備方法如下E、5-正丙基-2-(3，5-二氟苯基)嘧啶(IV)的製備將2.9gNaH(0.12mol)、THF50mL置於100mL三頸瓶，上接球形冷凝回流管、乾燥管。室溫下，向此溶液中滴入9.63g(0.05mol)(II)的20mL甲醇溶液。加完後，再慢慢滴入7.05g(0.05mol)(III)，回流攪拌。TLC跟蹤反應進程(展開劑石油醚/乙酸乙酯＝16/1)，8小時反應完成。常壓蒸乾甲醇，向殘餘物中加入20mL甲苯以萃取產物，萃取液用飽和食鹽水洗滌2次，每次20mL。甲苯層用無水硫酸鈉乾燥，過濾，蒸乾溶劑。殘餘物用20mL乙醇重結晶，烘乾，得(IV)6.54g(234g/mol，0.028mol)，收率55.9％。
以上所述，僅為本發明的較佳實施例，並非用來限定本發明的範圍，凡依本發明所做的均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。
權利要求
1.5-正丙基-2-(3，5-二氟苯基)嘧啶的製備方法，其特徵在於該方法依次包括如下步驟A.3，5-二氟苯甲亞胺基甲基醚鹽酸鹽的製備向反應器中加入3，5-二氟苯甲腈、無水甲醇和溶劑，冷卻並攪拌下向其中慢慢通入乾燥氯化氫氣體進行加成反應，得到3，5-二氟苯甲亞胺基甲基醚鹽酸鹽；B.3，5-二氟苯甲脒鹽酸鹽的製備向反應器中加入A步驟生成的3，5-二氟苯甲亞胺基甲基醚鹽酸鹽和溶劑，然後加入NH3-C2H5OH溶液進行氨解反應，得到3，5-二氟苯甲脒鹽酸鹽；C.Vilsmeier試劑的製備向反應器中加入醯氯和溶劑，冷卻並攪拌下向其中慢慢滴加已經溶在溶劑中的N，N-二甲基甲醯胺的溶液，反應完成後脫溶，得到Vilsmeier試劑；D.2-正丙基-3-二甲胺基丙烯醛的製備向反應器中加入在C步驟得到的Vilsmeier試劑，慢慢滴加溶在溶劑中的正戊醛溶液，進行加成反應，再加入碳酸鉀或鈉的飽和溶液和二甲胺水溶液，進行水解反應，得到2-正丙基-3-二甲胺基丙烯醛；E.5-正丙基-2-(3，5-二氟苯基)嘧啶的製備在反應裝置中加入鹼和溶劑，製得NaOCH3-CH3OH溶液，慢慢滴加B步驟製得的3，5-二氟苯甲脒鹽酸鹽，再慢慢滴加D步驟製得的2-正丙基-3-二甲胺基丙烯醛，加熱回流進行縮合反應，得到5-正丙基-2-(3，5-二氟苯基)嘧啶。
2.根據權利要求1所述的5-正丙基-2-(3，5-二氟苯基)嘧啶的製備方法，其特徵在於所述A步驟的反應所用的溶劑為甲苯、二甲苯、苯或乙醚、異丙醚中的一種或任意兩種任意比例的混合物，反應的溫度範圍為-20～20℃，以0～-5℃較優。
3.如權利要求1所述的一種5-正丙基-2-(3，5-二氟苯基)嘧啶的製備方法，其特徵在於所述B步驟中的溶劑為甲醇或乙醇或水，反應溫度範圍為0～50℃，以20～30℃較優。
4.如權利要求1所述的一種5-正丙基-2-(3，5-二氟苯基)嘧啶的製備方法，其特徵在於所述C步驟中的醯氯為氧氯化磷或草醯氯或光氣或二氯亞碸，溶劑為滷代烷烴二氯甲烷、氯仿、氯乙烷、1，2-二氯乙烷中的一種或任意兩種任意比例的混合物，反應的溫度範圍為-20～20℃，以0～-5℃較優。
5.如權利要求1所述的一種5-正丙基-2-(3，5-二氟苯基)嘧啶的製備方法，其特徵在於所述E步驟中的鹼為醇鈉或鈉氫或氨基鈉，溶劑為甲醇或乙醇，反應的溫度範圍為-20～20℃，以0～-5℃較優。
全文摘要
5－正丙基－2－(3，5－二氟苯基)嘧啶的製備方法，涉及一種製備5－正丙基－2－(3，5－二氟苯基)嘧啶的工藝。包括如下步驟A.5－二氟苯甲亞胺基甲基醚鹽酸鹽的製備B.3，5－二氟苯甲脒鹽酸鹽的製備；C.Vilsmeier試劑的製備D.2－正丙基－3－二甲胺基丙烯醛的製備E.5－正丙基－2－(3，5－二氟苯基)嘧啶的製備先製得NaOCH
文檔編號C09K19/34GK1800168SQ20061002333
公開日2006年7月12日 申請日期2006年1月16日 優先權日2006年1月16日
發明者蔣忠良, 吳垚, 李乾坤 申請人:同濟大學