一種2，3，5，6－四氟苯甲酸的製備方法
2023-11-07 16:26:42 2
專利名稱：一種2，3，5，6－四氟苯甲酸的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種有機化合物的合成方法，具體地說，本發明涉及一種2，3，5，6-四氟苯甲酸的合成方法。
背景技術：
2，3，5，6-四氟苯甲酸是合成擬除蟲菊酯殺蟲劑-四氟菊酯的很重要的中間體，它具有很好的殺蟲效果，且對人體的毒性低，因此可以廣泛用於農藥、醫藥、液晶材料和光敏材料的合成。
目前，2，3，5，6-四氟苯甲酸的合成方法主要有以下幾種(1)以五氟苯甲酸為原料，加入鋅粉，在氫氧化鉀溶液中進行脫氟而得到的2，3，5，6-四氟苯甲酸，其收率為81.3％。上述脫氟過程亦可以在碳酸鈉溶液中，在鈀/碳存在下進行加氫反應而製得2，3，5，6-四氟苯甲酸粗產品，該粗產品用硫化鈉和氯氣/水後處理得到所述的產物，其中僅含0.05％重量的原料。
(2)以4-三氟甲基苯甲醯氟為原料，經氯化得到2，3，5，6-四氯-4-三氟甲基苯甲醯氯，其收率83％，然後它與氟化鉀進行氟交換，得到2，3，5，6-四氯-4-三氟甲基苯甲醯氟，再經水解並脫羧反應得2，3，5，6-四氯-4-三氟甲基苯，其收率72％，然後2，3，5，6-四氯-4-三氟甲基苯與20％發煙硫酸中水解得到2，3，5，6-四氟-苯甲酸。
(3)在鹼性條件下水解2，3，5，6四氟-1，4-苯二甲腈。由於在鹼濃度太低時，2，3，5，6四氟-1，4-苯二甲腈不進行水解，而鹼濃度太高時出現玻璃燒瓶被腐蝕的現象，因此水解產物受到汙染。
另外，GB2122190中公開了如下的方法2，3，5，6-四氟-1，4-苯二甲腈與冰醋酸、濃硫酸在175℃下加熱回流3小時，冷卻後把這種混合物倒入水中，然後用乙醚萃取，再加入無水硫酸鎂乾燥、過濾、旋轉蒸餾後得到2，3，5，6-四氟-1，4-苯二酸。所得到的2，3，5，6-四氟-1，4-苯二甲酸與N，N-二甲基甲醯胺或極性非離子溶劑(如二甲基乙醯胺、二甲氧基乙烷、環丁碸)等混合物加熱到70℃反應4小時，再冷卻到20℃，加水並冷卻到5℃。沉澱固體進行過濾、水洗和乾燥，其濾液在真空下進行蒸餾，所得到產物中含98％的2，3，5，6-四氟苯甲酸。但該方法需要經過多次的過濾、乾燥等操作，消耗更多的原材料，因此該方法不經濟，而且還會對環境造成汙染。
發明內容
要解決的技術問題本發明的目的是提供一種2，3，5，6-四氟苯甲酸的合成方法，該方法具有合成路線短、反應條件溫和、成本低廉和回收率高等優點純度高。
技術方案腈水解時先生成醯胺，後者繼續水解生成羧酸。腈的水解在鹼性或溶液或酸催化下進行。在酸或鹼和水的比例以及溫度合適時就會進而脫掉一邊的羧酸，得到單羧酸化合物。
本發明提供了一種2，3，5，6-四氟苯甲酸的合成方法，其特徵在於該方法包括在酸性催化劑存在下，2，3，5，6-四氟-1，4-苯二甲腈在溫度125-165℃下進行水解3-6個小時。
更詳細地說，該方法包括以下步驟(1)2，3，5，6-四氟-1，4-苯二甲腈與酸性催化劑和蒸餾水混合後，在攪拌下加熱回流3-6小時；
(2)加熱回流結束後，將該反應混合物冷卻到室溫，再把這種反應混合物緩慢地倒入蒸餾水中，再用萃取劑萃取三次，分離的有機層合併；(3)合併的有機相用乾燥劑進行乾燥，然後過濾除去乾燥劑，其有機相先在常壓下蒸去溶劑，再在減壓下蒸去餘下的醋酸，然後烘乾；(4)烘乾的有機相再用活性碳脫色，然後重結晶得到白色的目標產物晶體。
在上述的方法中，所述的酸性催化劑選自以下物質中的一種或多種冰醋酸、濃硫酸或濃鹽酸；所述酸性催化劑與蒸餾水的體積比為10∶1～2∶1；所述2，3，5，6-四氟-1，4-苯二甲腈與所述酸性催化劑的體積比例為1∶5～1∶10。
所述的萃取劑是一種或選自乙醚、二正丁醚、叔丁基甲基醚、二異丙基醚、乙酸乙酯或甲苯的萃取劑；其萃取條件是萃取劑稀釋劑為乙醚；萃取劑濃度100％；萃取相比5∶3；萃取溫度室溫；萃取方式反應混合物冷卻到室溫，再把這種反應混合物緩慢地倒入蒸餾水中，將此水溶液倒進分液漏鬥，然後往分液漏鬥中加入萃取劑，振蕩搖勻，分出有機相和水相，然後將水相在倒回分液漏鬥，再加入萃取劑，共3次，每次加入的相比5∶3(水相∶有機相)；所述的乾燥劑選自以下物質中的一種或多種CaCl2、MgSO4、Na2SO4、CaSO4。
在上述的方法中，所述的2，3，5，6-四氟-1，4-苯二甲腈是使用2，3，5，6-四氯-1，4-苯二甲腈製得的，而2，3，5，6-四氯-1，4-苯二甲腈是直接從ALDRICH公司購買得到的。
該方法還包括一個脫色步驟，脫色時加入一種選自乙醚、二正丁醚、叔丁基甲基醚、二異丙基醚、乙酸乙酯或甲苯中的物質。加入所述物質的目的在於溶解2，3，5，6-四氟苯甲酸，使得活性炭發揮吸附作用。
該方法還包括重結晶步驟，其重結晶條件在常壓下蒸餾出在脫色過程的大部分物質，然後加入石油醚將2，3，5，6-四氟苯甲酸沉澱出來，過濾後晾乾，從而得到晶體。
積極效果本發明提供的2，3，5，6-四氟-1，4-苯二甲腈製備方法的回收率比傳統方法提高約10％以上。此外，本發明方法省去了傳統方法所採用的一些反應步驟，因此合成路線短，不需要加入金屬或金屬鹽催化劑，反應條件溫和，，這樣，這種方法更加簡便可行，，使用的原材料價格也便宜，，目標產物可以達到很高的純度，適宜於大規模工業化生產。
具體實施例方式
下面結合具體實施例進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的保護範圍。
實施例1在裝配有冷凝管、攪拌器和溫度計的25ml的兩口瓶中，裝入1g2，3，5，6四氟-1，4-苯二甲腈、5ml濃硫酸、5ml冰醋酸和1ml蒸餾水，在攪拌下加熱達到回流溫度155℃，回流反應4小時，然後停止反應，冷卻到室溫，再把這種反應液混合物倒入50ml蒸餾水中，用100ml乙醚分三次進行萃取，分離的有機相合併後，再加入CaCl2乾燥，過濾，在常壓下蒸去乙醚，再在減壓下蒸去多餘的催化劑，烘乾。用乙醚和活性炭脫色，重結晶(在常壓下50℃蒸餾出在脫色過程的大部分乙醚，冷卻致室溫，然後加入石油醚20ml將2，3，5，6-四氟苯甲酸沉澱出來，過濾後將濾渣晾乾，從而得到白色晶體)。回收率為87.7％，產品純度為98％。
實施例2在裝配有冷凝管、攪拌器和溫度計的25ml的兩口瓶中，放入1g的2，3，5，6四氟-1，4-苯二甲腈、5ml的濃硫酸、和1ml的蒸餾水，在攪拌下加熱達到回流溫度125℃，回流反應6小時，然後停止反應，冷卻到室溫，再把這種反應液混合物倒入50ml的蒸餾水中，用100ml二正丁醚分三次萃取，分離的有機相合併後，再加入MgSO4乾燥，過濾，在常壓下蒸出二正丁醚，再在減壓下蒸出多餘催化劑，烘乾。用二正丁醚和活性炭脫色，重結晶(在常壓下145℃蒸餾出在脫色過程的大部分二正丁醚，冷卻致室溫，然後加入20ml石油醚將2，3，5，6-四氟苯甲酸沉澱出來，過濾後將濾渣晾乾，從而得到白色晶體)。回收率為80.9％，產品純度為96％。
實施例3在裝配有冷凝管、攪拌器和溫度計的25ml的兩口瓶中，放入1g的2，3，5，6四氟-1，4-苯二甲腈、5ml的冰醋酸和1ml的蒸餾水，在攪拌下加熱達到回流溫度165℃，回流反應3小時，然後停止反應，冷卻到室溫，再把這種反應液混合物倒入50ml的蒸餾水中，用100ml乙醚和叔丁基甲基醚分三次萃取，分離的有機相合併後，再加入氯化鈣乾燥，過濾，在常壓下蒸出乙醚和叔丁基甲基醚，在減壓下蒸出多餘催化劑，烘乾。用活性炭脫色，重結晶(在常壓下65℃蒸餾出在脫色過程的大部分乙醚和叔丁基甲基醚，冷卻致室溫，然後加入20ml石油醚將2，3，5，6-四氟苯甲酸沉澱出來，過濾後將濾渣晾乾，從而得到白色晶體)。回收率為82.7％，產品純度為95％。
實施例4在裝配有冷凝管、攪拌器和溫度計的25ml的兩口瓶中，放入1g的2，3，5，6四氟-1，4-苯二甲腈、6ml的濃鹽酸和1ml的蒸餾水，在攪拌下加熱達到回流溫度145℃，回流反應5小時，然後停止反應，冷卻到室溫，再把這種反應液混合物倒入50ml的蒸餾水中，用100ml二異丙基醚分三次萃取，分離的有機相合併後，再加入Na2SO4乾燥，過濾，在常壓下蒸出二異丙基醚，在減壓下蒸出多餘催化劑，烘乾。用二異丙基醚和活性炭脫色，重結晶(在常壓下70℃蒸餾出在脫色過程的大部分物質，冷卻致室溫，然後加入20ml石油醚將2，3，5，6-四氟苯甲酸沉澱出來，過濾後將濾渣晾乾，從而得到白色晶體)。回收率為77.4％，產品純度為96％。
實施例5在裝配有冷凝管、攪拌器和溫度計的25ml的兩口瓶中，放入1g的2，3，5，6四氟-1，4-苯二甲腈、7ml的濃鹽酸、3ml的冰醋酸和1ml的蒸餾水，在攪拌下加熱達到回流溫度160℃，回流反應4.5小時，然後停止反應，冷卻到室溫，再把這種反應液混合物倒入50ml的蒸餾水中，用100ml乙酸乙酯分三次萃取，分離的有機相合併後，再加入氯化鈣和MgSO4乾燥，過濾，在常壓下蒸出乙酸乙酯，在減壓下蒸出多餘催化劑，烘乾。用乙酸乙酯和活性炭脫色，重結晶(在常壓下80℃蒸餾出在脫色過程的大部分乙酸乙酯，冷卻致室溫，然後加入20ml石油醚將2，3，5，6-四氟苯甲酸沉澱出來，過濾後將濾渣晾乾，從而得到白色晶體)。回收率為76.2％，產品純度為96％。
實施例6在裝配有冷凝管、攪拌器和溫度計的25ml的兩口瓶中，放入1g的2，3，5，6四氟-1，4-苯二甲腈、5ml的濃硫酸、5ml的濃鹽酸和1ml的蒸餾水，在攪拌下加熱達到回流溫度130℃，回流反應5.5小時，然後停止反應，冷卻到室溫，再把這種反應液混合物倒入50ml的蒸餾水中，用100ml甲苯分三次萃取，分離的有機相合併後，再加入CaSO4乾燥，過濾，在常壓下蒸出甲苯，在減壓下蒸出多餘催化劑，烘乾。用活性炭脫色，重結晶(在常壓下85℃蒸餾出在脫色過程的大部分甲苯，冷卻致室溫，然後加入石油醚20ml將2，3，5，6-四氟苯甲酸沉澱出來，過濾後將濾渣晾乾，從而得到白色晶體)。回收率為85.8％，產品純度為95％。
權利要求
1.一種2，3，5，6-四氟苯甲酸的製備方法，其特徵在於該方法包括在酸性催化劑存在下，2，3，5，6-四氟-1，4-苯二甲腈在溫度125-165℃下進行水解3-6個小時。
2.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於該方法包括以下步驟(1)2，3，5，6-四氟-1，4-苯二甲腈與酸性催化劑和蒸餾水混合後，在攪拌下加熱回流3-6小時；(2)加熱回流結束後，將該反應混合物冷卻到室溫，再把這種反應混合物緩慢地倒入蒸餾水中，再用萃取劑萃取三次，分離的有機層合併；(3)合併的有機相用乾燥劑進行乾燥，然後過濾除去乾燥劑，其有機相先在常壓下蒸去溶劑，再在減壓下蒸去餘下的醋酸，然後烘乾；(4)烘乾的有機相再用活性碳脫色，然後重結晶得到白色的目標產物晶體。
3.根據權利要求1或2所述的製備方法，其特徵在於所述的酸性催化劑選自以下物質中的一種或多種冰醋酸、濃硫酸、濃鹽酸。
4.根據權利要求1或2所述的製備方法，其特徵在於所述的酸性催化劑與蒸餾水的體積比為10∶1～2∶1。
5.根據權利要求1或2所述的製備方法，其特徵在於反應時2，3，5，6-四氟-1，4-苯二甲腈與酸性催化劑的體積比例為1∶5～1∶10。
6.根據權利要求1或2所述的製備方法，其特徵在於所述的2，3，5，6-四氟-1，4-苯二甲腈由2，3，5，6-四氯-1，4-苯二甲腈製得。
7.根據權利要求2所述的製備方法，其特徵在於所述的萃取劑是一種或多種選自乙醚、二正丁醚、叔丁基甲基醚、二異丙基醚、乙酸乙酯或甲苯的萃取劑。
8.根據權利要求2所述的製備方法，其特徵在於所述的乾燥劑選自以下物質中的一種或多種CaCl2、MgSO4、Na2SO4、CaSO4。
9.根據權利要求2所述的製備方法，其特徵在於脫色時加入一種或多種選自乙醚、二正丁醚、叔丁基甲基醚、二異丙基醚、乙酸乙酯或甲苯的物質。
全文摘要
本發明涉及一種2，3，5，6－四氟－1，4－苯二甲腈製備方法，其中包括在酸性催化劑的催化下水解2，3，5，6－四氟－1，4－苯二甲腈，其中反應溫度為125－165℃，反應時間為3－6個小時，該方法回收率高，比傳統方法提高約10％以上。此外，本發明方法的合成路線短，反應條件溫和，原材料價格便宜，目標產物純度高，因此適宜於大規模工業化生產。
文檔編號C07C63/00GK1948263SQ20051008660
公開日2007年4月18日 申請日期2005年10月13日 優先權日2005年10月13日
發明者唐渝, 餘劍峰, 屈偉月, 岑穎洲 申請人:暨南大學