CN100509722C - 3,5-二氟联苯衍生物的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及式I所示的3，5-二氟联苯衍生物的制备方法，包括在催化剂作用下使式II所示的二氟卤代苯与式III所示的苯硼酸反应。本发明方法采用廉价原料，减少了催化剂用量，降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及式I所示的3，5-二氟联苯衍生物的制备方法，更具体地涉及以二氟卤代苯和苯硼酸为原料制备3，5-二氟联苯衍生物的方法。
背景技术
3，5-二氟联苯衍生物是重要的液晶材料中间体，以其为原料可生产多种具有良好的黏滞系数、介电系数和光学向差值，中间相区范围广且紫外线和热稳定性好的液晶材料。
制备联苯衍生物的方法有很多，其中较常用的是Suzuki偶联反应(N.Miyaura，T.Yanagi and A.Suzuki.，Synth.Commun.1981，11(7)，513-519)，其反应式和条件如下。
Suzuki反应具有反应条件温和、能容忍多种活性官能团、对水不敏感、硼酸毒性低的特点，因此广泛用于联苯类化合物的制备。此外，众多研究者在Suzuki反应的基础上，开发出更多各具特点的催化体系，例如氮杂环卡宾(Gereon Altenhoff，Richard Goddard，Angew.Chem.Int.Ed.2003，42，3690-3693和Oscar Navarro，Roy A.Kelly，III，and Steven P.Nolan，J.AM.CHEM.SOC.2003，125，16194-16195)，镍-菲咯啉(Jianrong(Steve)Zhou andGregory C.Fu，J.AM.CHEM.SOC.2004，9，126(5)，1341)，二烷基膦基联苯(Joseph R.Martinelli and Stephen L.Buchward，Angew.Chem.Int.Ed.2004，43，1871-1876)，膦钯(徐宁等，Merrifield树脂负载的膦钯催化剂制备及其在Suzuki反应中的应用，有机化学2005年第25卷第4期458-461页)和纳米镍(陈新兵等，新颖的纳米镍催化芳基硼酸与芳基溴的偶联反应，化学通报2002年第65卷第1期36-40页)等等。
美国专利第6,200,654号报道了合成3，5-二氟联苯衍生物的方法，其反应式如下。
该方法使用价格较昂贵的3，5-二氟苯硼酸为原料，且催化剂用量较大，因此成本较高。本文将涉及的所有文献全文引入作为参考。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了制备通式I化合物的新方法，该方法采用廉价原料，并且大幅降低了催化剂的用量，从而降低了生产成本。
本发明方法包括在催化剂作用下使通式II化合物与通式III化合物反应，
其中，
R1、R2、R3和R7独立地选自氢、C1-C8烃基和吸电子基；
R4和R6独立地选自C1-C8烃基、C3-C8环烃基、C6-C20芳基和吸电子基；
R5选自C1-C8烃基、C3-C8环烃基和C6-C20芳基；
X为卤素。
在本发明一优选实施方案中，R1、R2、R3和R7独立地选自氢、C1-C6烃基和OR8、COR8、CHO、CN及NO2，且每一R8独立地选自C1-C8烃基。更优选地，每一R8独立地选自C1-C6烃基。
在进一步优选的实施方案中，R1、R2、R3和R7独立地选自氢、C1-C6烷基、OR8、COR8和CHO，其中每一R8独立地选自C1-C6烷基。特别优选地，R1和R2独立地选自氢、OCH3和CHO，且R3和R7均为氢。
在本发明的另一优选实施方案中，R4和R6独立地选自氢、C1-C6烃基、C3-C6环烃基、C6-C10芳基和OR9、COR9、CHO、CN及NO2，且每一R9独立地选自C1-C8烃基、C3-C8环烃基和C6-C20芳基。更优选地，每一R9独立地选自C1-C6烃基、C3-C6环烃基和C6-C10芳基。
在进一步优选的实施方案中，R4和R6独立地选自氢、C1-C6烷基、OR9、COR9和CHO，其中每一R9独立地选自C1-C6烷基。特别优选地，R4和R6均为氢。
在本发明的另一优选实施方案中，R5选自C1-C6烃基、C3-C6环烃基和C6-C10芳基。更优选地，R5为C1-C6烃基，特别优选R5为C1-C6烷基。
在本发明的再一优选实施方案中，X为氯、溴或碘。更优选X为溴或碘，最优选X为溴。
在本发明的优选实施方案中，所用催化剂为Pd催化剂。更优选地，所用催化剂选自Pd(PPh3)4、Pd(OAc)2和Pd/C。所述催化剂的用量与通式II化合物用量的摩尔比优选为0.06％～0.1％:1。
在本发明的优选实施方案中，所述反应在碱存在下进行。更优选地，所述碱为碱金属氢氧化物、碱性碱金属盐或其混合物。更优选地，所述碱为碱金属碳酸盐，最优选为K2CO3。优选地，所述碱的用量与通式II化合物用量的摩尔比为为2～3:1。
在本发明的优选实施方案中，所述反应在惰性有机溶剂如腈类、烃类、醚类、醇类或其混合物，或其与水的混合溶剂中进行。更优选地，所述反应在甲苯-水-乙醇混合溶剂中进行。
在本发明的优选实施方案中，所述反应在惰性气氛中进行。
具体实施方式
如上所述，本发明涉及通式I所示的3，5-二氟联苯衍生物的制备方法，包括在催化剂作用下使通式II的二氟卤代苯与通式III的苯硼酸反应，
其中，
R1、R2、R3和R7独立地选自氢、C1-C8烃基和吸电子基；
R4和R6独立地选自C1-C8烃基、C3-C8环烃基、C6-C20芳基和吸电子基；
R5选自C1-C8烃基、C3-C8环烃基和C6-C20芳基；
X为卤素。
本文所用的术语“吸电子基”指可使苯环上的电子云向其偏移，从而使苯环上的电子云密度降低的基团，包括但不限于NO2、CN、SO3H、CHO、COOH、COR、CONH2、COOR、Cl、Br、OR、SR、SOR、SO2R基团。优选地，所述吸电子基为NO2、CN、OR、CHO、COR，更优选为OR、CHO和COR。
本发明所述的“烃基”通常指饱和或不饱和的脂肪族烃基，包括烷基、烯基和炔基。优选为C1-C8烃基，即C1-C8烷基、C2-C8烯基和C2-C8炔基。
本发明所述的“烷基”通常指直链或支链的饱和脂肪烃基，优选为C1-C8烷基，更优选为C1-C6烷基，例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基等等。
本发明所述的“烯基”通常指包含一个或多个C＝C双键的直链或支链不饱和脂肪烃基，优选为C2-C8烯基，更优选为C2-C6烯基，例如乙烯基、丙烯基、烯丙基、1-丁烯基、2-丁烯基等等。
本发明所述的“炔基”通常指包含一个或多个C≡C三键的直链或支链不饱和脂肪烃基，优选为C2-C8炔基，更优选为C2-C6炔基，例如乙炔基、1-丙炔基、2-丁炔基、3-丁炔基等等。
本发明所述的“环烃基”通常指饱和或不饱和的脂环烃基，包括环烷基、环烯基和环炔基。优选为C3-C8环烃基，更优选为C3-C6环烃基，例如环丙基、1-环丙烯基、2-环丙烯基、2-环丁炔基、环戊二烯基等等。
本发明所述“芳基”指芳香族烃基，优选为C6-C20芳基，更优选为C6-C10芳基，例如苯基和萘基，更优选为苯基。
在本发明一优选实施方案中，R1、R2、R3和R7独立地选自氢、C1-C6烃基和OR8、COR8、CHO、CN及NO2，且每一R8独立地选自C1-C8烃基。更优选地，每一R8独立地选自C1-C6烃基。
在进一步优选的实施方案中，R1、R2、R3和R7独立地选自氢、C1-C6烷基、OR8、COR8和CHO，其中每一R8独立地选自C1-C6烷基。一方面，考虑到空间位阻对反应的影响，优选R1、R2、R3、R7均为氢。另一方面，R1和/或R2为吸电子基时可使通式II化合物的反应活性增强，因此R1和R2也可优选为OCH3和CHO。
在本发明的另一优选实施方案中，R4和R6独立地选自氢、C1-C6烃基、C3-C6环烃基或C6-C10芳基和OR9、COR9、CHO、CN及NO2，且每一R9独立地选自C1-C8烃基、C3-C8环烃基和C6-C20芳基。更优选地，每一R9独立地选自C1-C6烃基、C3-C6环烃基和C6-C10芳基。
在进一步优选的实施方案中，R4和R6独立地选自氢、C1-C6烷基、OR9、COR9和CHO，其中每一R9独立地选自C1-C6烷基。特别优选地，R4和R6均为氢。
在本发明的另一优选实施方案中，R5选自C1-C6烃基、C3-C6环烃基和C6-C10芳基。更优选地，R5为C1-C6烃基，特别优选R5为C1-C6烷基。
在本发明的再一优选实施方案中，X为氯、溴或碘。当X为氯时，通式II化合物的反应活性相对较低，因此更优选X为溴或碘，最优选X为溴。
在本发明方法中，可采用各种公知的Suzuki偶联反应催化剂，优选为Pd催化剂。更优选地，所用催化剂选自Pd(PPh3)4、Pd(OAc)2和Pd/C。最优选地，所用催化剂为Pd(PPh3)4。所述催化剂用量与通式II化合物用量的摩尔比优选为0.05％～3％:1，更优选为0.06％～0.1％:1，最优选为约0.085％:1。
在本发明的优选实施方案中，可加入碱来促进反应的进行，其中碱金属离子的促进作用更强。因此，更优选所述碱为碱金属氢氧化物、碱性碱金属盐，如碱金属碳酸盐、碱金属醋酸盐和碱金属磷酸盐，或其混合物。特别优选为碱金属碳酸盐，最优选为K2CO3。优选地，所述碱的用量与通式II化合物用量的摩尔比为1～4:1，更优选为2～3:1，特别优选为约2.5:1。
本发明反应可在惰性溶剂中进行。所述惰性溶剂包括但不限于腈类如乙腈，烃类如苯或甲苯，醚类如DME、THF或醇类如乙醇等，还包括这些溶剂的混合物，或其与水的混合溶剂。更优选地，所述反应在烃类、醇类和水的混合溶剂中进行，特别优选在甲苯-水-乙醇混合溶剂中进行。优选甲苯、水和乙醇的摩尔比为甲苯:水:乙醇＝1.5～2:5～6:1。溶剂用量的要求不是很严格，优选乙醇与通式II化合物的摩尔比为约8～10:1。
在本发明的优选实施方案中，通式II化合物与通式III化合物用量的摩尔比为约1:1～2，更优选为约1:1～1.5，特别优选为约1:1.4。
为了排除空气中的氧气对反应的影响，本发明反应优选在惰性气氛中进行，更优选在氮气氛中进行。
在优选实施方案中，本发明反应在溶剂的回流温度下进行。反应时间优选为约10小时。
以下通过具体的实施例对本发明进行详细说明，但本发明并不限于这些实施例。
实施例
在装有搅拌器、温度计、回流冷凝器和氮气通入口的四口烧瓶中首先进行氮气置换。然后在氮气保护下加入4-丙基苯硼酸68g(0.42摩尔)，甲苯427g(4.63摩尔)，碳酸钾105g(0.76摩尔)，水269g(14.93摩尔)，3，5-二氟溴苯58g(0.3摩尔)和乙醇126g(2.74摩尔)。加入催化剂Pd(PPh3)40.3g(2.6×10-4摩尔)后加热回流反应10小时。冷却至室温后分层，用甲苯萃取水层，随后合并有机层。有机层减压蒸除溶剂后，截取128-132℃/1mmHg的馏份55g，纯度99.4％，收率78.6％。
红外光谱(cm-1)：3080，3028，2960，2931，2872，1907，1790，1624，1595，1452，1338，1116，989，862，839，682。
质谱(m/z)：232，203，188，183，164，138，91，75，63，51，39。
以上描述以示例性的方式对本发明的优选实施方案进行了说明。本领域所属技术人员应当理解，在不脱离本发明基本精神和范围的条件下可对其做出各种修改或替换，而这些实施方案仍应包括在本发明范围内。
Claims (12)
1.通式I所示化合物的制备方法，包括在催化剂作用下使通式II化合物与通式III化合物反应，
其中，
R1、R2、R3和R7独立地选自氢、C1-C8烃基和吸电子基；
R4和R6独立地选自氢、C1-C8烃基、C3-C8环烃基、C6-C20芳基和吸电子基；
R5选自C1-C8烃基、C3-C8环烃基和C6-C20芳基；
X为卤素。
2.如权利要求1所述的方法，其中：
R1、R2、R3和R7独立地选自氢、C1-C6烷基、OR8、COR8及CHO，且每一R8独立地选自C1-C6烷基；
R4和R6独立地选自氢、C1-C6烷基、OR9、COR9及CHO，且每一R9独立地选自C1-C6烷基；
R5选自C1-C6烷基；
X为溴或碘。
3.如权利要求2所述的方法，其中R1和R2独立地选自氢、OCH3和CHO，且R3、R4、R6和R7均为氢。
4.如权利要求1-3中任一权利要求所述的方法，其中所述催化剂选自Pd(PPh3)4、Pd(OAc)2和Pd/C。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述催化剂的用量与通式II化合物用量的摩尔比为0.06％～0.1％:1。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述反应在K2CO3存在下进行。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述K2CO3的用量与通式II化合物用量的摩尔比为2～3:1。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述反应在甲苯-水-乙醇的混合溶剂中进行。
9.如权利要求1所述的方法，其中所述反应在氮气氛中进行。
10.如权利要求1-3，6-9中任一权利要求所述的方法，其中所述通式II化合物与通式III化合物用量的摩尔比为1:1～1.5。
11.如权利要求4所述的方法，其中所述通式II化合物与通式III化合物用量的摩尔比为1:1～1.5。
12.如权利要求5所述的方法，其中所述通式II化合物与通式III化合物用量的摩尔比为1:1～1.5。
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