CN100560558C - 一种2,3,5,6-四氟苯甲酸的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种2,3,5,6-四氟-1,4-苯二甲腈制备方法,其中包括在酸性催化剂的催化下水解2,3,5,6-四氟-1,4-苯二甲腈,其中反应温度为125-165℃,反应时间为3-6个小时,该方法回收率高,比传统方法提高约10%以上。此外,本发明方法的合成路线短,反应条件温和,原材料价格便宜,目标产物纯度高,因此适宜于大规模工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种有机化合物的合成方法,具体地说,本发明涉及一种2,3,5,6-四氟苯甲酸的合成方法。
背景技术
2,3,5,6-四氟苯甲酸是合成拟除虫菊酯杀虫剂-四氟菊酯的很重要的中间体,它具有很好的杀虫效果,且对人体的毒性低,因此可以广泛用于农药、医药、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几种:
(1)以五氟苯甲酸为原料,加入锌粉,在氢氧化钾溶液中进行脱氟而得到的2,3,5,6-四氟苯甲酸,其收率为81.3%。上述脱氟过程亦可以在碳酸钠溶液中,在钯/碳存在下进行加氢反应而制得2,3,5,6-四氟苯甲酸粗产品,该粗产品用硫化钠和氯气/水后处理得到所述的产物,其中仅含0.05%重量的原料。
(2)以4-三氟甲基苯甲酰氟为原料,经氯化得到2,3,5,6-四氯-4-三氟甲基苯甲酰氯,其收率83%,然后它与氟化钾进行氟交换,得到2,3,5,6-四氯-4-三氟甲基苯甲酰氟,再经水解并脱羧反应得2,3,5,6-四氯-4-三氟甲基苯,其收率72%,然后2,3,5,6-四氯-4-三氟甲基苯与20%发烟硫酸中水解得到2,3,5,6-四氟-苯甲酸。
(3)在碱性条件下水解2,3,5,6四氟-1,4-苯二甲腈。由于在碱浓度太低时,2,3,5,6四氟-1,4-苯二甲腈不进行水解,而碱浓度太高时出现玻璃烧瓶被腐蚀的现象,因此水解产物受到污染。
另外,GB2122190中公开了如下的方法:2,3,5,6-四氟-1,4-苯二甲腈与冰醋酸、浓硫酸在175℃下加热回流3小时,冷却后把这种混合物倒入水中,然后用乙醚萃取,再加入无水硫酸镁干燥、过滤、旋转蒸馏后得到2,3,5,6-四氟-1,4-苯二酸。所得到的2,3,5,6-四氟-1,4-苯二甲酸与N,N-二甲基甲酰胺或极性非离子溶剂(如二甲基乙酰胺、二甲氧基乙烷、环丁砜)等混合物加热到70℃反应4小时,再冷却到20℃,加水并冷却到5℃。沉淀固体进行过滤、水洗和干燥,其滤液在真空下进行蒸馏,所得到产物中含98%的2,3,5,6-四氟苯甲酸。但该方法需要经过多次的过滤、干燥等操作,消耗更多的原材料,因此该方法不经济,而且还会对环境造成污染。
发明内容
要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种2,3,5,6-四氟苯甲酸的合成方法,该方法具有合成路线短、反应条件温和、成本低廉和回收率高等优点纯度高。
技术方案
腈水解时先生成酰胺,后者继续水解生成羧酸。腈的水解在碱性或溶液或酸催化下进行。在酸或碱和水的比例以及温度合适时就会进而脱掉一边的羧酸,得到单羧酸化合物。
本发明提供了一种2,3,5,6-四氟苯甲酸的合成方法,其特征在于该方法包括在酸性催化剂存在下,2,3,5,6-四氟-1,4-苯二甲腈在温度125-165℃下进行水解3-6个小时。
更详细地说,该方法包括以下步骤:
(1)2,3,5,6-四氟-1,4-苯二甲腈与酸性催化剂和蒸馏水混合后,在搅拌下加热回流3-6小时;
(2)加热回流结束后,将该反应混合物冷却到室温,再把这种反应混合物缓慢地倒入蒸馏水中,再用萃取剂萃取三次,分离的有机层合并;
(3)合并的有机相用干燥剂进行干燥,然后过滤除去干燥剂,其有机相先在常压下蒸去溶剂,再在减压下蒸去余下的酸性催化剂,然后烘干;
(4)烘干的有机相再用活性碳脱色,然后重结晶得到白色的目标产物晶体。
在上述的方法中,所述的酸性催化剂选自以下物质中的一种或多种:冰醋酸、浓硫酸或浓盐酸;
所述酸性催化剂与蒸馏水的体积比为10∶1~2∶1;
所述2,3,5,6-四氟-1,4-苯二甲腈与所述酸性催化剂的体积比例为1∶5~1∶10。
所述的萃取剂是一种或选自乙醚、二正丁醚、叔丁基甲基醚、二异丙基醚、乙酸乙酯或甲苯的萃取剂;其萃取条件是:
萃取剂稀释剂为乙醚;
萃取剂浓度100%;
萃取相比5∶3;
萃取温度:室温;
萃取方式:反应混合物冷却到室温,再把这种反应混合物缓慢地倒入蒸馏水中,将此水溶液倒进分液漏斗,然后往分液漏斗中加入萃取剂,振荡摇匀,分出有机相和水相,然后将水相在倒回分液漏斗,再加入萃取剂,共3次,每次加入的相比5∶3(水相∶有机相);
所述的干燥剂选自以下物质中的一种或多种: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-苯二甲腈制得的,而2,3,5,6-四氯-1,4-苯二甲腈是直接从ALDRICH公司购买得到的。
该方法还包括一个脱色步骤,脱色时加入一种选自乙醚、二正丁醚、叔丁基甲基醚、二异丙基醚、乙酸乙酯或甲苯中的物质。加入所述物质的目的在于溶解2,3,5,6-四氟苯甲酸,使得活性炭发挥吸附作用。
该方法还包括重结晶步骤,其重结晶条件:在常压下蒸馏出在脱色过程的大部分物质,然后加入石油醚将2,3,5,6-四氟苯甲酸沉淀出来,过滤后晾干,从而得到晶体。
积极效果
本发明提供的2,3,5,6-四氟-1,4-苯二甲腈制备方法的回收率比传统方法提高约10%以上。此外,本发明方法省去了传统方法所采用的一些反应步骤,因此合成路线短,不需要加入金属或金属盐催化剂,反应条件温和,,这样,这种方法更加简便可行,,使用的原材料价格也便宜,,目标产物可以达到很高的纯度,适宜于大规模工业化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。
实施例1:
在装配有冷凝管、搅拌器和温度计的25ml的两口瓶中,装入1g2,3,5,6四氟-1,4-苯二甲腈、5ml浓硫酸、5ml冰醋酸和1ml蒸馏水,在搅拌下加热达到回流温度155℃,回流反应4小时,然后停止反应,冷却到室温,再把这种反应液混合物倒入50ml蒸馏水中,用100ml乙醚分三次进行萃取,分离的有机相合并后,再加入CaCl2干燥,过滤,在常压下蒸去乙醚,再在减压下蒸去多余的催化剂,烘干。用乙醚和活性炭脱色,重结晶(在常压下50℃蒸馏出在脱色过程的大部分乙醚,冷却致室温,然后加入石油醚20ml将2,3,5,6-四氟苯甲酸沉淀出来,过滤后将滤渣晾干,从而得到白色晶体)。回收率为:87.7%,产品纯度为:98%。
实施例2:
在装配有冷凝管、搅拌器和温度计的25ml的两口瓶中,放入1g的2,3,5,6四氟-1,4-苯二甲腈、5ml的浓硫酸、和1ml的蒸馏水,在搅拌下加热达到回流温度125℃,回流反应6小时,然后停止反应,冷却到室温,再把这种反应液混合物倒入50ml的蒸馏水中,用100ml二正丁醚分三次萃取,分离的有机相合并后,再加入MgSO4干燥,过滤,在常压下蒸出二正丁醚,再在减压下蒸出多余催化剂,烘干。用二正丁醚和活性炭脱色,重结晶(在常压下145℃蒸馏出在脱色过程的大部分二正丁醚,冷却致室温,然后加入20ml石油醚将2,3,5,6-四氟苯甲酸沉淀出来,过滤后将滤渣晾干,从而得到白色晶体)。回收率为:80.9%,产品纯度为:96%。
实施例3:
在装配有冷凝管、搅拌器和温度计的25ml的两口瓶中,放入1g的2,3,5,6四氟-1,4-苯二甲腈、5ml的冰醋酸和1ml的蒸馏水,在搅拌下加热达到回流温度165℃,回流反应3小时,然后停止反应,冷却到室温,再把这种反应液混合物倒入50ml的蒸馏水中,用100ml乙醚和叔丁基甲基醚分三次萃取,分离的有机相合并后,再加入氯化钙干燥,过滤,在常压下蒸出乙醚和叔丁基甲基醚,在减压下蒸出多余催化剂,烘干。用活性炭脱色,重结晶(在常压下65℃蒸馏出在脱色过程的大部分乙醚和叔丁基甲基醚,冷却致室温,然后加入20ml石油醚将2,3,5,6-四氟苯甲酸沉淀出来,过滤后将滤渣晾干,从而得到白色晶体)。回收率为:82.7%,产品纯度为:95%。
实施例4:
在装配有冷凝管、搅拌器和温度计的25ml的两口瓶中,放入1g的2,3,5,6四氟-1,4-苯二甲腈、6ml的浓盐酸和1ml的蒸馏水,在搅拌下加热达到回流温度145℃,回流反应5小时,然后停止反应,冷却到室温,再把这种反应液混合物倒入50ml的蒸馏水中,用100ml二异丙基醚分三次萃取,分离的有机相合并后,再加入Na2SO4干燥,过滤,在常压下蒸出二异丙基醚,在减压下蒸出多余催化剂,烘干。用二异丙基醚和活性炭脱色,重结晶(在常压下70℃蒸馏出在脱色过程的大部分物质,冷却致室温,然后加入20ml石油醚将2,3,5,6-四氟苯甲酸沉淀出来,过滤后将滤渣晾干,从而得到白色晶体)。回收率为:77.4%,产品纯度为:96%。
实施例5:
在装配有冷凝管、搅拌器和温度计的25ml的两口瓶中,放入1g的2,3,5,6四氟-1,4-苯二甲腈、7ml的浓盐酸、3ml的冰醋酸和1ml的蒸馏水,在搅拌下加热达到回流温度160℃,回流反应4.5小时,然后停止反应,冷却到室温,再把这种反应液混合物倒入50ml的蒸馏水中,用100ml乙酸乙酯分三次萃取,分离的有机相合并后,再加入氯化钙和MgSO4干燥,过滤,在常压下蒸出乙酸乙酯,在减压下蒸出多余催化剂,烘干。用乙酸乙酯和活性炭脱色,重结晶(在常压下80℃蒸馏出在脱色过程的大部分乙酸乙酯,冷却致室温,然后加入20ml石油醚将2,3,5,6-四氟苯甲酸沉淀出来,过滤后将滤渣晾干,从而得到白色晶体)。回收率为:76.2%,产品纯度为:96%。
实施例6:
在装配有冷凝管、搅拌器和温度计的25ml的两口瓶中,放入1g的2,3,5,6四氟-1,4-苯二甲腈、5ml的浓硫酸、5ml的浓盐酸和1ml的蒸馏水,在搅拌下加热达到回流温度130℃,回流反应5.5小时,然后停止反应,冷却到室温,再把这种反应液混合物倒入50ml的蒸馏水中,用100ml甲苯分三次萃取,分离的有机相合并后,再加入CaSO4干燥,过滤,在常压下蒸出甲苯,在减压下蒸出多余催化剂,烘干。用活性炭脱色,重结晶(在常压下85℃蒸馏出在脱色过程的大部分甲苯,冷却致室温,然后加入石油醚20ml将2,3,5,6-四氟苯甲酸沉淀出来,过滤后将滤渣晾干,从而得到白色晶体)。回收率为:85.8%,产品纯度为:95%。
Claims (8)
1、一种2,3,5,6-四氟苯甲酸的制备方法,其特征在于该方法包括在酸性催化剂存在下,2,3,5,6-四氟-1,4-苯二甲腈在温度125-165℃下进行水解3-6个小时,所述的酸性催化剂选自以下物质中的一种或多种:冰醋酸、浓硫酸、浓盐酸。
2、根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于该方法包括以下步骤:
(1)2,3,5,6-四氟-1,4-苯二甲腈与酸性催化剂和蒸馏水混合后,在搅拌下加热回流3-6小时;
(2)加热回流结束后,将该反应混合物冷却到室温,再把这种反应混合物缓慢地倒入蒸馏水中,再用萃取剂萃取三次,分离的有机层合并;
(3)合并的有机相用干燥剂进行干燥,然后过滤除去干燥剂,其有机相先在常压下蒸去溶剂,再在减压下蒸去余下的酸性催化剂,然后烘干;
(4)烘干的有机相再用活性碳脱色,然后重结晶得到白色的目标产物晶体。
3、根据权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于所述的酸性催化剂与蒸馏水的体积比为10∶1~2∶1。
4、根据权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于反应时2,3,5,6-四氟-1,4-苯二甲腈与酸性催化剂的体积比例为1∶5~1∶10。
5、根据权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于所述的2,3,5,6-四氟-1,4-苯二甲腈由2,3,5,6-四氯-1,4-苯二甲腈制得。
6、根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于所述的萃取剂是一种或多种选自乙醚、二正丁醚、叔丁基甲基醚、二异丙基醚、乙酸乙酯或甲苯的萃取剂。
7、根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于所述的干燥剂选自以下物质中的一种或多种:CaCl2、MgSO4、Na2SO4、CaSO4。
8、根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于脱色时加入一种或多种选自乙醚、二正丁醚、叔丁基甲基醚、二异丙基醚、乙酸乙酯或甲苯的物质。
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