CN101372451B - 一种2,3,4,5-四氟苯甲酰氯的化学合成方法 - Google Patents

一种2,3,4,5-四氟苯甲酰氯的化学合成方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种2,3,4,5-四氟苯甲酰氯的化学合成方法,所述的方法为:在有机胺催化剂作用下,2,3,4,5-四氟苯甲酸与双(三氯甲基)碳酸酯在有机溶剂中于20~100℃反应1~10h,后处理得到所述的2,3,4,5-四氟苯甲酰氯,所述的有机胺催化剂为含N-甲酰基团的叔胺或固相负载的含N-甲酰基团的叔胺。本发明反应条件温和,反应收率高,三废小,具有较大的实施价值和社会经济效益。

Description

一种2,3,4,5-四氟苯甲酰氯的化学合成方法
(一)技术领域
本发明涉及一种2,3,4,5-四氟苯甲酰氯的化学合成方法。
(二)背景技术
2,3,4,5-四氟苯甲酰氯是用于合成化学原料药物的重要中间体,如用它生产氧氟沙星或左旋氧氟沙星。
在本发明给出之前,现有技术中2,3,4,5-四氟苯甲酰氯的化学合成方法多是以2,3,4,5-四氟苯甲酸和氯化亚砜氯代制备得到。如US4777253提出的用2,3,4,5-四氟苯甲酸14.5g和氯化亚砜152ml在微量DMF催化下回流反应4h制得。上述工艺尾气中含大量窒息性的二氧化硫(国家环保对大气严格控制的六个指标之一),处理困难,目前主要采用碱吸收制备亚硫酸钠和氯化钠的混合物,但市场销售存在较大问题,而且,由于用碱吸收后为水溶液,必须浓缩后才能得到亚硫酸钠和氯化钠的混合物,生产过程能耗很大,生产成本较高。同时由于反应过程中二氧化硫往往是集中释放,很难完全吸收。我国企业采用氯化亚砜法必然面临停产的命运,另外氯化亚砜的运输和使用受到严格控制,对反应设备密封性要求高,投资也较大,同时原工艺生产的产品含有微量二氧化硫气体,在储存过程产品中颜色容易变黄,影响产品外观和质量。同时原工艺还有产品收率和纯度较低等问题需要解决。
(三)发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种工艺简单、生产安全可靠、反应收率高、产品纯度好、成本低、三废小的2,3,4,5-四氟苯甲酰氯的化学合成方法。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案如下:
一种2,3,4,5-四氟苯甲酰氯的化学合成方法:在有机胺催化剂作用下,2,3,4,5-四氟苯甲酸与双(三氯甲基)碳酸酯在有机溶剂中于20~100℃反应1~10h,后处理得到所述的2,3,4,5-四氟苯甲酰氯。其反应方程式为:
Figure G2008101204496D00021
本发明所述的有机胺催化剂推荐含N-甲酰基团的叔胺或固相负载的含N-甲酰基团的叔胺,优先选自下列之一:N-甲酰-哌啶、N-甲酰-吗啉、N,N-二甲基甲酰胺、式(I)所示的Merrifield树脂负载的1-N-哌啶基-4-甲醛,进一步优选Merrifield树脂负载的1-N-哌啶基-4-甲醛。
Figure G2008101204496D00031
本发明所述的有机溶剂为下列一种或两种以上任意比例的混合物:甲苯、氯苯、2-甲基四氢呋喃、C1~C4的卤代烃,所述C1~C4的卤代烃包括二氯甲烷、三氯甲烷、二氯乙烷等。优选有机溶剂为下列一种或两种任意比例的混合物:2-甲基四氢呋喃、二氯乙烷。
本发明推荐所述的2,3,4,5-四氟苯甲酸:双(三氯甲基)碳酸酯:有机胺催化剂的投料物质的量比为1:0.34~1.0:0.01~0.2,优选为1:0.34~0.6:0.01~0.10。
所述的有机溶剂的用量推荐为:以2,3,4,5-四氟苯甲酸质量计为0.5~5ml/g。
本发明所述的反应优选在40~80℃进行3~8小时,具体可根据GC判断反应终点。
本发明所述的后处理可以采取如下方法:反应完毕后,常压蒸去溶剂,再减压蒸馏得到产品。如果是采用固相催化剂,则在反应完毕后先过滤出固相催化剂(可以重复使用),然后常压蒸去溶剂,再减压蒸馏得到产品。
具体推荐所述的方法按照以下步骤进行:按照2,3,4,5-四氟苯甲酸:双(三氯甲基)碳酸酯:有机胺催化剂的物质的量比为1:0.34~0.6:0.01~0.10投料,加入有机溶剂的量为2,3,4,5-四氟苯甲酸质量的0.5~3倍,所述的有机胺催化剂为Merrifield树脂负载的1-N-哌啶基-4-甲醛,所述的有机溶剂为2-甲基四氢呋喃或二氯乙烷,升温至40~80℃下反应3~8小时,过滤去除催化剂,常压蒸去溶剂,减压蒸馏即得2,3,4,5-四氟苯甲酰氯。
本发明与现有技术相比,其有益效果体现在:
本发明以含N-甲酰基团的叔胺和固相负载的含N-甲酰基团的叔胺作为催化剂、并以双(三氯甲基)碳酸酯替代氯化亚砜和2,3,4,5-四氟苯甲酸反应制备2,3,4,5-四氟苯甲酰氯,反应条件温和,反应收率高,生产安全可靠,三废小,并且所得产品具有纯度高、长时间储存不变色等明显优点,尤其是以Merrifield树脂负载的1-N-哌啶基-4-甲醛作为催化剂时,所得产品纯度更高达99.5%,且固相催化剂可以回收利用。
综上,本发明工艺路线先进,具有较大的实施价值和社会经济效益。
(四)具体实施方式:
以下以具体实施例来说明本发明的技术方案,但本发明的保护范围不限于此:
实施例1
投料物质的量比2,3,4,5-四氟苯甲酸:双(三氯甲基)碳酸酯:催化剂为1:0.34:0.01,催化剂为Merrifield树脂负载的1-N-哌啶基-4-甲醛,有机溶剂为氯仿,其用量为2,3,4,5-四氟苯甲酸质量的2倍。
在装有温度计、回流冷凝管和机械搅拌的250mL三口烧瓶内,加入2,3,4,5-四氟苯甲酸19.4g(100mmol)、双(三氯甲基)碳酸酯10.1g(34mmol)、氯仿39ml和Merrifield树脂负载的1-N-哌啶基-4-甲醛0.94g(1mmol)。加毕,升温至50℃,保温反应8h,反应完毕后,过滤去除上述催化剂(可重复使用),常压蒸去溶剂,再减压蒸馏,真空度为6.3kpa,蒸馏收集85~86℃的馏分得2,3,4,5-四氟苯甲酰氯17.5g,产品收率82.5%,纯度99.5%(GC)。
实施例2
投料物质的量比2,3,4,5-四氟苯甲酸:双(三氯甲基)碳酸酯:催化剂为1:0.5:0.01,2,3,4,5-四氟苯甲酸投料量为19.4g(100mmol),双(三氯甲基)碳酸酯投料量为14.9g(50mmol),催化剂为重复使用的Merrifield树脂负载的1-N-哌啶基-4-甲醛,其用量为0.94g(1mmol),有机溶剂为氯仿,其用量为2,3,4,5-四氟苯甲酸质量的2倍。
反应温度为回流温度,其它操作同实施例1,得2,3,4,5-四氟苯甲酰氯18.5g,产品收率87.1%,纯度99.6%(GC)。
实施例3
投料物质的量比2,3,4,5-四氟苯甲酸:双(三氯甲基)碳酸酯:催化剂为1:0.6:0.02,催化剂为N,N-二甲基甲酰胺,有机溶剂为2-甲基四氢呋喃,其用量为2,3,4,5-四氟苯甲酸质量的2倍。
在装有温度计、回流冷凝管和机械搅拌的250mL三口烧瓶内,加入2,3,4,5-四氟苯甲酸19.4g(100mmol)、双(三氯甲基)碳酸酯17.8g(60mmol)、2-甲基四氢呋喃39ml和N,N-二甲基甲酰胺0.15g(2mmol)。加毕,升温至60-65℃,保温反应4h,反应完毕后,常压蒸去溶剂,再减压蒸馏,真空度为6.3kpa,蒸馏收集85~86℃的馏分得19.6g,产品收率92.1%,纯度98.6%(GC)。
实施例4
投料物质的量比2,3,4,5-四氟苯甲酸:双(三氯甲基)碳酸酯:催化剂为1:0.38:0.01,2,3,4,5-四氟苯甲酸投料量为19.4g(100mmol),双(三氯甲基)碳酸酯投料量为11.3g(38mmol),催化剂为N-甲酰-哌啶,其用量为0.1g(1mmol),有机溶剂为2-甲基四氢呋喃,其用量为2,3,4,5-四氟苯甲酸质量的2倍。
反应温度为70~75℃,其它操作同实施例3,得2,3,4,5-四氟苯甲酰氯19.2g,产品收率90.6%,纯度98.9%(GC)。
实施例5
投料物质的量比2,3,4,5-四氟苯甲酸:双(三氯甲基)碳酸酯:催化剂为1:0.38:0.02,2,3,4,5-四氟苯甲酸投料量为19.4g(100mmol),双(三氯甲基)碳酸酯投料量为11.3g(38mmol),催化剂为N-甲酰-吗啉,其用量为0.2g(2mmol),有机溶剂为1,2-二氯乙烷,其用量为2,3,4,5-四氟苯甲酸质量的3倍。
反应温度为75~80℃,其它操作同实施例3,得2,3,4,5-四氟苯甲酰氯19.9g,产品收率93.5%,纯度98.8%(GC)。
实施例6
投料物质的量比2,3,4,5-四氟苯甲酸:双(三氯甲基)碳酸酯:催化剂为1:0.34:0.05,2,3,4,5-四氟苯甲酸投料量为19.4g(100mmol),双(三氯甲基)碳酸酯投料量为10.1g(34mmol),催化剂为Merrifield树脂负载的1-N-哌啶基-4-甲醛,其用量为4.7g(5mmol),有机溶剂为二氯甲烷,其用量为2,3,4,5-四氟苯甲酸质量的2倍。
反应温度为40-45℃,其它操作同实施例1,得2,3,4,5-四氟苯甲酰氯19.6g,产品收率92.1%,纯度99.6%(GC)。
实施例7
投料物质的量比2,3,4,5-四氟苯甲酸:双(三氯甲基)碳酸酯:催化剂为1:0.6:0.1,2,3,4,5-四氟苯甲酸投料量为19.4g(100mmol),双(三氯甲基)碳酸酯投料量为17.8g(60mmol),催化剂为N,N-二甲基甲酰胺,其用量为0.7g(10mmol),有机溶剂为1,2-二氯乙烷,其用量为2,3,4,5-四氟苯甲酸质量的0.5倍。
反应温度为回流温度,其它操作同实施例3得2,3,4,5-四氟苯甲酰氯19.4g,产品收率91.5%,纯度98.9%(GC)。
实施例8
投料物质的量比2,3,4,5-四氟苯甲酸:双(三氯甲基)碳酸酯:催化剂为1:1.0:0.2,2,3,4,5-四氟苯甲酸投料量为19.4g(100mmol),双(三氯甲基)碳酸酯投料量为29.7g(100mmol),催化剂为N,N-二甲基甲酰胺,其用量为1.8g(20mmol),有机溶剂为2-甲基四氢呋喃,其用量为2,3,4,5-四氟苯甲酸质量的5倍。
反应温度为60-65℃,其它操作同实施例3,得2,3,4,5-四氟苯甲酰氯18.7g,产品收率88.1%,纯度98.5%(GC)。
实施例9
投料物质的量比2,3,4,5-四氟苯甲酸:双(三氯甲基)碳酸酯:催化剂为1:1:0.01,2,3,4,5-四氟苯甲酸投料量为19.4g(100mmol),双(三氯甲基)碳酸酯投料量为29.7g(100mmol),催化剂为Merrifield树脂负载的1-N-哌啶基-4-甲醛,其用量为0.94g(1mmol),有机溶剂为2-甲基四氢呋喃,其用量为2,3,4,5-四氟苯甲酸质量的3倍。
反应温度为70-75℃,反应时间为4h,其它操作同实施例1,得2,3,4,5-四氟苯甲酰氯19.7g,产品收率92.5%,纯度99.5%(GC)。
实施例10
投料物质的量比2,3,4,5-四氟苯甲酸:双(三氯甲基)碳酸酯:催化剂为1:0.6:0.03,2,3,4,5-四氟苯甲酸投料量为19.4g(100mmol),双(三氯甲基)碳酸酯投料量为17.8g(60mmol),催化剂为Merrifield树脂负载的1-N-哌啶基-4-甲醛,其用量为2.8g(3mmol),有机溶剂为2-甲基四氢呋喃,其用量为2,3,4,5-四氟苯甲酸质量的2倍。
反应温度为60~65℃,其它操作同实施例1,得2,3,4,5-四氟苯甲酰氯20.3g,产品收率95.5%,纯度98.6%(GC)。
实施例11
投料物质的量比2,3,4,5-四氟苯甲酸:双(三氯甲基)碳酸酯:催化剂为1:0.4:0.04,2,3,4,5-四氟苯甲酸投料量为19.4g(100mmol),双(三氯甲基)碳酸酯投料量为11.9g(40mmol),催化剂为Merrifield树脂负载的1-N-哌啶基-4-甲醛,其用量为3.8g(4mmol),有机溶剂为二氯甲烷,其用量为2,3,4,5-四氟苯甲酸质量的2倍。
反应温度为40-43℃,反应时间为8h,其它操作同实施例1,得2,3,4,5-四氟苯甲酰氯19.8g,产品收率93.1%,纯度99.5%(GC)。
实施例12
投料物质的量比2,3,4,5-四氟苯甲酸:双(三氯甲基)碳酸酯:催化剂为1:0.40:0.06,2,3,4,5-四氟苯甲酸投料量为19.4g(100mmol),双(三氯甲基)碳酸酯投料量为11.9g(40mmol),催化剂为Merrifield树脂负载的1-N-哌啶基-4-甲醛,其用量为5.6g(6mmol),有机溶剂为氯苯,其用量为2,3,4,5-四氟苯甲酸质量的2倍。
反应温度为80~85℃,其它操作同实施例1,得2,3,4,5-四氟苯甲酰氯20.1g,产品收率94.5%,纯度99.5%(GC)。
实施例13
投料物质的量比2,3,4,5-四氟苯甲酸:双(三氯甲基)碳酸酯:催化剂为1:0.34:0.08,2,3,4,5-四氟苯甲酸投料量为19.4g(100mmol),双(三氯甲基)碳酸酯投料量为10.1g(34mmol),催化剂为Merrifield树脂负载的1-N-哌啶基-4-甲醛,其用量为7.5g(8mmol),有机溶剂为甲苯,其用量为2,3,4,5-四氟苯甲酸质量的3倍。
反应温度为70~75℃,其它操作同实施例1,得2,3,4,5-四氟苯甲酰氯19.4g,产品收率91.5%,纯度99.5%(GC)。
实施例14
投料物质的量比2,3,4,5-四氟苯甲酸:双(三氯甲基)碳酸酯:催化剂为1:0.34:0.1,2,3,4,5-四氟苯甲酸投料量为19.4g(100mmol),双(三氯甲基)碳酸酯投料量为10.1g(34mmol),催化剂为N,N-二甲基甲酰胺,其用量为0.8g(10mmol),有机溶剂为二氯乙烷,其用量为2,3,4,5-四氟苯甲酸质量的2.5倍。
反应温度为70~75℃,其它操作同实施例3,得2,3,4,5-四氟苯甲酰氯19.8g,产品收率93.0%,纯度98.5%(GC)。
实施例15
投料物质的量比2,3,4,5-四氟苯甲酸:双(三氯甲基)碳酸酯:催化剂为1:1:0.20,2,3,4,5-四氟苯甲酸投料量为19.4g(100mmol),双(三氯甲基)碳酸酯投料量为29.7g(100mmol),催化剂为N-甲酰哌啶,其用量为2.4g(20mmol),有机溶剂为甲苯,其用量为2,3,4,5-四氟苯甲酸质量的5倍。
反应温度为85-90℃,其它操作同实施例3,得2,3,4,5-四氟苯甲酰氯18.9g,产品收率89.0%,纯度98.5%(GC).
实施例16
投料物质的量比2,3,4,5-四氟苯甲酸:双(三氯甲基)碳酸酯:催化剂为1:1:0.1,2,3,4,5-四氟苯甲酸投料量为19.4g(100mmol),双(三氯甲基)碳酸酯投料量为29.7g(100mmol),催化剂为N-甲酰吗啉,其用量为1.2g(10mmol),有机溶剂为甲苯,其用量为2,3,4,5-四氟苯甲酸质量的3.5倍。
反应温度为95~100℃,反应时间为1小时,其它操作同实施例3,得2,3,4,5-四氟苯甲酰氯18.2g,产品收率85.6%,纯度98.6%(GC)。
实施例17
投料物质的量比2,3,4,5-四氟苯甲酸:双(三氯甲基)碳酸酯:催化剂为1:1:0.2,2,3,4,5-四氟苯甲酸投料量为19.4g(100mmol),双(三氯甲基)碳酸酯投料量为29.7g(100mmol),催化剂为N,N-二甲基甲酰胺,其用量为2.9g(40mmol),有机溶剂为二氯甲烷,其用量为2,3,4,5-四氟苯甲酸质量的3倍。
反应温度为20-25℃,反应时间为10小时,其它操作同实施例3,得2,3,4,5-四氟苯甲酰氯18.1g,产品收率85.1%,纯度98.8%(GC)。

Claims (6)

1.一种2,3,4,5-四氟苯甲酰氯的化学合成方法,其特征在于所述的方法为:在有机胺催化剂作用下,2,3,4,5-四氟苯甲酸与双(三氯甲基)碳酸酯在有机溶剂中于20~100℃反应1~10h,后处理得到所述的2,3,4,5-四氟苯甲酰氯,所述的有机胺催化剂为式(I)所示的Merrifield树脂负载的1-N-哌嗪基-4-甲醛,所述的有机溶剂为下列一种或两种以上任意比例的混合物:甲苯、氯苯、2-甲基四氢呋喃、C1~C4的卤代烃,所述的2,3,4,5-四氟苯甲酸∶双(三氯甲基)碳酸酯∶有机胺催化剂的投料物质的量比为1∶0.34~1.0∶0.01~0.2;
Figure FFW00000056559600011
2.如权利要求1所述的2,3,4,5-四氟苯甲酰氯的化学合成方法,其特征在于所述的2,3,4,5-四氟苯甲酸∶双(三氯甲基)碳酸酯∶有机胺催化剂的投料物质的量比为1∶0.34~0.6∶0.01~0.10。
3.如权利要求1所述的2,3,4,5-四氟苯甲酰氯的化学合成方法,其特征在于所述的有机溶剂的用量以2,3,4,5-四氟苯甲酸质量计为0.5~5ml/g。
4.如权利要求3所述的2,3,4,5-四氟苯甲酰氯的化学合成方法,其特征在于所述的有机溶剂为下列一种或两种任意比例的混合物:2-甲基四氢呋喃、二氯乙烷。
5.如权利要求1所述的2,3,4,5-四氟苯甲酰氯的化学合成方法,其特征在于所述的反应在40~80℃进行3~8小时。
6.如权利要求1所述的2,3,4,5-四氟苯甲酰氯的化学合成方法,其特征在于所述的方法按照以下步骤进行:按照2,3,4,5-四氟苯甲酸∶双(三氯甲基)碳酸酯∶有机胺催化剂的物质的量比为1∶0.34~0.6∶0.01~0.10投料,加入有机溶剂的量为2,3,4,5-四氟苯甲酸质量的0.5~3倍,所述的有机胺催化剂为Merrifield树脂负载的1-N-哌嗪基-4-甲醛,所述的有机溶剂为2-甲基四氢呋喃或二氯乙烷,升温至40~80℃下反应3~8小时,过滤去除催化剂,常压蒸去溶剂,减压蒸馏即得2,3,4,5-四氟苯甲酰氯。
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