CN101407482A - 一种用于合成丁烯类液晶的中间体及其合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于合成丁烯类液晶的中间体及其合成方法。该用于合成丁烯类液晶的中间体具有如右结构通式，其中见右式(I)或C1－C7的烷基或C1－C7的烷氧基；当右式(II)，X为H或F，Z为H或F，Y＝F或C1－C7的烷基或C1－C7的烷氧基或－OCHF2或－OCF3或－CF3或CHF2；n＝0或1。其合成方法是由相应的原料醇与甲基磺酰氯在催化剂存在的条件下在溶剂中反应制得。该合成方法反应快速，无其它副产物，后处理工艺简单快捷，得到的产物收率高、纯度高。
Description
技术领域
本发明涉及一种液晶的中间体及其合成方法，尤其涉及一种用于合成丁烯类液晶的中间体及其合成方法。
背景技术
在液晶行业，
丁烯类化合物是一类重要的液晶单体，广泛用于高档STN混晶和TFT混晶中。在专利JP2003095997中提到使用磺酸酯在铜盐的催化下，与含双键的直链卤代物的格氏试剂反应生成链烯液晶化合物。在专利JP，61-83136，A提到几种其它合成链烯的方法，合成路线长，成本高。目前，合成此类化合物成熟的路线为：
其中中间体磺酸酯对最终产品丁烯类的合成至关重要。有关磺酸酯合成化学在《MARCH’S ADVANCEDORGANIC CHEMISTRY》第六版1473页有详细介绍。在《ClaydenJ.Organic chemistry》(Oxford，2000)473～474页提到对甲基苯磺酸酯与甲基磺酸酯的合成分别为两种反应机理。其中甲基磺酸酯的合成过程中可以产生一种由甲基磺酰氯脱去一分子HCl得到的中间体，其活性很高可以与任何醇反应，包括叔醇。所以同类醇的甲基磺酸酯更易于合成。
目前烷基环己基对甲基苯磺酸酯制备工艺：烷基环己基甲醇与对甲基苯磺酰氯在溶剂中使用碱性物质催化加快反应，反应完毕再使用水以及其它相关溶液多次洗涤反应料液，其中对于在反应溶剂中溶解的产物常常使用溶剂从水相中再次提取产物，最终将有机相干燥，除去溶剂得到磺酸酯粗品，粗品需要再次提纯才能达到使用水平。目前制备工艺中存在缺点：1.在此种工艺中，原料醇难以完全转化，粗品纯度低不能直接用于下一步使用，产率低。2.后处理采用传统工艺操作繁琐，反应结束后料液需要多次洗涤，洗涤水相常常需要使用溶剂多次提取产物，尤其是在结构中存在多环的磺酸酯不易溶解，难以选择良好溶剂溶解，提取时需要大量溶剂，常常由于提取不充分，以及多次洗涤分液造成产品的损失。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于合成丁烯类液晶的中间体，本发明所提供的中间体为甲基磺酸烷基环己基甲酯，可以作为一种丁烯类液晶中间体，代替对甲基苯磺酸烷基环己基甲酯合成液晶单体烷基环己基丁烯。
本发明所提供的用于合成丁烯类液晶的中间体具有如下结构通式：
其中：
或C1-C7的烷基或C1-C7的烷氧基；n＝0或1；当
时，X为H或F，Y为F或C1-C7的烷基或C1-C7的烷氧基或-OCHF2或-OCF3或-CF3或-CHF2，Z为H或F。
本发明的另一目的在于提供所述的用于合成丁烯类液晶的中间体的合成方法，该方法包括如下步骤：
(1)反应
将原料醇与碱性催化剂溶解于溶剂中，搅拌，在-10℃至100℃温度下将甲基磺酰氯加入，其中原料醇、甲基磺酰氯与碱性催化剂的摩尔比为1∶0.9～10∶1～10，在-10℃至100℃温度下反应1～10小时；反应方程式如下：
其中：
或C1-C7的烷基或C1-C7的烷氧基；n＝0或1；当
时，X为H或F，Y为F或C1-C7的烷基或C1-C7的烷氧基或-OCHF2或-OCF3或-CF3或-CHF2，Z为H或F。
所述的原料醇的结构通式为
其中：
或C1-C7的烷基或C1-C7的烷氧基；n＝0或1；当
时，X为H或F，Y为F或C1-C7的烷基或C1-C7的烷氧基或-OCHF2或-OCF3或-CF3或-CHF2，Z为H或F。
(2)后处理
步骤(1)所述的反应完毕后，蒸出反应溶剂总量的10～80％用以回收，然后向剩余料液中加入反应溶剂余量的3～10倍的水，搅拌，产物逐渐析出，将固体滤出，再用产品重量3～10倍的30～95％的含水乙醇洗涤一次，干燥，得到高纯度，高收率的产品。
本发明在后处理方式上利用THF等溶剂自身特点，向料液中逐渐加水，水对产物来说是不良溶解溶剂，使产物析出，而产物中的杂质保留在溶液中。粗品再用含水乙醇再次洗涤，可将残余磺酰氯、反应生成的盐等杂质洗去，并且对产物有很好的去色作用。本反应工艺后处理没有以往磺酸酯后处理过程中提取、洗涤的繁琐，也不需要重结晶，产物基本没有损失，最终得到高纯度，高收率的产品。另外，蒸出的反应溶剂无水，不用处理可以再次套用，从而节约成本。
上述步骤(1)中，推荐甲基磺酰氯的加入温度为在0℃至50℃温度下将甲基磺酰氯加入；推荐原料醇、甲基磺酰氯与碱性催化剂的摩尔比为1∶1～3∶1～3；推荐反应温度为在0℃至80℃温度下反应。
上述合成方法中，步骤(1)中所述的碱性催化剂为三乙胺或吡啶，优选三乙胺。
所述的溶剂为四氢呋喃和/或二氧六环，优选四氢呋喃。本发明中，溶剂使用四氢呋喃(THF)等极性非质子溶剂，对各种化合物有着良好溶解作用，其本身能与水很好互溶，而且原料醇与甲基磺酰氯在四氢呋喃(THF)等极性非质子溶剂中，原料醇可以快速完全反应，定量生成产物甲基磺酸酯，无其它副产物。
本发明所提供的用于合成丁烯类液晶的中间体磺酸酯的合成方法，原料醇反应完全，后处理简单，产物纯度高，产率高，适于工业化大生产。合成的甲基磺酸酯可以替代对甲基苯磺酸酯合成丁烯类液晶单体。
同现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
1、主原料醇与甲基磺酰氯在THF等极性非质子溶剂中可以快速完全反应，定量生成甲基磺酸酯，无其它副产物；
2、后处理工艺简单快捷，可得到高收率高纯度的甲基磺酸酯产物，后处理工艺中没有传统工艺中的繁琐，避免提取、洗涤有机相等操作，也不需要重结晶，减少了由操作引起的产物损失。不使用提取溶剂，以及回收反应溶剂的套用等降低使用溶剂成本；
3、在价格上相比甲基磺酰氯便宜很多，甲基磺酰氯质优易购，并且甲基磺酰氯比对甲基苯磺酰氯分子量小，单位质量摩尔数大，所以可以直接降低原料成本。
具体实施方式
以下以具体方式来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围并不限于此：
[实施例1]的制备
将
8g(0.026mol)，三乙胺5.3g(0.052mol)，THF60ml投入瓶中，20℃滴加甲基磺酰氯5.9g(0.077mol)，约3min加完。在20℃温度下回流10h。然后，蒸出70％的THF，加入50ml水搅拌1小时，抽虑，虑饼用40ml50％乙醇洗涤一次。得产物磺酸酯，mp143℃，HPLC＞97％，收率＞97％。
[实施例2]
的制备
具体操作同实施例1，产物mp＞130℃，HPLC＞97％，收率＞97％。
[实施例3]
的制备
具体操作同实施例1，产物mp＞150℃，HPLC＞97％，收率＞97％。
[实施例4]
的制备
按照摩尔比为1∶1的比例将原料醇
和碱性催化剂三乙胺投入瓶中，并向瓶中投入溶剂THF60ml，再于20℃时按照原料醇∶甲基黄酰氯∶碱性催化剂(摩尔比)为1∶0.9∶1的量采用滴加的方式将甲基磺酰氯加入，滴加完后在20℃温度下回流10h。然后，蒸出70％的THF，加入50ml水搅拌1小时，抽虑，虑饼用40ml50％乙醇洗涤一次，得产物。
[实施例5]的制备
按照摩尔比为1∶10的比例将原料醇
和碱性催化剂三乙胺投入瓶中，并向瓶中投入溶剂二氧六环60ml，再于-10℃时按照原料醇∶甲基黄酰氯∶碱性催化剂(摩尔比)为1∶10∶10的量采用滴加的方式将甲基磺酰氯加入，滴加完后在-10℃温度下回流10h。然后，蒸出10％的二氧六环，加入50ml水搅拌1小时，抽虑，虑饼用40ml95％乙醇洗涤一次，得产物。
[实施例6]
的制备
按照摩尔比为1∶10的比例将原料醇和碱性催化剂吡啶投入瓶中，并向瓶中投入溶剂THF30ml和二氧六环30ml，再于100℃时按照原料醇∶甲基黄酰氯∶碱性催化剂(摩尔比)为1∶0.9∶10的量采用滴加的方式将甲基磺酰氯加入，滴加完后在100℃温度下回流1h。然后，蒸出80％的THF，加入50ml水搅拌1小时，抽虑，虑饼用40ml30％乙醇洗涤一次，得产物。
[实施例7]的制备
按照摩尔比为1∶3的比例将原料醇
和碱性催化剂三乙胺投入瓶中，并向瓶中投入溶剂THF60ml，再于20℃时按照原料醇∶甲基黄酰氯∶碱性催化剂(摩尔比)为1∶3∶3的量采用滴加的方式将甲基磺酰氯加入，滴加完后在20℃温度下回流10h。然后，蒸出70％的THF，加入50ml水搅拌1小时，抽虑，虑饼用40ml50％乙醇洗涤一次，得产物。
[实施例8]的制备
按照摩尔比为1∶2的比例将原料醇和碱性催化剂三乙胺投入瓶中，并向瓶中投入溶剂THF60ml，再于20℃时按照原料醇∶甲基黄酰氯∶碱性催化剂(摩尔比)为1∶2∶2的量采用滴加的方式将甲基磺酰氯加入，滴加完后在20℃温度下回流10h。然后，蒸出70％的THF，加入50ml水搅拌1小时，抽虑，虑饼用40ml50％乙醇洗涤一次，得产物。
[实施例9]
的制备
按照摩尔比为1∶1的比例将原料醇
和碱性化剂三乙胺投入瓶中，并向瓶中投入溶剂THF60ml，再于20℃时按照原料醇∶甲基黄酰氯∶碱性催化剂(摩尔比)为1∶1∶1的量采用滴加的方式将甲基磺酰氯加入，滴加完后在20℃温度下回流10h。然后，蒸出70％的THF，加入50ml水搅拌1小时，抽虑，虑饼用40ml50％乙醇洗涤一次，得产物。
实施例10-38具体操作同实施例8，不同的是所用的原料醇不同，得到的相应产物不同，详见下表所示：
实施例39-44为结构式为(n＝1～6)的磺酸酯的制备，具体操作同实施例9，不同的是所用的原料醇为具有结构式为
(n＝1～6)的醇，其中n分别为1、2、3、4、5、6。
实施例45-50为结构式为
(n＝1～6)的磺酸酯的制备，具体操作同实施例7，不同的是所用的原料醇为具有结构式为(n＝1～6)的醇，其中n分别为1、2、3、4、5、6。
实施例51-56为结构式为
(n＝1～6)的磺酸酯的制备，具体操作同实施例7，不同的是所用的原料醇为具有结构式为(n＝1～6)的醇，其中n分别为1、2、3、4、5、6。
实施例57-62为结构式为
(n＝1～6)的磺酸酯的制备，具体操作同实施例7，不同的是所用的原料醇为具有结构式为
(n＝1～6)的醇，其中n分别为1、2、3、4、5、6。
实施例63-68为结构式为
(n＝1～6)的磺酸酯的制备，具体操作同实施例7，不同的是所用的原料醇为具有结构式为
(n＝1～6)的醇，其中n分别为1、2、3、4、5、6。
实施例69-74为结构式为(n＝1～6)的磺酸酯的制备，具体操作同实施例7，不同的是所用的原料醇为具有结构式为
(n＝1～6)的醇，其中n分别为1、2、3、4、5、6。
实施例76-81为结构式为
(n＝1～6)的磺酸酯的制备，具体操作同实施例7，不同的是所用的原料醇为具有结构式为
(n＝1～6)的醇，其中n分别为1、2、3、4、5、6。
实施例82-87为结构式为
(n＝1～6)的磺酸酯的制备，具体操作同实施例7，不同的是所用的原料醇为具有结构式为
(n＝1～6)的醇，其中n分别为1、2、3、4、5、6。
实施例88-109为结构式为
(R＝C1-C7的支链烷基，n＝0或1)的磺酸酯的制备，具体操作同实施例7，不同的是所用的原料醇不同，其得到的相应产物也不同，具体见下表所示：
实施例110-131为结构式为
(R＝C1-C7的烷氧基，n＝0或1)的磺酸酯的制备，具体操作同实施例7，不同的是所用的原料醇的结构为将实施例88-109中将支链烷基转化为相应的烷氧基，其得到的相应产物也是将支链烷基转化为相应的烷氧基，在此就不再一一详述了。
实施例132-138为结构式为
(n＝0～6)的磺酸酯的制备，具体操作同实施例9，不同的是所用的原料醇为具有结构式为
(n＝0～6)的醇，其中n分别为0、1、2、3、4、5、6。
实施例139-145为结构式为
(n＝0～6)的磺酸酯的制备，具体操作同实施例7，不同的是所用的原料醇为具有结构式为(n＝0～6)的醇，其中n分别为0、1、2、3、4、5、6。
实施例146-152为结构式为
(n＝0～6)的磺酸酯的制备，具体操作同实施例7，不同的是所用的原料醇为具有结构式为(n＝0～6)的醇，其中n分别为0、1、2、3、4、5、6。
实施例153-159为结构式为
(n＝0～6)的磺酸酯的制备，具体操作同实施例7，不同的是所用的原料醇为具有结构式为
(n＝0～6)的醇，其中n分别为0、1、2、3、4、5、6。
实施例160-166为结构式为
(n＝0～6)的磺酸酯的制备，具体操作同实施例7，不同的是所用的原料醇为具有结构式为
(n＝0～6)的醇，其中n分别为0、1、2、3、4、5、6。
实施例167-173为结构式为
(n＝0～6)的磺酸酯的制备，具体操作同实施例7，不同的是所用的原料醇为具有结构式为
(n＝0～6)的醇，其中n分别为0、1、2、3、4、5、6。
实施例174-180为结构式为
(n＝0～6)的磺酸酯的制备，具体操作同实施例7，不同的是所用的原料醇为具有结构式为(n＝0～6)的醇，其中n分别为0、1、2、3、4、5、6。
实施例181-187为结构式为(n＝0～6)的磺酸酯的制备，具体操作同实施例7，不同的是所用的原料醇为具有结构式为(n＝0～6)的醇，其中n分别为0、1、2、3、4、5、6。
以下的实施例为结构式为
(
时，X为H或F，Y为C1-C7的支链烷基或C1-C7的烷氧基，Z为H或F，n＝0或1)，具体操作工艺同实施例7，不同的是所用的原料醇不同，得到的相应的产物也不同。
本发明的产物经质谱鉴定确认为相应的结构。所述的实施例仅是为了更详细地描述本发明，而不是限制本发明。按照本发明所作的等同变换均属于本发明的保护范围内。
Claims (9)
1、一种用于合成丁烯类液晶的中间体，其特征在于，所述的中间体具有如下结构通式：
其中：
或C1-C7的烷基或C1-C7的烷氧基；n＝0或1；当
时，X为H或F，Y为F或C1-C7的烷基或C1-C7的烷氧基或-OCHF2或-OCF3或-CF3或-CHF2，Z为H或F。
2、一种如权利要求1所述的用于合成丁烯类液晶的中间体的合成方法，其特征在于，所述的合成方法包括如下步骤：
1)反应
将原料醇与碱性催化剂溶解于溶剂中，搅拌，在-10℃至100℃温度下将甲基磺酰氯加入，其中原料醇、甲基磺酰氯与碱性催化剂的摩尔比为1∶0.9～10∶1～10，在-10℃至100℃温度下反应1～10小时；所述的原料醇的结构通式为
其中：
或C1-C7的烷基或C1-C7的烷氧基；n＝0或1；当
时，X为H或F，Y为F或C1-C7的烷基或C1-C7的烷氧基或-OCHF2或-OCF3或-CF3或-CHF2，Z为H或F。
2)后处理
待步骤1)所述的反应完毕后，蒸出反应溶剂总量的10～80％用以回收，然后向剩余料液中加入反应溶剂余量的3～10倍的水，搅拌，产物逐渐析出，将固体滤出，再用产品重量3～10倍的30～95％的含水乙醇洗涤一次，干燥，得到高纯度，高收率的产品。
3、根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述的碱性催化剂为三乙胺或吡啶。
4、根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述的碱性催化剂为三乙胺。
5、根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的溶剂为四氢呋喃和/或二氧六环。
6、根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述的溶剂为四氢呋喃。
7、根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的醇、甲基磺酰氯与碱性催化剂的摩尔比为1∶1～3∶1～3。
8、根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述的甲基磺酰氯加入温度为0～50℃。
9、根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述的反应温度为0～80℃。
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