CN102531961B - 一种2,6-二氯-3-氟苯腈的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种2,6-二氯-3-氟苯腈的制备方法,包括如下步骤:(A)以2,6-二氯-3-氟苯乙酮为原料,在冰醋酸/醋酸钠体系中与氯气进行氯代反应,得到α,α,α,2,6-五氯-3-氟苯乙酮;(B)α,α,α,2,6-五氯-3-氟苯乙酮在有机溶剂A中通氨气至饱和,经氨解反应得到2,6-二氯-3-氟苯甲酰胺;(C)以2,6-二氯-3-氟苯甲酰胺和双(三氯甲基)碳酸酯为原料,在有机胺催化剂作用下,在有机溶剂B中于0-80℃进行脱水反应,反应完毕后,经后处理及纯化得到2,6-二氯-3-氟苯腈。本发明具有路径步骤简短、条件温和、操作简便、产品质量收率高、生产成本低等优点,适合工业化规模生产。

Description

一种2,6-二氯-3-氟苯腈的制备方法
(一)技术领域
本发明涉及一种2,6-二氯-3-氟苯腈的制备方法,特别涉及一种以2,6-二氯-3-氟苯乙酮为起始原料制备2,6-二氯-3-氟苯腈的方法。 
(二)背景技术
2,6-二氯-3-氟苯腈是重要的医药和农药中间体,具有较高的市场价值,目前市场售价大约20万/吨。另一方面,喹诺酮类药物的关键中间体2,4-二氯-5-氟苯乙酮的合成主要以2,4-二氯氟苯、乙酰氯、三氯化铝为原料,经过傅克酰基化反应制得,其制备过程中同时生成20%左右的异构体副产物2,6-二氯-3-氟苯乙酮,该副产物的大量产生给环保带来棘手的问题。如果能变废为宝,实现副产物的资源化综合利用,将可实现显著的社会和经济效益。 
在本发明给出之前,2,6-二氯-3-氟苯腈的主要合成方法:1)JP03090057以2,4-二氟-3-氯硝基苯为原料,与无机氰化物(如氰化钠)于0-30℃反应制得2-氯-3-氟-6-硝基苯腈,随后与氯气在180~250℃氯代反应得2,6-二氯-3-氟苯腈。该方法用到剧毒化合物氰化钠,氯代反应在高温下进行设备腐蚀严重,限制了其工业化应用。2)US5670694以2,4-二氯-5-氟甲苯和2,6-二氯-3-氟甲苯混合物为原 料,于350~550℃在铬等重金属催化下与氨气、空气、及水蒸汽发生氨氧化作用,生成2,4-二氯-5-氟苯腈和2,6-二氯-3-氟苯腈混合物,需经减压分馏、分级结晶或柱层析分离等多次分离纯化才能得到纯品。该方法混合物后处理比较复杂,而且需使用铬等环境不友好重金属作为反应催化剂,反应温度极高,有大量副产物2,4-二氯-5-氟苯腈同时生成等缺点,限制了其工业化应用。3)US5824817以3-氟甲苯为起始原料,首先与氯气反应生成2,6-二氯-3-氟甲苯,随后在吡啶催化下进一步氯代生成1,3-二氯-2-(二氯甲基)-4-氟苯,在酸催化下水解生成关键中间体2,6-二氯-3-氟苯甲醛,随后与盐酸羟胺发生肟化反应生成2,6-二氯-3-氟苯甲醛肟,最后经脱水反应得到目标化合物2,6-二氯-3-氟苯腈,也可以将2,6-二氯-3-氟苯甲醛氧化、酰氯化、胺解及脱水等多步反应得到最终产品2,6-二氯-3-氟苯腈,总收率42%。该方法反应步骤多,总收率较低,产品成本高。 
(三)发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种反应步骤简短、条件温和、操作简便、产品收率高、生产成本低、适合工业化生产的2,6-二氯-3-氟苯腈的制备方法,该法以喹诺酮类药物的关键中间体2,4-二氯-5-氟苯乙酮生产过程中的副产物2,6-二氯-3-氟苯乙酮为起始原料,实现了副产物的资源化综合利用。 
为解决上述技术问题,本发明的技术思路如下所示: 
本发明采用的技术方案为: 
一种2,6-二氯-3-氟苯腈的制备方法,包括如下步骤: 
(A)以2,6-二氯-3-氟苯乙酮为原料,在冰醋酸/醋酸钠体系中与氯气进行氯代反应,得到α,α,α,2,6-五氯-3-氟苯乙酮; 
(B)α,α,α,2,6-五氯-3-氟苯乙酮在有机溶剂A中通氨气至饱和,经氨解反应得到2,6-二氯-3-氟苯甲酰胺; 
(C)以2,6-二氯-3-氟苯甲酰胺和双(三氯甲基)碳酸酯为原料,在有机胺催化剂作用下,在有机溶剂B中于0-80℃进行脱水反应,反应完毕后,经后处理及纯化得到2,6-二氯-3-氟苯腈。 
进一步,本发明步骤(A)所述的氯代反应温度为40~120℃,优选为60~90℃;氯代反应时间为2~8h,优选为3~5h。 
进一步,本发明具体推荐所述步骤(A)按照如下步骤进行:以2,6-二氯-3-氟苯乙酮为原料,于冰醋酸中,搅拌加热下(40~120℃)通入氯气至反应完全生成α,α,2,6-四氯-3-氟苯乙酮后,投入醋酸钠继续加热(40~120℃)通入氯气反应,反应结束后经后处理得到所述的α,α,α,2,6-五氯-3-氟苯乙酮。反应过程中通过TLC监控反应的进行。 
更进一步,上述后处理具体可采用如下方法:冷却至室温后,鼓 入压缩空气赶走体系中多余的氯气,过滤除去反应中生成的氯化钠固体,回收溶剂冰醋酸,加入适量水不溶性有机溶剂(如乙酸乙酯、甲苯、二甲苯、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷等)溶解,水洗干燥,回收溶剂得到α,α,α,2,6-五氯-3-氟苯乙酮。 
进一步,本发明步骤(B)所述的有机溶剂A选自下列一种或任意几种任意比例的混合:C1~C4的醇类、四氢呋喃、丙酮、2-甲基四氢呋喃、乙腈,优选为甲醇或乙醇。 
进一步,本发明步骤(B)所述的氨解反应温度为-10~50℃,优选为0~20℃;氨解反应时间为2~8h,优选为3~4h。 
进一步,本发明步骤(B)具体可按照如下步骤进行:步骤(A)所得α,α,α,2,6-五氯-3-氟苯乙酮溶于有机溶剂A中,通氨气至饱和后密闭搅拌反应,反应完全后,回收溶剂A及反应生成的氯仿,得到2,6-二氯-3-氟苯甲酰胺。 
进一步,本发明步骤(C)所述的有机溶剂B选自下列一种或任意几种任意比例的混合:乙酸乙酯、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、甲苯、二甲苯,优选为甲苯或乙酸乙酯。 
进一步,本发明步骤(C)所述的有机胺催化剂为下列之一:三乙胺、吡啶、N-甲基吡咯、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基苯甲酰胺、N-甲酰基哌啶,优选为三乙胺或N,N-二甲基甲酰胺。 
进一步,本发明步骤(C)所述脱水反应温度为0~80℃,优选为40~70℃。 
进一步,本发明步骤(C)所述2,6-二氯-3-氟苯甲酰胺∶双(三氯甲基)碳酸酯∶有机胺催化剂的投料物质的量的比为1∶0.34~0.7∶0.01~1.0,优选为1∶0.37~0.46∶0.1~0.3。 
进一步,本发明步骤(C)所述的后处理采用如下方法:冷却至室温,水洗,有机层干燥(优选以无水Na2SO4作为干燥剂),回收溶剂得到残留物。所述纯化方法为高真空蒸馏或重结晶,优选为高真空蒸馏法,所述的高真空蒸馏条件为130℃/20mmHg,所述重结晶溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、乙腈与水组成的混合溶剂,其体积比例范围为1∶0.5~3,用量为50~300mL/100g粗产品。本发明优选采用高真空蒸馏进行纯化。 
本发明步骤(A)以氯气作为氯代试剂,α,α,α,2,6-五氯-3-氟苯乙酮收率远高于以N-氯代丁二酰亚胺、氧氯化硒、氯化亚砜、三氯异氰尿酸等为氯代试剂的收率,实验发现,以氯气作为氯代试剂,2,6-二氯-3-氟苯乙酮几乎完全反应生成α,α,α,2,6-五氯-3-氟苯乙酮,反应选择性高,产品无需纯化,并且相比其他氯代试剂,价格低、反应条件温和、处理简便。 
与现有技术相比,本发明具有路径步骤简短、条件温和、操作简便、产品质量收率高、生产成本低等优点,适合工业化规模生产。本发明的一大创新之处在于以工业副产品2,6-二氯-3-氟苯乙酮为原料,实现了2,6-二氯-3-氟苯乙酮的资源化利用,并且以环境友好的双(三氯甲基)碳酸酯做为脱水反应的脱水剂,替代三氯氧磷、五氧化二磷等传统剧毒、高污染脱水试剂,具有显著的社会和经济效益。 
(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 
α,α,α,2,6-五氯-3-氟苯乙酮的合成 
在装有机械搅拌、回流冷凝管、尾气吸收装置的500mL圆底烧瓶中,加入2,6-二氯-3-氟苯乙酮82.8g(0.4mol),冰乙酸200mL,升温至70℃,通入氯气反应3h,TLC监测2,6-二氯-3-氟苯乙酮完全转化为α,α,2,6-四氯-3-氟苯乙酮,于体系中加入无水乙酸钠50g,继续通氯70℃反应1h,TLC检测反应完全,冷却至室温后,鼓入压缩空气赶走体系中多余的氯气,过滤除去反应中生成的氯化钠固体,回收溶剂乙酸,加入200ml乙酸乙酯溶解,水洗,无水Na2SO4干燥,回收乙酸乙酯溶剂得到无色油状液体α,α,α,2,6-五氯-3-氟苯乙酮121.8g(收率为98%)。 
实施例2 
α,α,α,2,6-五氯-3-氟苯乙酮的合成 
在装有机械搅拌、回流冷凝管、尾气吸收装置的500mL圆底烧瓶中,加入2,6-二氯-3-氟苯乙酮82.8g(0.4mol),冰乙酸200mL,升温至90℃,通入氯气反应2h,TLC监测2,6-二氯-3-氟苯乙酮完全转化为α,α,2,6-四氯-3-氟苯乙酮,于体系中加入无水乙酸钠50g,继续通氯90℃反应1h,TLC检测反应完全,冷却至室温后,鼓入压 缩空气赶走体系中多余的氯气,过滤除去反应中生成的氯化钠固体,回收溶剂乙酸,加入200mL甲苯溶解,水洗,无水Na2SO4干燥,回收甲苯溶剂得到无色油状液体α,α,α,2,6-五氯-3-氟苯乙酮120.4g(收率为97%)。 
实施例3 
2,6-二氯-3-氟苯甲酰胺的合成 
在装有机械搅拌、尾气吸收装置的1000mL圆底烧瓶中,加入α,α,α,2,6-五氯-3-氟苯乙酮124.2g(0.4mol),400mL乙醇,保持体系20℃以下通氨气至饱和后继续20℃以下搅拌反应3h,减压回收溶剂及反应生成的氯仿,得到2,6-二氯-3-氟苯甲酰胺固体81.5g(收率为98%),熔点183~185℃,HPLC含量分析97%。 
实施例4 
2,6-二氯-3-氟苯甲酰胺的合成 
在装有机械搅拌、尾气吸收装置的1000mL圆底烧瓶中,加入α,α,α,2,6-五氯-3-氟苯乙酮124.2g(0.4mol),400mL 2-甲基四氢呋喃,保持体系10℃以下通氨气至饱和后继续10℃以下搅拌反应5h,回收溶剂及反应生成的氯仿,得到2,6-二氯-3-氟苯甲酰胺固体80.8g(收率为97%),熔点183~185℃,HPLC含量分析98%。 
实施例5 
2,6-二氯-3-氟苯腈的合成 
在装有机械搅拌、冷凝回流及尾气吸收装置的500mL三口烧瓶中加入2,6-二氯-3-氟苯甲酰胺62.4g(0.3mol),甲苯200ml,双(三 氯甲基)碳酸酯32.6g(0.11mol),N,N-二甲基甲酰胺2.2g(0.03mo l),升温至50℃反应1h,TLC监测反应完全,冷却至室温,水洗,有机层经无水Na2SO4干燥,减压回收溶剂甲苯,残留物真空蒸馏收集(130℃/20mmHg)得白色固体目标化合物52.4g(收率为92%),GC含量分析99.3%,熔点72~74℃。 
实施例6 
2,6-二氯-3-氟苯腈的合成 
在装有机械搅拌、冷凝回流及尾气吸收装置的500mL三口烧瓶中加入2,6-二氯-3-氟苯甲酰胺62.4g(0.3mol),甲苯200mL,双(三氯甲基)碳酸酯32.6g(0.11mol),N,N-二甲基甲酰胺2.2g(0.03mol),升温至80℃反应0.5h,TLC监测反应完全,冷却至室温,水洗,有机层经无水Na2SO4干燥,减压回收溶剂甲苯,残留物于乙醇∶水(体积比为1∶1)混合溶剂(60mL)中重结晶得白色固体目标化合物48.4g(收率为85%),GC含量分析99.6%,熔点72~74℃。 
实施例7 
2,6-二氯-3-氟苯腈的合成 
在装有机械搅拌、尾气吸收装置的500mL三口烧瓶中加入双(三氯甲基)碳酸酯32.6g(0.11mol),甲苯200mL,冰浴冷却至0℃,缓慢滴加入N,N-二甲基甲酰胺24.1g(0.33mol),滴加完毕后继续0℃搅拌30min,室温搅拌30min,升温至30℃,投加入2,6-二氯-3-氟苯甲酰胺62.4g(0.3mol),反应30min,TLC监测反应完全,冷却至室温,水洗,有机层经无水Na2SO4干燥,减压回收溶剂甲苯,残 留物真空蒸馏收集(130℃/20mmHg)得白色固体目标化合物53.0g(收率为93%),GC含量分析99.3%,熔点72~74℃。 
实施例8 
2,6-二氯-3-氟苯腈的合成 
在装有机械搅拌、冷凝回流及尾气吸收装置的500mL三口烧瓶中加入2,6-二氯-3-氟苯甲酰胺62.4g(0.3mol),二氯甲烷200ml,双(三氯甲基)碳酸酯35.6g(0.12mol),三乙胺6.0g(0.06mol),升温至回流反应2.5h,TLC监测反应完全,冷却至室温,水洗,有机层经无水Na2SO4干燥,减压回收溶剂二氯甲烷,残留物真空蒸馏收集(130℃/20mmHg)得白色固体目标化合物52.4g(收率为92%),GC含量分析99.3%,熔点72~74℃。 

Claims (10)

1.一种2,6-二氯-3-氟苯腈的制备方法,包括如下步骤:
(A)以2,6-二氯-3-氟苯乙酮为原料,在冰醋酸/醋酸钠体系中与氯气进行氯代反应,得到α,α,α,2,6-五氯-3-氟苯乙酮;
(B)α,α,α,2,6-五氯-3-氟苯乙酮在有机溶剂A中通氨气至饱和,经氨解反应得到2,6-二氯-3-氟苯甲酰胺;
(C)以2,6-二氯-3-氟苯甲酰胺和双(三氯甲基)碳酸酯为原料,在有机胺催化剂作用下,在有机溶剂B中于0-80℃进行脱水反应,反应完毕后,经后处理及纯化得到2,6-二氯-3-氟苯腈。
2.如权利要求1所述的2,6-二氯-3-氟苯腈的制备方法,其特征在于步骤(A)所述氯代反应温度为40~120℃,反应时间为2~8h。
3.如权利要求1所述的2,6-二氯-3-氟苯腈的制备方法,其特征在于步骤(A)所述氯代反应温度为60~90℃,反应时间为3~5h。
4.如权利要求1所述的2,6-二氯-3-氟苯腈的制备方法,其特征在于步骤(B)所述有机溶剂A选自下列一种或任意几种任意比例的混合:C1~C4的醇类、四氢呋喃、丙酮、2-甲基四氢呋喃、乙腈。
5.如权利要求1所述的2,6-二氯-3-氟苯腈的制备方法,其特征在于步骤(B)所述氨解反应温度为-10~50℃,反应时间2~8h。
6.如权利要求1所述的2,6-二氯-3-氟苯腈的制备方法,其特征在于步骤(B)所述氨解反应温度为0~20℃,反应时间为3~4h。
7.如权利要求1所述的2,6-二氯-3-氟苯腈的制备方法,其特征在于所述的有机胺催化剂为下列之一:三乙胺、吡啶、N-甲基吡咯、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基苯甲酰胺、N-甲酰基哌啶。
8.如权利要求1所述的2,6-二氯-3-氟苯腈的制备方法,其特征在于步骤(C)所述有机溶剂B选自下列一种或任意几种任意比例的混合∶乙酸乙酯、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、甲苯、二甲苯。
9.如权利要求1所述的2,6-二氯-3-氟苯腈的制备方法,其特征在于步骤(C)所述2,6-二氯-3-氟苯甲酰胺∶双(三氯甲基)碳酸酯∶有机胺催化剂投料物质的量的比为1∶0.34~0.7∶0.01~1.0。
10.如权利要求1所述的2,6-二氯-3-氟苯腈的制备方法,其特征在于步骤(C)所述纯化方法为高真空蒸馏或重结晶,所述的高真空蒸馏条件为130℃/20mmHg,所述重结晶溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮或乙腈与水组成的混合溶剂,所述甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮或乙腈与水的体积比例范围为1∶0.5~3。
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