CN102659509A

CN102659509A - 一种联苯类液晶化合物的制备方法

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Publication number: CN102659509A
Application number: CN2012100959279A
Authority: CN
Inventors: 袁鹄; 周鹏; 王玉昌; 王志勇; 朱政竹; 姜亚楠
Original assignee: YANTAI HAICHUAN CHEMICAL PRODUCTS CO Ltd
Current assignee: YANTAI HAICHUAN CHEMICAL PRODUCTS CO Ltd
Priority date: 2012-04-01
Filing date: 2012-04-01
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2032-04-01
Also published as: CN102659509B

Abstract

本发明涉及一种液晶化合物的制备方法，尤其涉及一种联苯类液晶化合物的制备方法。首先用对二溴苯与镁粉生成的格氏试剂与对位取代的环己基酮反应；制备的芳香卤代物与取代苯硼酸在催化剂的存在下发生SUZUKI反应，之后在Pd/C的催化下还原生成顺反混合的联苯类化合物，继而转化成反式的联苯类化合物。该方法制备联苯类液晶使用对二溴苯代替溴苯，减少了反应步骤，避免了溴单质的使用，很大程度上提高了反应的收率，同时得到很好的纯度，不仅符合了绿色化学的要求，同时也适合大规模工业生产。

Description

一种联苯类液晶化合物的制备方法

技术领域

本发明涉及本发明涉及一种液晶化合物的制备方法，尤其涉及一种联苯类液晶化合物的制备方法。

背景技术

联苯类液晶已被广泛的应用于液晶的生产中，然而联苯类液晶的制备仍存在很大的缺陷。

专利1EP0291949A2介绍了同类物质的制备，涉及的方法是格氏试剂与碘代物在PdCl₂催化下偶联。虽然合成了联苯类化合物，但是收率很低。

文献2二苯基膦乙酸钯催化Suzuki偶联反应合成联苯类含氟液晶(应用化学，2007年第5期，Page：489-493)也涉及到了这种联苯类化合物的制备，反应中使用溴单质，对环境造成污染。同时反应步骤较繁琐，收率较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种联苯类液晶化合物的制备方法，使用对二溴苯代替溴苯，减少了反应步骤，避免了溴单质的使用，很大程度上提高了反应的收率，同时得到很好的纯度，不仅符合了绿色化学的要求，同时也适合大规模工业生产。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种联苯类液晶化合物的制备方法，所述联苯类液晶化合物的结构通式为：

式中，

R代表氢原子或者是碳原子数为1～8的直链烷基；

n＝0，1；

A代表亚撑基；

m＝0，1；

abcde分别代表H原子或者F原子或者Cl原子或者是碳原子数为1～8的直链烷基；

(1)卤代物前体的制备：在有机溶剂存在下，二溴苯与镁粉混合后在0～70℃反应完毕后，再在0-60℃下滴加对位取代的环己基酮进行反应得到有机相，甲苯萃取；

将上述所得有机相与对甲苯磺酸摩尔混合，搅拌升温至105-110℃回流分水4～6小时；降温至30～40℃后加入碱液，中和，脱干溶剂得到黄色固体，即为芳香卤代物前体。

(2)采用Suzuki反应制备顺反联苯类液晶化合物的混合物：

在催化剂、碱液和有机溶剂存在下，将步骤(1)制备的芳香卤代物与取代苯硼酸在60～70℃发生SUZUKI反应，得到SUZUKI偶联产物。

(3)将顺式联苯类化合物还原及转型制备反式联苯类化合物：

将步骤(2)SUZUKI反应生成的偶联产物在氢气氛围下，20～50℃、5～10atm，用Pd/C的催化还原生成顺反混合的联苯类化合物，再在-20～30℃条件下，使用三氯化铝或者叔丁醇钾进行转型，转化成反式联苯类化合物。

具体地说，本发明提供的化合物可以按照以下方法制备：

(1)在以醚类溶剂、芳香族溶剂，如四氢呋喃、乙醚、甲基四氢呋喃、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、甲苯、二甲苯、苯中的一种或任意几种的混合物作为溶剂，二溴苯与镁粉在碘和溴乙烷引发条件下反应，0～70℃保温2～3小时制备格氏试剂，保温完毕后，控温0-60℃以下滴加对位取代的环己基酮，滴加完毕保温反应2～4小时，得到有机相，甲苯萃取，其中二溴苯与镁粉可以为等摩尔比例反应。

将上述所得有机相及对甲苯磺酸摩尔比为等比例混合，搅拌升温至105-110℃回流分水4～6小时。降温至30～40℃后加入配好的碱液，中和到PH＝7～8，搅拌10～20分钟，转移至分液漏斗中分去下层水相，水洗有机相至中性，用旋转蒸发仪脱干溶剂得到黄色固体，即为芳香卤代物前体。

该步反应方程式如下：

(2)采用Suzuki反应制备顺反联苯类液晶化合物的混合物：

将步骤(1)的制备的芳香卤代物与取代苯硼酸在催化剂的存在下发生SUZUKI反应，所述芳香卤代物与取代苯硼酸可以等摩尔反应，加入催化剂(Pd(PPh₃)₄，PdCl₂，Pd(OAc)₂，Pd(PPh₃)₂Cl₂)、碱液和反应溶剂(芳香类溶剂、醚类溶剂)加热到60～70℃反应2～3小时，保温完毕后，降至室温，蒸发，产品用甲苯和石油醚加热至70～80℃溶解石油醚淋洗滤饼，得到SUZUKI偶联产物。

该步反应方程式如下：

(3)将顺式联苯类化合物还原及转型制备反式联苯类化合物：

SUZUKI反应生成的偶联产物在氢气氛围下，20～50℃、5～10atm，用Pd/C的催化还原生成顺反混合的联苯类化合物，再将顺式产物转化为反式产物的反应中，可以使用三氯化铝或者叔丁醇钾进行转型，转化成反式联苯类化合物，其中转型温度为-20～30℃。

该步反应方程式如下：

本发明的有益效果是：在卤代物前体制备中使用对二溴苯代替溴苯，减少了反应步骤，避免了溴单质的使用，很大程度上提高了反应的收率，同时得到很好的纯度，不仅符合了绿色化学的要求，同时也适合大规模工业生产。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，步骤(1)所述对二溴苯与镁粉反应制备格氏试剂的反应温度优选为20～40℃。

进一步，步骤(1)所述对二溴苯与镁粉反应制备格氏试剂的反应中使用的溶剂为醚类溶剂、芳香族溶剂。

进一步，步骤(1)所述对二溴苯与镁粉制备格氏试剂的反应中使用的溶剂为四氢呋喃、乙醚、甲基四氢呋喃、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、甲苯、二甲苯、苯中的一种或者任意几种的混合物。

进一步，步骤(2)中所述SUZUKI反应中所用的催化剂为Pd(PPh₃)₄，PdCl₂，Pd(OAc)₂，Pd(PPh₃)₂Cl₂。

进一步，步骤(2)中所述SUZUKI反应中所述醚类溶剂为四氢呋喃、乙醚、甲基叔丁基醚、二氧六环；所述芳香类溶剂为甲苯、二甲苯。

进一步，步骤(2)中所述SUZUKI反应中所述碱为碳酸钾、氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钠。

进一步，步骤(3)中所述将顺式产物转化为反式产物的反应中转型温度为-5～5℃。

进一步，步骤(3)中所述烷烃类溶剂为正己烷、石油醚，所述卤代烃类溶剂为二氯乙烷、二氯甲烷、氯仿。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

制备的联苯类液晶化合物的结构，可以用气质联用(GC-MS)等手段进行确认。

以下是常用化合物的简称，仅限于本发明使用。

2HHK 4′-乙基-[1，1′-双环己基]-4-酮

THF 四氢呋喃

18-C-6 18-冠醚-6

ECCH 3K 4-[2-(4-丙基环己基)乙基]-环己酮

以下是本发明化合物结构代号

B 代表联苯基

C 代表1，4环己烷基

F 代表氟原子

1～12代表碳原子数为1～12的直链烷基

实施例1：

制备联苯类液晶化合物(反，反)4’-(4’-乙基双环己基)-3，4-二氟联苯(CCB2FF)的具体工艺步骤：

一、4-[4-(4’-乙基环己基)-1-环己烯基]-溴苯的制备

1、4-(4’-乙基双环己基)-1’-羟基-溴苯的制备

2L三口瓶上安装搅拌、液封、温度计及套管、恒压滴液漏斗和干燥管。向三口瓶中加入23gMg(0.96mol)和200ml THF，开启搅拌约40～60rpm，再加入2粒碘和2ml的溴乙烷，引发反应。室温滴加226.6g(0.96mol)对二溴苯和600g THF配制的溶液，45～60℃保温2小时。

保温完毕后，控温60℃以下滴加166.4g(0.8mol)2HHK与400ml THF的混合溶液。滴加完毕保温反应3小时。

保温完毕后，将反应液倒入盛有150g浓HCl和400g冰水的烧杯中水解，并加入600ml甲苯萃取，搅拌0.5小时。停止搅拌，将反应液转移至分液漏斗中，静置，分层，水相用100ml甲苯萃取一次，合并有机相，有机相水洗至中性待用。

2、4-[4-(4’-乙基环己基)-1-环己烯基]-溴苯的制备

将上述所得有机相(理论量0.8mol)及15.2g对甲苯磺酸(0.08mol)投入到2L三口瓶中，40～60rpm搅拌升温至105-110℃回流分水5小时。降温至30～40℃后加入配好的10％K₂CO₃水溶液，中和到PH＝7～8，搅拌10分钟，转移至分液漏斗中分去下层水相，水洗有机相至中性，用旋转蒸发仪脱干溶剂得到295.6g黄色固体。

二、4’-[4-(4’-乙基环己基)-1-环己烯基]-3，4-二氟联苯的制备

2L三口瓶，安装机械搅拌、氮气导入管、温度计及套管、恒压滴液漏斗。将198g(0.57mol)4-[4-(4’-乙基环己基)-1-环己烯基]-溴苯，90.2g(0.57mol)3，4-二氟苯硼酸，0.1503g(1.3E-4mol)Pd(PPh₃)₄，2.8g(0.011mol)18-C-6，1000ml甲苯，630g(1.14mol)25％K₂CO₃的水溶液加入到2L三口瓶中。加热到60～70℃反应2小时，保温完毕后，降至室温，加入600ml甲苯和500ml水，分液，有机相水洗至中性，旋转蒸发仪脱净溶剂，产品用108g甲苯和433g石油醚加热至70～80℃溶解，-20～-30℃抽滤。50g石油醚淋洗滤饼，得到184.5g淡黄色固体，收率80％。GC＝99％。

三、(反，反)4’-(4’-乙基双环己基)-3，4-二氟联苯的制备

1，4’-(4’-乙基双环己基)-3，4-二氟联苯的制备

将182g(0.48mol)4’-[4-(4’-乙基环己基)-1-环己烯基]-3，4-二氟联苯、5.5g Pd/C(5％)、1000ml甲苯、600ml异丙醇加入5L高压釜中，抽真空充N₂置换3次，充氢气至5～10a tm，30～40℃保温反应12小时。取出物料，过滤除去催化剂，旋转蒸发仪脱干溶剂得到约186g白色固体，待用，收率100％

2，(反，反)4’-(4’-乙基双环己基)-3，4-二氟联苯的制备

在2L三口瓶安装N₂侧管、温度计及套管、液封、搅拌、球形冷凝管及干燥管。加入150g(0.39mol)CCB2FF、840ml二氯乙烷、690ml石油醚，降温至-5℃，加入(0.2mol)26g固体三氯化铝，保温3小时，将反应液倒入盛有500g冰水和10g浓HCl的烧杯中水解，搅拌0.5小时，补加500ml甲苯，转移至分液漏斗中，静置分层，800ml×2次水洗有机相至中性。旋转蒸发仪脱溶剂得到约170g粗品。

加入75g甲苯和300g石油醚，升温至70℃热溶，50℃左右析出固体，-20℃抽滤，冷石油醚淋洗，得到128.4g白色晶体，收率82.3％；GC纯度：99.9650％；相变点：91.3～92.4～93.4，115.6～115.7～116.1，262.2～263.3～263.9。

GC-MS数据

M/Z：382(94％)；M/Z：216(75％)；M/Z：203(53％)；M/Z：69(100％)；M/Z：55(70％)。

实施例2：

制备联苯类液晶化合物4’-[反-4-[2-(反-4-丙基环己基)乙基]环己基]-3，4-二氟-1，1’-联苯(3H2HPGF)的具体工艺步骤：

一、4-[4-[2-(4-丙基环己基)乙基]环己烯基]溴苯的制备

1、4-[4-[2-(4-丙基环己基)乙基]环己基，1-羟基]溴苯的制备

2L三口瓶上安装搅拌、液封、温度计及套管、恒压滴液漏斗和干燥管。向三口瓶中加入23g(0.96mol)Mg和200ml THF，再加入2粒碘和2ml的溴乙烷。开启搅拌约40～60rpm，引发反应。室温滴加226.6g(0.96mol)对二溴苯，600g THF，45～60℃保温2小时。

保温完毕后控温60℃以下滴加200g(0.8mol)ECCH3K与300g THF的溶液。滴加完毕后保温反应3hr。

保温完毕后，将反应液倒入盛有150g浓HCl和400g冰水的烧杯中水解，并加入600ml甲苯萃取，搅拌0.5hr。停止搅拌，将反应液转移至分液漏斗中，静置，分层，水相用100ml甲苯萃取一次，合并有机相，有机相水洗至中性待用。

2、4-[4-[2-(4-丙基环己基)乙基]环己烯基]溴苯的制备

安装2L分水装置(温度计、分水器、冷凝器)，将上步所得有机相(理论量0.8mol)及15.2g(0.08mol)对甲苯磺酸投入到2L三口瓶中，40～60rpm搅拌升温至105～110℃回流分水5小时。降温至30～40℃，加入配好的12.1gK₂CO₃与100ml水的溶液，中和至PH＝7～8，搅拌10min，过滤，滤饼用100ml甲苯淋洗，将滤液转移至分液漏斗中静置，分去下层水相，水洗有机相至中性，。脱干溶剂得到321g黄色固体。

二、4’-[4-[2-(4-丙基环己基)乙基]环己烯基]-3，4-二氟-1，1’-联苯的制备

2L三口瓶，安装机械搅拌、氮气导入管、温度计及套管、恒压滴液漏斗、液封。将201g(0.51mol)4-[4-[2-(4-丙基环己基)乙基]环己烯基]溴苯、81.6g(0.51mol)3，4-二氟苯硼酸、600g 25％(1.08mol)K₂CO₃、0.1361g(8.8E-5mol)Pd(PPh₃)₄、500g THF、200g甲苯、1g 18-C-6加入到2L三口瓶中，升温至60～70℃反应3hr。保温完毕后，降至室温，将反应液转移至分液漏斗中，静置分液，有机相水洗至中性，旋转蒸发仪脱溶剂，产品用300g甲苯，600g石油醚重结晶。70～80℃热溶，-20～-30℃抽滤，得到205.1g淡黄色固体，收率94.0％。

三、4’-[反-4-[2-(反-4-丙基环己基)乙基]环己基]-3，4-二氟-1，1’-联苯的制备

1、4’-[4-[2-(4-丙基环己基)乙基]环己基]-3，4-二氟-1，1’-联苯的制备

将205g(0.49mol)4’-[4-[2-(4-丙基环己基)乙基]环己烯基]-3，4-二氟-1，1’-联苯、6.2gPd/C、1000ml甲苯、600ml异丙醇加入到5L高压釜中，抽真空充N₂置换3次，充氢气至5～10atm，30～40℃保温反应12hr。取出物料，过滤除去催化剂，脱干溶剂得到约217.4g白色固体，待用。

2、4’-[反-4-[2-(反-4-丙基环己基)乙基]环己基]-3，4-二氟-1，1’-联苯的制备

在2L三口瓶安装N₂侧管、温度计及套管、液封、搅拌、球形冷凝管及干燥管。将103g(0.24mol)4’-[4-[2-(4-丙基环己基)乙基]环己基]-3，4-二氟-1，1’-联苯、576.8ml二氯乙烷、473.8ml石油醚投入到三口瓶中，降温至-5℃，加入16.2g(0.12mol)三氯化铝粉末。保温1hr，将反应液倒入盛有500g冰水和10g浓HCl的烧杯中水解，搅拌0.5hr，转移至分液漏斗中，静置分层，水洗有机相至中性。旋转蒸发仪脱溶剂得到3H2HPGF粗品。

按照理论量∶甲苯∶石油醚＝1g∶0.5g∶2g的比例补加甲苯和石油醚，升温至70～80℃热溶，-20～-30℃抽滤，得到91g白色晶体，收率84.5％，GC纯度：99％。相变点：101.1～101.5～102.2，233.5～234.7～235.8。

GC-MS数据

M/Z：424(100％)；M/Z：229(21％)；M/Z：216(98％)；M/Z：83(27％)；M/Z：55(49％)；M/Z：41(31％)。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种联苯类液晶化合物的制备方法，所述联苯类液晶化合物的结构通式为：

式中，

R代表氢原子或者是碳原子数为1～8的直链烷基；

n＝0，1；

A代表亚撑基；

m＝0，1；

a、b、c、d、e分别代表氢原子或者氟原子或者氯原子或者是碳原子数为1～8的直链烷基；

其特征在于，

将上述所得有机相与对甲苯磺酸摩尔混合，搅拌升温至105-110℃回流分水4～6小时；降温至30～40℃后加入碱液，中和，脱干溶剂得到黄色固体，即为芳香卤代物前体；

(2)采用Suzuki反应制备顺反联苯类液晶化合物的混合物：

在催化剂、碱液和有机溶剂存在下，将步骤(1)制备的芳香卤代物与取代苯硼酸在60～70℃发生SUZUKI反应，得到SUZUKI偶联产物；

(3)将顺式联苯类化合物还原及转型制备反式联苯类化合物：

2.根据权利要求1所述的联苯类液晶化合物的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述对二溴苯与镁粉反应制备格氏试剂的反应温度为20～40℃。

3.根据权利要求1所述的联苯类液晶化合物的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述对二溴苯与镁粉反应制备格氏试剂的反应中使用的溶剂为醚类溶剂、芳香族溶剂。

4.根据权利要求1所述的联苯类液晶化合物的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述对二溴苯与镁粉制备格氏试剂的反应中使用的溶剂为四氢呋喃、乙醚、甲基四氢呋喃、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、甲苯、二甲苯、苯中的一种或者两种以上的溶剂混合物。

5.根据权利要求1至4任一项所述的联苯类液晶化合物的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述SUZUKI反应中所用的催化剂为Pd(PPh₃)₄，PdCl₂，Pd(OAc)₂，Pd(PPh₃)₂Cl₂。

6.根据权利要求1至4任一项所述的联苯类液晶化合物的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述SUZUKI反应中所述醚类溶剂为四氢呋喃、乙醚、甲基叔丁基醚、二氧六环；所述芳香类溶剂为甲苯、二甲苯。

7.根据权利要求1至4任一项所述的联苯类液晶化合物的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述SUZUKI反应中所述碱为碳酸钾、氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钠。

8.根据权利要求1至4任一项所述的联苯类液晶化合物的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述将顺式产物转化为反式产物的反应中转型温度为-5～5℃。

9.根据权利要求1至4任一项所述的联苯类液晶化合物的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述烷烃类溶剂为正己烷、石油醚，所述卤代烃类溶剂为二氯乙烷、二氯甲烷、氯仿。