CN102718649B - 一种2,3,4,5-四氟苯甲酸的化学合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种2,3,4,5-四氟苯甲酸的化学合成方法，所述的方法为：在反应釜中加入四氟邻苯二酸、催化剂三氟甲磺酸三正丁铵盐和介质水，升温到140～170℃进行选择性脱羧反应3～10h，反应完毕后冷却，取反应物料过滤即得2,3,4,5-四氟苯甲酸。本发明具有反应收率高、产品纯度好、三废小、成本低等优点，具有较大的实施价值和社会经济效益。
Description
（一）技术领域
本发明涉及一种2,3,4,5-四氟苯甲酸的化学合成方法，特别涉及以四氟邻苯二酸为原料选择性脱羧制备2,3,4,5-四氟苯甲酸的化学合成方法。
（二）背景技术
2,3,4,5-四氟苯甲酸是用于合成化学原料药物的重要中间体，制备含氟硅唑酮类抗菌药物如氧氟沙星等的重要中间体，还可用于农药和液晶制备等。
在本发明给出之前，现有技术中2,3,4,5-四氟苯甲酸的化学合成方法主要是以四氟邻苯二酸选择性脱羧制备得到。如EP021 811 1A报道将四氟邻苯二酸溶于DMSO在三乙胺催化下升温至11 5-120℃制得2,3,4,5-四氟苯甲酸，收率94.0%。该方法用到高沸点溶剂DMSO，DMSO在高温下容易分解，对2,3,4,5-四氟苯甲酸溶解度大，回收溶剂困难，能耗大，产品纯度不高。JP05025084A报道将四氟邻苯二酸在环砜烷为溶剂在碳酸钾为催化剂下升温至1 35-145℃反应1.5h得2,3,4,5-四氟苯甲酸，收率89.2%。该工艺同样面临着使用高沸点溶剂环砜烷，回收溶剂困难等缺点，而且在碳酸钾作用下部分原料中的氟原子会水解，副产物增多，加大分离纯化的难度。化学工业与工程(2006,23(4),320-322)报道了将四氟邻苯二甲酸以三正丁基胺为溶剂和脱羧试剂，升温至1 30℃反应3.5h，然后加入20％氢氧化钠溶液静置分层后回收三正丁基胺，水相用36％盐酸酸化得2,3,4,5-四氟苯甲酸，收率89.4%。 该方法用三正丁基胺作溶剂进行脱羧反应，反应结束后三丁基胺与产品2,3,4,5-四氟苯甲酸成盐，后处理过程中酸碱（氢氧化钠溶液和盐酸）使用量大，废水排放量大。
（三）发明内容
本发明的目的是提供一种反应收率高、产品纯度好、成本低、三废少的2,3,4,5-四氟苯甲酸的化学合成方法。
本发明采用的技术方案如下：
一种2,3,4,5-四氟苯甲酸的化学合成方法，所述的方法为：在反应釜中加入四氟邻苯二酸、催化剂三氟甲磺酸三正丁铵盐和介质水，升温到140～170℃进行选择性脱羧反应3～10h，反应完毕后冷却，取反应物料过滤即得2,3,4,5-四氟苯甲酸。其反应方程式为：
本发明中，四氟邻苯二酸：三氟甲磺酸三正丁铵盐的物质的量比为1：0.01～0.1，优选为1：0.04~0.1。水的质量用量为四氟邻苯二酸质量的1.5～4倍，优选为2~3倍。
本发明中，优选选择性脱羧反应温度为150~160℃，优选反应时间为5~6小时。
本发明所述的选择性脱羧反应是在加压条件下进行，但是反应过程中，釜内压力最好不宜超过10atm，这是因为脱羧反应产生二氧化碳，若压力过大容易发生危险。故反应过程中，当反应釜内压力超过10atm时，可进行排气并维持釜内压力在8～10atm。
具体的，本发明优选2,3,4,5-四氟苯甲酸的化学合成方法按照以下步骤进行：按照四氟邻苯二酸：三氟甲磺酸三正丁铵盐的物质的量比为1：0.04～0.10投料到反应釜中，加入水的质量为四氟邻苯二酸质量的2～3倍，升温至150～160℃下反应5～6小时，当釜内压力超过10atm时，排气并维持釜内压力在8～10atm，反应结束后冷却，打开反应釜取出反应物料，过滤即得2,3,4,5-四氟苯甲酸。
本发明与现有技术相比，其有益效果体现在：
本发明以四氟邻苯二酸在三氟甲磺酸三正丁铵盐催化剂作用下于水中进行加压选择性脱羧反应制备2,3,4,5-四氟苯甲酸，革除有机碱三正丁基胺的使用，避免了后处理过程中大量氢氧化钠溶液和盐酸的使用，降低了废水的排放。本发明具有反应收率高、产品纯度好、三废小、成本低等优点，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
四氟邻苯二酸：催化剂的物质的量比为1：0.01，催化剂为三氟甲磺酸三正丁铵盐，溶剂为水，其用量为四氟邻苯二酸质量的2倍。
称取四氟邻苯二酸23.8g（0.1mol）和催化剂三氟甲磺酸三正丁铵盐0.33g（1mmol）投料到高压釜中，加入48ml水，加毕，升温至150-155℃下反应6小时，当釜内压力超过10atm时，排气一次，维持釜内压力在8～10atm左右，反应结束后冷却，打开高压釜取出物料，过滤得2,3,4,5-四氟苯甲酸16.49g，产品收率85％，熔点87.5～88.0℃，纯度99.3％（HPLC）。
实施例2
四氟邻苯二酸：催化剂的物质的量比为1：0.10，催化剂为三氟甲磺酸三正丁铵盐，溶剂为水，其用量为四氟邻苯二酸质量的3倍。
称取四氟邻苯二酸23.8g（0.1mol）和催化剂三氟甲磺酸三正丁铵盐3.34g（10mmol）投料到高压釜中，加入71ml水，加毕，升温至156-160℃下反应5小时，当釜内压力超过10atm时，排气一次，维持釜内压力在8～10atm左右，反应结束后冷却，打开高压釜取出物料，过滤得2,3,4,5-四氟苯甲酸17.46g，产品收率90％，熔点87.8～88.2℃，纯度99.7％（HPLC）。
实施例3
四氟邻苯二酸：催化剂的物质的量比为1：0.02，催化剂为三氟甲磺酸三正丁铵盐，溶剂为水，其用量为四氟邻苯二酸质量的2.5倍。
称取四氟邻苯二酸23.8g（0.1mol）和催化剂三氟甲磺酸三正丁铵盐0.67g（2mmol）投料到高压釜中，加入60ml水，加毕，升温至156-160℃下反应5小时，当釜内压力超过10atm时，排气一次，维持釜内压力在8～10atm左右，反应结束后冷却，打开高压釜取出物料，过滤得2,3,4,5-四氟苯甲酸16.68g，产品收率86％，熔点87.5～88.0℃，纯度99.3％（HPLC）。
实施例4
四氟邻苯二酸：催化剂的物质的量比为1：0.03，催化剂为三氟甲磺酸三正丁铵盐，溶剂为水，其用量为四氟邻苯二酸质量的2.5倍。
称取四氟邻苯二酸23.8g（0.1mol）和催化剂三氟甲磺酸三正丁铵盐1.00g（3mmol）投料到高压釜中，加入60ml水，加毕，升温至156-160℃下反应5.5小时，当釜内压力超过10atm时，排气一次，维持釜内压力在8～10atm左右，反应结束后冷却，打开高压釜取出物料，过滤得2,3,4,5-四氟苯甲酸17.03g，产品收率87.8％，熔点87.5～88.0℃，纯度99.5％（HPLC）。
实施例5
四氟邻苯二酸：催化剂的物质的量比为1：0.04，催化剂为三氟甲磺酸三正丁铵盐，溶剂为水，其用量为四氟邻苯二酸质量的2倍。
称取四氟邻苯二酸23.8g（0.1mol）和催化剂三氟甲磺酸三正丁铵盐1.33g（4mmol）投料到高压釜中，加入48ml水，加毕，升温至150-155℃下反应5.5小时，当釜内压力超过10atm时，排气一次，维持釜内压力在8～10atm左右，反应结束后冷却，打开高压釜取出物料，过滤得2,3,4,5-四氟苯甲酸17.50g，产品收率90.2％，熔点87.5～88.1℃，纯度99.8％（HPLC）。
实施例6
四氟邻苯二酸：催化剂的物质的量比为1：0.05，催化剂为三氟甲磺酸三正丁铵盐，溶剂为水，其用量为四氟邻苯二酸质量的2倍。
称取四氟邻苯二酸23.8g（0.1mol）和催化剂三氟甲磺酸三正丁铵盐1.67g（5mmol）投料到高压釜中，加入48ml水，加毕，升温至156-160℃下反应6小时，当釜内压力超过10atm时，排气一次，维持釜内压力在8～10atm左右，反应结束后冷却，打开高压釜取出物料，过滤得2,3,4,5-四氟苯甲酸18.14g，产品收率93.5％，熔点87.5～88.0℃，纯度99.5％（HPLC）。
实施例7
四氟邻苯二酸：催化剂的物质的量比为1：0.06，催化剂为三氟甲磺酸三正丁铵盐，溶剂为水，其用量为四氟邻苯二酸质量的3倍。
称取四氟邻苯二酸23.8g（0.1mol）和催化剂三氟甲磺酸三正丁铵盐2.00g（6mmol）投料到高压釜中，加入71ml水，加毕，升温至150-155℃下反应6小时，当釜内压力超过10atm时，排气一次，维持釜内压力在8～10atm左右，反应结束后冷却，打开高压釜取出物料，过滤得2,3,4,5-四氟苯甲酸18.24g，产品收率94％，熔点87.5～88.0℃，纯度98.8％（HPLC）。
实施例8
四氟邻苯二酸：催化剂的物质的量比为1：0.07，催化剂为三氟甲磺酸三正丁铵盐，溶剂为水，其用量为四氟邻苯二酸质量的3倍。
称取四氟邻苯二酸23.8g（0.1mol）和催化剂三氟甲磺酸三正丁铵盐2.34g（7mmol）投料到高压釜中，加入71ml水，加毕，升温至156-160℃下反应6小时，当釜内压力超过10atm时，排气一次，维持釜内压力在8～10atm左右，反应结束后冷却，打开高压釜取出物料，过滤得2,3,4,5-四氟苯甲酸17.81g，产品收率91.8％，熔点87.5～88.0℃，纯度99.1％（HPLC）。
实施例9
四氟邻苯二酸：催化剂的物质的量比为1：0.08，催化剂为三氟甲磺酸三正丁铵盐，溶剂为水，其用量为四氟邻苯二酸质量的3倍。
称取四氟邻苯二酸23.8g（0.1mol）和催化剂三氟甲磺酸三正丁铵盐2.67g（8mmol）投料到高压釜中，加入71ml水，加毕，升温至165-170℃下反应3小时，当釜内压力超过10atm时，排气一次，维持釜内压力在8～10atm左右，反应结束后冷却，打开高压釜取出物料，过滤得2,3,4,5-四氟苯甲酸17.53g，产品收率90.9％，熔点87.5～88.0℃，纯度99.1％（HPLC）。
实施例10
四氟邻苯二酸：催化剂的物质的量比为1：0.09，催化剂为三氟甲磺酸三正丁铵盐，溶剂为水，其用量为四氟邻苯二酸质量的3倍。
称取四氟邻苯二酸23.8g（0.1mol）和催化剂三氟甲磺酸三正丁铵盐3.01g（9mmol）投料到高压釜中，加入71ml水，加毕，升温至150-155℃下反应5.5小时，当釜内压力超过10atm时，排气一次，维持釜内压力在8～10atm左右，反应结束后冷却，打开高压釜取出物料，过滤得2,3,4,5-四氟苯甲酸17.71g，产品收率91.3％，熔点87.5～88.0℃，纯度99.4％（HPLC）。
实施例11
四氟邻苯二酸：催化剂的物质的量比为1：0.10，催化剂为三氟甲磺酸三正丁铵盐，溶剂为水，其用量为四氟邻苯二酸质量的3倍。
称取四氟邻苯二酸23.8g（0.1mol）和催化剂三氟甲磺酸三正丁铵盐3.34g（10mmol）投料到高压釜中，加入71ml水，加毕，升温156-160至℃下反应6小时，当釜内压力超过10atm时，排气一次，维持釜内压力在8～10atm左右，反应结束后冷却，打开高压釜取出物料，过滤得2,3,4,5-四氟苯甲酸18.08g，产品收率93.2％，熔点87.5～88.0℃，纯度99.7％（HPLC）。
实施例12
四氟邻苯二酸：催化剂的物质的量比为1：0.07，催化剂为三氟甲磺酸三正丁铵盐，溶剂为水，其用量为四氟邻苯二酸质量的3倍。
称取四氟邻苯二酸23.8g（0.1mol）和催化剂三氟甲磺酸三正丁铵盐2.34g（7mmol）投料到高压釜中，加入71ml水，加毕，升温至156-160℃下反应5.5小时，当釜内压力超过10atm时，排气一次，维持釜内压力在8～10atm左右，反应结束后冷却，打开高压釜取出物料，过滤得2,3,4,5-四氟苯甲酸17.67g，产品收率91.1％，熔点87.5～88.0℃，纯度99.7％（HPLC）。
实施例13
四氟邻苯二酸：催化剂的物质的量比为1：0.08，催化剂为三氟甲磺酸三正丁铵盐，溶剂为水，其用量为四氟邻苯二酸质量的3倍。
称取四氟邻苯二酸23.8g（0.1mol）和催化剂三氟甲磺酸三正丁铵盐2.67g（8mmol）投料到高压釜中，加入71ml水，加毕，升温至140-145℃下反应10小时，当釜内压力超过10atm时，排气一次，维持釜内压力在8～10atm左右，反应结束后冷却，打开高压釜取出物料，过滤得2,3,4,5-四氟苯甲酸17.30g，产品收率89.2％，熔点87.5～88.0℃，纯度99.3％（HPLC）。
实施例14
四氟邻苯二酸：催化剂的物质的量比为1：0.08，催化剂为三氟甲磺酸三正丁铵盐，溶剂为水，其用量为四氟邻苯二酸质量的2.8倍。
称取四氟邻苯二酸23.8g（0.1mol）和催化剂三氟甲磺酸三正丁铵盐2.67g（8mmol）投料到高压釜中，加入67ml水，加毕，升温至156-160℃下反应6小时，当釜内压力超过10atm时，排气一次，维持釜内压力在8～10atm左右，反应结束后冷却，打开高压釜取出物料，过滤得2,3,4,5-四氟苯甲酸17.23g，产品收率88.8％，熔点87.2～88.0℃，纯度98.9％（HPLC）。
实施例15
四氟邻苯二酸：催化剂的物质的量比为1：0.06，催化剂为三氟甲磺酸三正丁铵盐，溶剂为水，其用量为四氟邻苯二酸质量的3倍。
称取四氟邻苯二酸23.8g（0.1mol）和催化剂三氟甲磺酸三正丁铵盐2.00g（6mmol）投料到高压釜中，加入71ml水，加毕，升温至156-160℃下反应5.5小时，当釜内压力超过10atm时，排气一次，维持釜内压力在8～10atm左右，反应结束后冷却，打开高压釜取出物料，过滤得2,3,4,5-四氟苯甲酸17.03g，产品收率87.8％，熔点87.5～88.0℃，纯度99.3％（HPLC）。
实施例16
四氟邻苯二酸：催化剂的物质的量比为1：0.05，催化剂为三氟甲磺酸三正丁铵盐，溶剂为水，其用量为四氟邻苯二酸质量的2.2倍。
称取四氟邻苯二酸23.8g（0.1mol）和催化剂三氟甲磺酸三正丁铵盐1.67g（5mmol）投料到高压釜中，加入52ml水，加毕，升温至156-160℃下反应6小时，当釜内压力超过10atm时，排气一次，维持釜内压力在8～10atm左右，反应结束后冷却，打开高压釜取出物料，过滤得2,3,4,5-四氟苯甲酸17.98g，产品收率92.7％，熔点87.5～88.2℃，纯度99.7％（HPLC）。
实施例17
四氟邻苯二酸：催化剂的物质的量比为1：0.09，催化剂为三氟甲磺酸三正丁铵盐，溶剂为水，其用量为四氟邻苯二酸质量的2.4倍。
称取四氟邻苯二酸23.8g（0.1mol）和催化剂三氟甲磺酸三正丁铵盐3.01g（9mmol）投料到高压釜中，加入57ml水，加毕，升温至156-160℃下反应5.5小时，当釜内压力超过10atm时，排气一次，维持釜内压力在8～10atm左右，反应结束后冷却，打开高压釜取出物料，过滤得2,3,4,5-四氟苯甲酸17.95g，产品收率92.5％，熔点87.5～88.0℃，纯度99.2％（HPLC）。
实施例18
四氟邻苯二酸：催化剂的物质的量比为1：0.10，催化剂为三氟甲磺酸三正丁铵盐，溶剂为水，其用量为四氟邻苯二酸质量的2.7倍。
称取四氟邻苯二酸23.8g（0.1mol）和催化剂三氟甲磺酸三正丁铵盐3.34g（10mmol）投料到高压釜中，加入64ml水，加毕，升温至156-160℃下反应5小时，当釜内压力超过10atm时，排气一次，维持釜内压力在8～10atm左右，反应结束后冷却，打开高压釜取出物料，过滤得2,3,4,5-四氟苯甲酸18.22g，产品收率93.9％，熔点87.5～88.0℃，纯度99.2％（HPLC）。
Claims (6)
1.一种2,3,4,5-四氟苯甲酸的化学合成方法，其特征在于所述的方法为：在反应釜中加入四氟邻苯二酸、催化剂三氟甲磺酸三正丁铵盐和介质水，升温到140～170℃进行选择性脱羧反应3～10h，反应过程中，当反应釜内压力超过10atm时，排气并维持釜内压力在8～10atm，反应完毕后冷却，取反应物料过滤即得2,3,4,5-四氟苯甲酸。
2.如权利要求1所述的2,3,4,5-四氟苯甲酸的化学合成方法，其特征在于所述的四氟邻苯二酸：三氟甲磺酸三正丁铵盐的物质的量比为1：0.01～0.1。
3.如权利要求1所述的2,3,4,5-四氟苯甲酸的化学合成方法，其特征在于所述的四氟邻苯二酸：三氟甲磺酸三正丁铵盐的物质的量比为1：0.04～0.1。
4.如权利要求1～3之一所述的2,3,4,5-四氟苯甲酸的化学合成方法，其特征在于所述的水的质量用量为四氟邻苯二酸质量的1.5～4倍。
5.如权利要求4所述的2,3,4,5-四氟苯甲酸的化学合成方法，其特征在于所述的水的质量用量为四氟邻苯二酸质量的2～3倍。
6.如权利要求4所述的2,3,4,5-四氟苯甲酸的化学合成方法，其特征在于所述的选择性脱羧反应在150～160℃下进行，反应时间为5～6小时。
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