CN103304377B - 一种2,3,5,6-四氟对苯二甲醇的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种2,3,5,6-四氟对苯二甲醇的合成方法，属于化学合成技术领域，其特征在于，包括以下反应步骤：（1）2,3,5,6-四氟苯甲醇在惰性溶剂中，与强碱反应，得到2,3,5,6-四氟苄氧负离子；（2）所得的2,3,5,6-四氟苄氧负离子，与烷基氯硅烷反应，得到2,3,5,6-四氟苄氧基硅烷；（3）所得的2,3,5,6-四氟苄氧基硅烷，与有机锂试剂反应，得到芳基锂中间体；（4）所得的芳基锂中间体，与甲醛气体反应，再经水解，得到2,3,5,6-四氟对苯二甲醇。本发明具有原料易得，操作简单，反应收率好等优点。
Description
技术领域：
本发明涉及一种2,3,5,6-四氟对苯二甲醇的合成方法，具体地说，涉及一种以2,3,5,6-四氟苯甲醇为原料，合成2,3,5,6-四氟对苯二甲醇的方法。
背景技术：
2,3,5,6-四氟对苯二甲醇是一种具有广阔应用前景的含氟农药中间体，主要用于合成高效低毒的含氟拟除虫菊酯类杀虫剂七氟菊酯和四氟苯甲醚菊酯。
目前有文献报道的2,3,5,6-四氟对苯二甲醇的合成路线主要有以下三种：
（1）以2,3,5,6-四氟对苯二甲酸或其相应的衍生物为原料，经还原反应，得到2,3,5,6-四氟对苯二甲醇，如GB2127013，EP1247792，CN1458137，WO2005035474，WO2006137348等。
该合成路线是目前工业上合成2,3,5,6-四氟对苯二甲醇最常用的路线，但由于原料不易得，且还原条件要求较高，因此还有待进一步完善。
（2）以2,3,5,6-四氟对苯二甲腈为原料，首先经还原，得到2,3,5,6-四氟对苯二甲胺，再经重氮化、水解反应，得到2,3,5,6-四氟对苯二甲醇，如WO2002002504。
该路线第一步反应采用金属催化氢化还原，需在加热、加压条件下进行，反应条件较苛刻；第二步采用重氮化、水解反应，得到产物，收率与产物纯度尚待提高。
（3）以1,2,4,5-四氟苯为原料，在氯磺酸、多聚甲醛、硫酸、氯化锌作用下，发生氯甲基化反应，得到1,4-双（氯甲基）-2,3,5,6-四氟苯，再经水解，得到2,3,5,6-四氟对苯二甲醇，如CN101973850。
该路线的不足之处在于，第一步氯甲基化反应条件较苛刻，酸性废水量较大；第二步水解副反应较多，反应总收率和产物纯度不理想。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种2,3,5,6-四氟对苯二甲醇的合成方法，具有原料易得，操作简单，反应收率好等优点。
本发明采用的技术方案如下：
一种2,3,5,6-四氟对苯二甲醇的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、2,3,5,6-四氟苯甲醇（I）在惰性溶剂中，与强碱反应，得到2,3,5,6-四氟苄氧负离子（II）；
（2）、步骤（1）所得的2,3,5,6-四氟苄氧负离子（II），与烷基氯硅烷反应，得到2,3,5,6-四氟苄氧基硅烷（III）；
（3）、步骤（2）所得的2,3,5,6-四氟苄氧基硅烷（III），与有机锂试剂反应，得到芳基锂中间体（IV）；
（4）、步骤（3）所得的芳基锂中间体（IV），与甲醛气体反应，再经水解，得到2,3,5,6-四氟对苯二甲醇（V）。
本发明采用的合成路线可用如下反应式表示：
。
进一步设置如下：
步骤（1）中：
所述的惰性溶剂，选自以下一种或几种：乙醚、异丙醚、甲基叔丁基醚、乙二醇二甲醚、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃等醚类溶剂，正戊烷、正己烷、正庚烷、正辛烷等烷烃类溶剂，甲苯、乙苯等芳烃类溶剂。惰性溶剂的用量为化合物（I）质量的1～10倍。
所述的强碱为有机锂试剂或者金属氢化物，强碱与化合物（I）的物质的量之比为：1:1～1.3:1。所述的有机锂试剂可以根据实际需要自制，并配成不同浓度的溶液使用，常用的溶剂有正己烷和四氢呋喃，亦可选用市售标准规格商品。市售的有机锂试剂，都为含有惰性溶剂的溶液，并且有不同浓度规格可供选择。金属氢化物可采用纯金属氢化物，如氢化锂，也可采用金属氢化物与矿物油的一定比例的混合物，如60%的氢化钠矿物油混合物。
更进一步地，所述强碱优选为以下一种或几种：正丁基锂、异丁基锂、仲丁基锂、叔丁基锂、正丙基锂、异丙基锂、氢化锂、氢化钠、氢化钾。
步骤（1）的反应温度优选为-80～40oC。反应温度的选择，主要根据所用强碱的类别决定，当所用的强碱的碱性增加，反应温度可适当降低。此外，反应温度亦随着反应阶段的变化，在一定范围内进行必要的变动，以减少副反应的发生与原料残留，提高反应收率及中间体纯度。
步骤（2）中：
所述的烷基氯硅烷，选自以下一种或几种：三甲基氯硅烷、三乙基氯硅烷、三异丙基氯硅烷、叔丁基二甲基氯硅烷，烷基氯硅烷与化合物（I）的物质的量之比为：1:1～1.4:1。
步骤（2）的反应温度为-80～40oC。根据反应的实际需要，反应温度随反应阶段的变化，在该温度范围内进行必要的变动，以减少副反应的发生与原料残留，提高反应收率及产物纯度。
步骤（3）中：
所述的有机锂试剂，选自以下一种或几种：正丁基锂、异丁基锂、仲丁基锂、叔丁基锂、正丙基锂、异丙基锂。有机锂试剂与化合物（I）的物质的量之比为：1:1～1.5:1。有机锂试剂可以根据实际需要自制，并配成不同浓度的溶液使用，常用的溶剂有正己烷和四氢呋喃，亦可选用市售标准规格商品。市售的有机锂试剂，都为含有惰性溶剂的溶液，并且有不同浓度规格可供选择。这些不同浓度规格的有机锂试剂，对反应能否顺利进行没有显著的影响。
步骤（3）的反应温度为-80～-30oC。根据反应的实际需要，反应温度随反应阶段的变化，在该温度范围内进行必要的变动，以减少副反应的发生与原料残留，提高反应收率及产物纯度。
步骤（4）中：
所述的甲醛气体，是在加热能产生甲醛气体的前体后获得，所获得的甲醛气体在经干燥后使用。产生甲醛气体的前体选自以下一种或几种：多聚甲醛、三聚甲醛、甲醛水溶液。甲醛前体与化合物（I）的物质的量之比为：2:1～5:1。甲醛气体可直接通入反应体系，亦可通过惰性气体携带的方式进入反应体系。若采有携带方式，所用的惰性气体选自以下一种或两种：氮气、氦气。甲醛气体的通入速度以使反应体系内温控制在要求的反应温度范围内来确定。
步骤（4）的反应温度为-80～-30oC。根据反应的实际需要，反应温度随反应阶段的变化，在该温度范围内进行必要的变动，以减少副反应的发生与原料残留，提高反应收率及产物纯度。
步骤（4）中，在与甲醛反应结束后的体系中，加入适量的水，再经后处理、纯化，得到2,3,5,6-四氟对苯二甲醇（V）。水的用量为化合物（I）质量的1～10倍。水的用途之一，为使硅烷保护基脱除，以得到目标产物。在脱除硅烷保护基的过程，亦可加入适量的的含氟季铵盐类化合物，如四丁基氟化铵，以缩短脱保护基的反应时间。
本发明所述的一种2,3,5,6-四氟对苯二甲醇（V）的合成方法，上述四步操作过程串联进行，无需对中间体进行分离纯化。
本发明与现有技术相比，其有益的效果体现在：
（1）反应一锅完成，革除了中间体的分离纯化，简化了操作步骤，提高了反应收率；
（2）通过在反应过程中使用适当的保护基，大幅减少副反应发生，提高产品的纯度，简化后处理操作。
以下结合具体实施方式对本发明作进一步说明。
具体实施方式：
实施例一：
500毫升干燥的反应瓶中加入化合物（I）30.0克，无水四氢呋喃120克，在氮气保护下搅拌冷却至-70～-80oC，滴加正丁基锂溶液（2.5mol/L）74毫升，滴加完毕后，控温-30～-40oC搅拌反应1小时。滴加三甲基氯硅烷21.7克，滴加完毕后自然回温至室温反应1小时。将反应体系冷却至-70～-80oC，滴加正丁基锂溶液（2.5mol/L）87毫升，滴加完毕后，控温-30～-40oC搅拌反应1小时，将体系冷却至-70～-80oC，通入甲醛气体（由20克多聚甲醛经加热解聚后生成，并由氮气流缓慢带入），通毕后于-50～-60oC搅拌反应1小时。反应体系回温至室温，滴加水120克，用浓盐酸调pH至酸性，搅拌2小时，过滤，除去不溶物，滤液用乙酸乙酯80毫升萃取3次，合并有机相，经干燥、浓缩，得化合物（V）27.1克。
实施例二：
250毫升干燥的反应瓶中加入60%氢化钠5.2克，无水2-甲基四氢呋喃18克，氮气保护，慢慢滴加18克化合物（I）与18克2-甲基四氢呋喃的混合溶液，滴加完毕后，升温至40oC反应2小时。将反应体系冷却至室温，滴加三乙基氯硅烷21.0克，滴加完毕后，继续反应2小时，将反应体系冷却至-70～-80oC，滴加异丁基锂溶液（1.6mol/L）93毫升，滴加完毕后，于-50～-60oC搅拌反应1小时。通入甲醛气体（由15克三聚甲醛经加热解聚后生成，并由氮气流缓慢带入），通毕后于-30～-40oC反应1小时。反应体系回温至0oC以上，滴加水30克，室温搅拌3小时，过滤，除去不溶物，滤液分出有机相，水相用乙酸乙酯40毫升萃取3次，合并有机相，经干燥、浓缩，得化合物（V）14.8克。
实施例三：
500毫升干燥的反应瓶中加入化合物（I）13.5克，无水甲苯135克，在氮气保护下搅拌冷却至-60～-70oC，滴加异丁基锂溶液（1.6mol/L）51毫升，滴加完毕后，继续搅拌反应1小时，慢慢滴加叔丁基二甲基氯硅烷12.7克，滴加完毕后，自然回温至室温反应1小时。将反应体系冷却至-50～-60oC，滴加异丁基锂溶液（1.6mol/L）55毫升,滴加完毕后，继续搅拌1小时，向体系内通入甲醛气体（由6克多聚甲醛经加热解聚后生成，并由氦气流缓慢带入），通毕后继续反应2小时。反应体系回温至0oC以上，滴加水135克，用浓盐酸调pH至酸性，搅拌2小时，过滤，除去不溶物，滤液分出有机相，水相用乙酸乙酯30毫升萃取2次，合并有机相，经干燥、浓缩，得化合物（V）9.9克。
实施例四：
500毫升干燥的反应瓶中加入化合物（I）25克，无水乙二醇二甲醚100克，在氮气保护下搅拌冷却至-50～-60oC，滴加叔丁基锂溶液（1.6 mol/L）87毫升，滴加完毕后，于-40～-50oC搅拌反应1小时。慢慢滴加三异丙基氯硅烷27.0克，滴加完毕后，自然回温至室温反应2小时。将反应体系冷却至-50～-60oC，滴加叔丁基锂溶液（1.6mol/L）88毫升,滴加完毕后，继续搅拌1小时，向体系内通入甲醛气体（由20.5克多聚甲醛经加热解聚后生成，并由氦气流缓慢带入），通毕后继续反应2小时。反应体系回温至0oC以上，滴加水80克，用浓盐酸调pH至酸性，搅拌2小时，过滤，除去不溶物，滤液分出有机相，水相用乙酸乙酯30毫升萃取3次，合并有机相，经干燥、浓缩，得化合物（V）18.4克。
实施例五：
500毫升干燥的反应瓶中加入化合物（I）20克，无水乙醚100克，在氮气保护下搅拌冷却至-70～-80oC，滴加正丁基锂溶液（2.5mol/L）47毫升，滴加完毕后，继续搅拌反应1小时。慢慢滴加三甲基氯硅烷13.3克，滴加完毕后，控温-30～-40oC反应2小时。将反应体系冷却至-60～-70oC，滴加正丁基锂溶液（2.5mol/L）51毫升,滴加完毕后，继续搅拌1小时，向体系内通入甲醛气体（由16.5克多聚甲醛经加热解聚后生成，并由氮气流缓慢带入），通毕后控温-30～-40oC反应2小时。反应体系回温至室温，滴加水120克，搅拌3小时，过滤，除去不溶物，滤液分出有机相，水相用乙酸乙酯30毫升萃取3次，合并有机相，经干燥、浓缩，得化合物（V）16.3克。
Claims (6)
1.一种2,3,5,6-四氟对苯二甲醇的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、2,3,5,6-四氟苯甲醇在惰性溶剂中，与强碱反应，得到2,3,5,6-四氟苄氧负离子；
步骤（1）中，反应温度为-80～40℃；
（2）、步骤（1）所得的2,3,5,6-四氟苄氧负离子，与烷基氯硅烷反应，得到2,3,5,6-四氟苄氧基硅烷；
步骤（2）中，所述的烷基氯硅烷，选自以下一种或几种：三甲基氯硅烷、三乙基氯硅烷、三异丙基氯硅烷、叔丁基二甲基氯硅烷，烷基氯硅烷与2,3,5,6-四氟苯甲醇的物质的量之比为：1:1～1.4:1；
步骤（2）中，反应温度为-80～40℃；
（3）、步骤（2）所得的2,3,5,6-四氟苄氧基硅烷，与有机锂试剂反应，得到芳基锂中间体；
步骤（3）中，反应温度为-80～-30℃；
（4）、步骤（3）所得的芳基锂中间体，与甲醛气体反应，再经水解，得到2,3,5,6-四氟对苯二甲醇；
在步骤（4）中，反应温度为-80～-30℃。
2.根据权利要求1所述的一种2,3,5,6-四氟对苯二甲醇的合成方法，其特征在于：在步骤（1）中，所述的惰性溶剂，选自以下一种或几种：乙醚、异丙醚、甲基叔丁基醚、乙二醇二甲醚、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、正戊烷、正己烷、正庚烷、正辛烷、甲苯、乙苯，惰性溶剂用量为2,3,5,6-四氟苯甲醇质量的1～10倍。
3.根据权利要求1所述的一种2,3,5,6-四氟对苯二甲醇的合成方法，其特征在于：在步骤（1）中，所述的强碱，选自以下一种或几种：正丁基锂、异丁基锂、仲丁基锂、叔丁基锂、正丙基锂、异丙基锂、氢化锂、氢化钠、氢化钾，强碱与2,3,5,6-四氟苯甲醇的物质的量之比为：1:1～1.3:1。
4.根据权利要求1所述的一种2,3,5,6-四氟对苯二甲醇的合成方法，其特征在于：在步骤（3）中，所述的有机锂试剂，选自以下一种或几种：正丁基锂、异丁基锂、仲丁基锂、叔丁基锂、正丙基锂、异丙基锂，有机锂试剂与2,3,5,6-四氟苯甲醇的物质的量之比为：1:1～1.5:1。
5.根据权利要求1所述的一种2,3,5,6-四氟对苯二甲醇的合成方法，其特征在于：在步骤（4）中，所述的甲醛气体是在加热能产生甲醛气体的前体后获得，所获得的甲醛气体在经干燥后使用。
6.根据权利要求5所述的一种2,3,5,6-四氟对苯二甲醇的合成方法，其特征在于：在步骤（4）中，所用的能产生甲醛气体的前体，选自以下一种或几种：多聚甲醛、三聚甲醛、甲醛水溶液，甲醛前体与2,3,5,6-四氟苯甲醇的物质的量之比为：2:1～5:1。
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