CN103342693A - 反式-2-(4-卤-3-氟苯基)-5-烷基-[1,3]二氧六环的制备方法 - Google Patents

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彭光荣
吴华峰
曾原
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Abstract

本发明提供一种反式-2-(4-卤-3-氟苯基)-5-烷基-[1,3]二氧六环的制备方法，该方法包括以下步骤：(a)从4-溴-2-氟卤代苯出发，进行格氏交换反应后，得到相应格氏试剂；(b)所述格氏试剂和DMF反应得到4-卤代-3-氟苯甲醛；(c)所述4-卤代-3-氟苯甲醛再和2-烷基丙烷-1,3-二醇在酸催化剂存在下直接进行缩合反应，得到2-(4-卤-3-氟苯基)-5-烷基-[1,3]二氧六环；所述烷基为直链或支链C3～C5烷基；(d)所述2-(4-卤-3-氟苯基)-5-烷基-[1,3]二氧六环进行重结晶后得到反式的2-(4-卤-3-氟苯基)-5-烷基-[1,3]二氧六环。

Description

反式-2-(4-卤-3-氟苯基)-5-烷基-[1,3]二氧六环的制备方法
技术领域
本发明涉及电子材料中液晶中间体合成领域，具体涉及反式-2-(4-氯-3-氟苯基)-5-烷基-[1,3]二氧六环和反式-2-(4-溴-3-氟苯基)-5-烷基-[1,3]二氧六环的制备方法。
背景技术
2-(4-卤素-3-氟苯基)-5-烷基-[1,3]二氧六环属于新材料技术中的电子化学品领域，是用于国际上最新的IPS硬屏显示材料的核心功能组分，该液晶分子能够使液晶材料具有高清、低功耗、宽视角的优点。该类化合物可以用以下化学式(A)表示
Figure BDA00003600224400011
该类化合物的合成方法很少报道，仅在专利EP1900792和US9109026中有报道过2-(4-氯-3-氟苯基)-5-丙基-[1,3]二氧六环的合成方法，其他的都没有，而且该文献没有报道收率。
迄今，文献报道的合成方法都用到3-氟-4-卤素苯甲醛为初始原料，这个化合物容易在空气中氧化成酸。
目前尚未有用4-溴-2-氟氯苯或4-碘-2-氟溴苯为初始原料合成3-氟-4-卤素苯甲醛，不分离直接运用于制备式(A)化合物的报道。
本领域缺乏一种可以提供较短的合成路线，工艺简单，条件温和，能以较高收率制得2-(4-卤素-3-氟苯基)-5-烷基-[1,3]二氧六环的制备方法。因此，本领域迫切需要一种可以提供较短的合成路线，工艺简单，条件温和，能以较高收率制得2-(4-卤素-3-氟苯基)-5-烷基-[1,3]二氧六环的制备方法。
发明内容
本发明的目的在于获得一种可以提供较短的合成路线，工艺简单，条件温和，能以较高收率制得2-(4-卤素-3-氟苯基)-5-烷基-[1,3]二氧六环的制备方法。
在本发明的第一方面，提供了一种反式-2-(4-卤-3-氟苯基)-5-烷基-[1,3]二氧六环的制备方法，该方法包括以下步骤：
(a)从4-溴-2-氟卤代苯出发，进行格氏交换反应后，得到相应格氏试剂；
(b)所述格氏试剂和DMF反应得到4-卤代-3-氟苯甲醛；
(c)所述4-卤代-3-氟苯甲醛再和2-烷基丙烷-1,3-二醇在酸催化剂存在下直接进行缩合反应，得到2-(4-卤-3-氟苯基)-5-烷基-[1,3]二氧六环；所述烷基为直链或支链C3～C5烷基；
(d)所述2-(4-卤-3-氟苯基)-5-烷基-[1,3]二氧六环进行重结晶后得到反式的2-(4-卤-3-氟苯基)-5-烷基-[1,3]二氧六环。
在本发明的具体实施方式中，中间体4-卤代-3-氟苯甲醛中的卤代基团，也即最终产品反式-2-(4-卤-3-氟苯基)-5-烷基-[1,3]二氧六环中的卤代基团，该卤代基团可以是氯或是溴。也即，所述“反式-2-(4-卤-3-氟苯基)-5-烷基-[1,3]二氧六环”包括“反式-2-(4-氯-3-氟苯基)-5-烷基-[1,3]二氧六环”和“反式-2-(4-溴-3-氟苯基)-5-烷基-[1,3]二氧六环”。
在本发明的一个具体实施方式中，用于制备反式-2-(4-氯-3-氟苯基)-5-烷基-[1,3]二氧六环，其反应流程如下：
Figure BDA00003600224400021
所述烷基R为直链或支链C3～C5烷基。
在一个具体实施方式中，从4-溴-2-氟氯苯出发，进行格式交换反应后和DMF反应得到4-氯-3-氟苯甲醛；所述4-氯-3-氟苯甲醛再和2-烷基丙烷-1,3-二醇在以酸为催化剂进行缩合反应得到2-(4-氯-3-氟苯基)-5-烷基-[1,3]二氧六环。重结晶后得到反式-2-(4-氯-3-氟苯基)-5-烷基-[1,3]二氧六环。
在本发明的一个具体实施方式中，所述步骤(a)中格氏试剂为RMgX，所述R为直链或支链C3～C5烷基，所述X为氯或溴。
在本发明的一个具体实施方式中，所述步骤(a)中格氏反应在极性或非极性溶剂中进行。
在一个具体实施方式中，所述溶剂为四氢呋喃、甲苯、二甲苯、甲基叔丁基醚、乙醚中的一种或多种极性或非极性溶剂。
在一个具体实施方式中，所述格氏反应的原料和溶剂的重量比为1：2～1：10.
在一个具体实施方式中，所述格氏反应的反应温度为10～40℃。
在一个具体实施方式中，所述格氏反应在20℃±5℃下反应1±0.2小时左右。
在本发明的一个具体实施方式中，所述步骤(b)的反应温度是-40℃～0℃；优选-15±5℃。
在本发明的一个具体实施方式中，所述步骤(c)的酸催化剂为脱水性酸催化剂。
在本发明的一个具体实施方式中，所述步骤(c)的酸催化剂优选PTSA(对甲基苯磺酸)、98%浓硫酸、甲基磺酸、硫酸氢钾或其组合。
在本发明的一个具体实施方式中，所述步骤(c)的溶剂为非极性溶剂。
在本发明的一个具体实施方式中，所述步骤(c)的溶剂选择甲苯、二甲苯、正庚烷、环己烷或其组合。
在本发明的一个具体实施方式中，所述步骤(b)得到的4-卤代-3-氟苯甲醛在不分离的情况下直接进行后续的步骤(c)。
具体实施方式
本发明提供一种反式-2-(4-氯-3-氟苯基)-5-烷基-[1,3]二氧六环的制备方法，该方法包括以下步骤：从4-溴-2-氟氯苯出发，进行格式交换反应后和DMF反应得到4-氯-3-氟苯甲醛。再和2-烷基丙烷-1,3-二醇在以酸为催化剂进行缩合反应得到2-(4-氯-3-氟苯基)-5-烷基-[1,3]二氧六环。重结晶后得到反式-2-(4-氯-3-氟苯基)-5-烷基-[1,3]二氧六环。本发明为一种可以提供较短的合成路线，工艺简单，条件温和，能以较高收率制得反式-2-(4-氯-3-氟苯基)-5-烷基-[1,3]二氧六环产品的制备方法。
本发明中，术语“含有”或“包括”表示各种成分可一起应用于本发明的混合物或组合物中。因此，术语“主要由...组成”和“由...组成”包含在术语“含有”或“包括”中。
如本文所用，所述的“烷基”，除非另有说明，指的是含有3-5个碳原子的直链或支链烷烃。包括但不限于正丙基，异丙基，正丁基，异丁基，叔丁基。
以下对本发明的各个方面进行详述：
综述
一种反式-2-(4-卤-3-氟苯基)-5-烷基-[1,3]二氧六环的制备方法，该方法包括以下步骤：
(a)从4-溴-2-氟卤代苯出发，进行格氏交换反应后，得到相应格氏试剂；
(b)所述格氏试剂和DMF反应得到4-卤代-3-氟苯甲醛；
(c)所述4-卤代-3-氟苯甲醛再和2-烷基丙烷-1,3-二醇在酸催化剂存在下直接进行缩合反应，得到2-(4-卤-3-氟苯基)-5-烷基-[1,3]二氧六环；所述烷基为直链或支链C3～C5烷基；
(d)所述2-(4-卤-3-氟苯基)-5-烷基-[1,3]二氧六环进行重结晶后得到反式的2-(4-卤-3-氟苯基)-5-烷基-[1,3]二氧六环。
本发明中，所述“直接进行缩合反应”是指中间体4-卤代-3-氟苯甲醛不进行分离而直接进行后续反应。
在本发明的具体实施方式中，中间体4-卤代-3-氟苯甲醛中的卤代基团，也即最终产品反式-2-(4-卤-3-氟苯基)-5-烷基-[1,3]二氧六环中的卤代基团，该卤代基团可以是氯或是溴。也即，所述“反式-2-(4-卤-3-氟苯基)-5-烷基-[1,3]二氧六环”包括“反式-2-(4-氯-3-氟苯基)-5-烷基-[1,3]二氧六环”和“反式-2-(4-溴-3-氟苯基)-5-烷基-[1,3]二氧六环”。
在一个具体实施方式中，用于制备反式-2-(4-氯-3-氟苯基)-5-烷基-[1,3]二氧六环，其反应流程如下：
Figure BDA00003600224400051
所述烷基R为直链或支链C3～C5烷基。
具体的，从4-溴-2-氟氯苯出发，进行格式交换反应后和DMF反应得到4-氯-3-氟苯甲醛；所述4-氯-3-氟苯甲醛再和2-烷基丙烷-1,3-二醇在以酸为催化剂进行缩合反应得到2-(4-氯-3-氟苯基)-5-烷基-[1,3]二氧六环。重结晶后得到反式-2-(4-氯-3-氟苯基)-5-烷基-[1,3]二氧六环。
步骤(a)
在一个具体实施方式中，所述步骤(a)中格氏试剂为RMgX，所述R为直链或支链C3～C5烷基，所述X为氯或溴。
在一个具体实施方式中，所述步骤(a)中格氏反应在极性或非极性溶剂中进行。
在一个具体实施方式中，所述溶剂为四氢呋喃、甲苯、二甲苯、甲基叔丁基醚、乙醚中的一种或多种极性或非极性溶剂。
在一个具体实施方式中，所述格氏反应的原料和溶剂的重量比为1：2～1：10.
在一个具体实施方式中，所述格氏反应的反应温度为10～40℃。
在一个具体实施方式中，所述格氏反应在20℃±5℃下反应1±0.2小时左右。
步骤(b)
在一个具体实施方式中，所述步骤(b)的反应温度是-40℃～0℃；优选-15±5℃。
所述步骤(b)得到的4-卤代-3-氟苯甲醛在不分离的情况下直接进行后续的步骤(c)。
目前，文献报道的合成方法都用到3-氟-4-卤素苯甲醛为初始原料，这个化合物容易在空气中氧化成酸。而发明人发现，采用特定的路线，可使得反应在不需要分离3-氟-4-卤素苯甲醛的情况下进行缩合反应，从而使得杂质较少，能以较高收率获得产品。
步骤(c)
所述步骤(c)的酸催化剂为脱水性酸催化剂。
所述步骤(c)的酸催化剂优选PTSA(对甲基苯磺酸)、98%浓硫酸、甲基磺酸、硫酸氢钾或其组合.
所述步骤(c)的溶剂为非极性溶剂。
所述步骤(c)的溶剂选择甲苯、二甲苯、正庚烷、环己烷或其组合。
如无具体说明，本发明的各种原料均可以通过市售得到；或根据本领域的常规方法制备得到。除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。
上述合成方法只是本发明部分化合物的合成路线，根据上述例子，本领域技术人员可以通过调整不同的方法来合成本发明的其他化合物，或者，本领域技术人员根据现有公知技术可以合成本发明的化合物。合成的化合物可以进一步通过柱色谱法、高效液相色谱法或结晶等方式进一步纯化。
合成化学改造、保护官能团方法学(保护或去保护)对合成应用化合物是很有帮助的，并且是现有技术中公知的技术，如R.Larock,Comprehensive OrganicTransformations,VCH Publishers(1989)；T.W.Greene和P.G.M.Wuts,ProtectiveGroups in Organic Synthesis,第三版,John Wiley and Sons(1999)；L.Fieser和M.Fieser,Fieser and Fieser’s Reagents for Organic Synthesis,John Wileyand Sons(1994)；和L.Paquette,ed.,Encyclopedia of Reagents for OrganicSynthesis,John Wiley and Sons(1995)中都有公开。
上述合成方法只是本发明部分化合物的合成路线，根据上述例子，本领域技术人员可以通过调整不同的方法来合成本发明的其他化合物，或者，本领域技术人员根据现有公知技术可以合成本发明的化合物。合成的化合物可以进一步通过柱色谱法、高效液相色谱法或结晶等方式进一步纯化。
合成化学改造、保护官能团方法学(保护或去保护)对合成应用化合物是很有帮助的，并且是现有技术中公知的技术，如R.Larock，Comprehensive OrganicTransformations，VCH Publishers(1989)；T.W.Greene和P.G.M.Wuts，ProtectiveGroups in Organic Synthesis，第三版，John Wiley and Sons(1999)；L.Fieser和M.Fieser，Fieser and Fieser’s Reagents for Organic Synthesis，John Wiley andSons(1994)；和L.Paquette，ed.，Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis，John Wiley andSons(1995)中都有公开。
本发明的其他方面由于本文的公开内容，对本领域的技术人员而言是显而易见的。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件进行。除非另外说明，否则所有的份数为重量份，所有的百分比为重量百分比。
除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。
实施例1
制备反式-2-(4-氯-3-氟苯基)-5-丁基-[1,3]二氧六环
在2L四口瓶内加入210g4-溴-2-氟氯苯和400mL THF，降温到15度，滴加入618g20%异丙基氯化镁THF溶液，加完后在20度反应1小时后，将内温降至-15度，滴加入124g DMF，加完后升温至10度反应1小时后，将反应液倒入冰的1L10%HCl溶液中，加完后搅拌20分钟后静置分层，水相用200mL甲苯萃取2次，脱溶去除THF后，加入400mL甲苯作缩合反应；
在甲苯溶液中加入158g2-丁基丙烷-1,3-二醇和48g PTSA,加热至回流脱水，反应4小时后，冷却到室温，加入300mL水，搅拌15分钟后静置分层，水相用200mL甲苯萃取，干燥，脱溶，得到淡黄色固体2-(4-氯-3-氟苯基)-5-丁基-[1,3]二氧六环299g，用甲醇重结晶后得到反式-2-(4-氯-3-氟苯基)-5-丁基-[1,3]二氧六环215g，以气相色谱法检测，含量为99.0%，收率为79%,沸点为：341度。
实施例2～3
按照与实施例1相同的方式进行,不同的是反应物改为2-丙基丙烷-1,3-二醇和2-戊基丙烷-1,3-二醇。
分别得到：
反式-2-(4-氯-3-氟苯基)-5-丙基-[1,3]二氧六环，沸点为：326℃
反式-2-(4-氯-3-氟苯基)-5-戊基-[1,3]二氧六环，沸点为：356℃。
实施例4
制备反式-2-(4-溴-3-氟苯基)-5-丁基-[1,3]二氧六环
在2L四口瓶内加入300g4-溴-2-氟氯苯和400mL THF，降温到-40度，滴加入618g20%异丙基氯化镁THF溶液，加完后在-40度反应1小时后，滴加入124g DMF，加完后升温至10度反应1小时后，将反应液倒入冰的1L10%HCl溶液中，加完后搅拌20分钟后静置分层，水相用200mL甲苯萃取2次，脱溶去除THF后，加入400mL甲苯作缩合反应；
在甲苯溶液中加入158g2-丁基丙烷-1,3-二醇和48g PTSA,加热至回流脱水，反应4小时后，冷却到室温，加入300mL水，搅拌15分钟后静置分层，水相用200mL甲苯萃取，干燥，脱溶，得到淡黄色固体2-(4-溴-3-氟苯基)-5-丁基-[1,3]二氧六环310g，用甲醇重结晶后得到反式-2-(4-溴-3-氟苯基)-5-丁基-[1,3]二氧六环253g，以气相色谱法检测，含量为99.2%，收率为80%，沸点为：349度。
实施例5～6
按照与实施例4相同的方式进行,不同的是反应物改为2-丙基丙烷-1,3-二醇和2-戊基丙烷-1,3-二醇。
得到：
反式-2-(4-溴-3-氟苯基)-5-丙基-[1,3]二氧六环，沸点336℃
反式-2-(4-溴-3-氟苯基)-5-戊基-[1,3]二氧六环，沸点382℃。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的实质技术内容范围，本发明的实质技术内容是广义地定义于申请的权利要求范围中，任何他人完成的技术实体或方法，若是与申请的权利要求范围所定义的完全相同，也或是一种等效的变更，均将被视为涵盖于该权利要求范围之中。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种反式-2-(4-卤-3-氟苯基)-5-烷基-[1,3]二氧六环的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(a)从4-溴-2-氟卤代苯出发，进行格氏交换反应后，得到相应格氏试剂；
(b)所述格氏试剂和DMF反应得到4-卤代-3-氟苯甲醛；
(c)所述4-卤代-3-氟苯甲醛再和2-烷基丙烷-1,3-二醇在酸催化剂存在下直接进行缩合反应，得到2-(4-卤-3-氟苯基)-5-烷基-[1,3]二氧六环；所述烷基为直链或支链C3～C5烷基；
(d)所述2-(4-卤-3-氟苯基)-5-烷基-[1,3]二氧六环进行重结晶后得到反式的2-(4-卤-3-氟苯基)-5-烷基-[1,3]二氧六环。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，用于制备反式-2-(4-氯-3-氟苯基)-5-烷基-[1,3]二氧六环，其反应流程如下：
Figure FDA00003600224300011
所述烷基R为直链或支链C3～C5烷基。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(a)中格氏试剂为RMgX，所述R为直链或支链C3～C5烷基，所述X为氯或溴。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(a)中格氏反应在极性或非极性溶剂中进行。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(b)的反应温度是-40℃～0℃。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(c)的酸催化剂为脱水性酸催化剂。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(c)的酸催化剂优选PTSA(对甲基苯磺酸)、98%浓硫酸、甲基磺酸、硫酸氢钾或其组合。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(c)的溶剂为非极性溶剂。
9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(c)的溶剂选择甲苯、二甲苯、正庚烷、环己烷或其组合。
10.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(b)得到的4-卤代-3-氟苯甲醛在不分离的情况下直接进行后续的步骤(c)。
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