CN103553884A - 一种制备三氟甲氧基苯的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制备三氟甲氧基苯的方法，包括如下步骤，（1）以苯甲醚或苯甲醚与对二甲基苯混合作为原料通入氯气发生氯化反应，（2）经（1）步得到的氯化产物与无水氟化氢氟化反应，得到三氟甲氧基苯和对二三氟甲基苯；本发明的优点为，以苯甲醚或苯甲醚与对二甲基苯混合作为原料，以对二三氟甲基苯为溶剂，只加入引发剂而不需光照的条件下，反应得到三氟甲氧基苯和对二三氟甲基苯。副产物对二三氟甲基苯可以作为氯化反应溶剂循环使用，同时也可以作为产品出售。由于对二三氟甲基苯毒性低、环保，完全避免了四氯化碳毒性大的问题，而且较三氟甲苯、对氯三氟甲苯、邻氯三氟甲苯的对称性好，所以极性更弱，可以很容易的和目标产物分离。

Description

一种制备三氟甲氧基苯的方法

技术领域

本发明属于化合物制备的技术领域，具体是一种制备三氟甲氧基苯的方法。

背景技术

三氟甲氧基苯是合成医药、农药、染料和液晶材料等电子化学品的重要中间体，其需求量在逐年增加。

由于苯甲醚的甲基氯化与甲苯类化合物的甲基氯化不同，苯甲醚的甲基氯化极易发生苯环的氯化，同时发生交联而产生焦油。所以必须加入溶剂来控制苯环的氯化。公开号为CN1390820A文献中描述使用四氯化碳为溶剂，很好地控制了苯环的氯化，但四氯化碳是一种消耗臭氧层的物质，是国际公约《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》限制生产和使用的物质之一，要求发达国家在1996年以前完全淘汰，发展中国家在2010年全部停止使用。

公开号为CN102557895A文献中描述了以四氯乙烷、五氯乙烷、六氯乙烷、二（三氯甲基）碳酸脂和六氯环己烷为溶剂来替代四氯化碳。然而在这些溶剂中， 四氯乙烷、五氯乙烷虽然是液体，但沸点高，与苯甲醚的氯化产物很难分离，同时自身也容易被氯化。 二（三氯甲基）碳酸脂和六氯环己烷其自身就为固体，很难作为溶剂使用。

公开号为US5773668A文献中描述了以三氟甲苯和对氯三氟甲苯为溶剂进行氯化。这两种溶剂对苯甲醚的氯化起到了非常良好的溶剂效果，然而，对后续反应却有可能产生不良影响，如：三氯甲氧基苯经氟化后得到三氟甲氧基苯，其沸点是102℃，三氟甲苯沸点也是102℃，二者将无法分离。对氯三氟甲苯的苯环上有一个氯原子，如果在后续的反应过程中有加氢反应，则会发生脱氯反应而产生杂质。

发明内容

为解决现有制备三氟甲氧基苯方法中存在的上述缺陷，本发明公开了一种新的制备三氟甲氧基苯的方法，实现方法中产生的副产物可以作为反应的溶剂使用，是一种可以循环的生产方法，在获得和现有方法相同收率的同时减少了副产物浪费的目的，在生产目标物三氟甲氧基苯后，使目标产物更容易分离出来，是一种值得推广的新制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为，本发明开出的一种制备三氟甲氧基苯的方法，包括如下步骤，（1）以苯甲醚或苯甲醚与对二甲基苯混合作为原料通入氯气发生氯化反应，得到α,α,α-三氯苯甲醚和1,4-二（α,α,α-三氯甲基）苯，该反应采用的溶剂为对二三氟甲基苯，引发剂为三氯化磷、偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰中任意一种、两种或两种以上，该化学反应式如下：

；

（2）经（1）步反应后去除溶剂，α,α,α-三氯苯甲醚、1,4-二（α,α,α-三氯甲基）苯与无水氟化氢在全氟磺酰氟类催化剂条件下，发生氟化反应，得到三氟甲氧基苯和对二三氟甲基苯，得到的副产物对二三氟甲基苯添加到（1）步的反应中循环使用，氟化的反应式如下：

          

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本发明设计的以苯甲醚和对二甲基苯混合作为原料，得到的副产物能够重新用于（1）步反应中作为溶剂使用，比现有制备方法减少了溶剂用量，是一种可以循环生产的方法，对生产的副产物做到了很好的回收利用，节约浪费，降低了生产消耗。使用一种新溶剂对二三氟甲苯作为苯甲醚氯化的溶剂，替代了传统的溶剂四氯化碳，解决了四氯化碳毒性大的问题，由于对二三氟甲苯的对称性，和非常弱的极性，所以在氟化后，将目标产物和三氟甲氧基苯与对二三氟甲苯能够很容易的分离。

步骤（1）中所用的引发剂为三氯化磷、偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰中任意两种或两种以上时，各成份的质量比为1：1或1：1：1，选择出了合适的引发剂，可以不选用光照引发，节省了生产条件，合适的质量配比起到引发的作用，使反应能够完成，又不会造成引发剂的过量。

步骤（1）苯甲醚、对二甲基苯、对二三氟甲基溶液的质量比为1:0～10:1～10,苯甲醚与通入氯气量的质量比为1：6.5～8.9；苯甲醚与引发剂的质量比为1:0.005～0.2。所使用的原材料、溶剂、引发剂的量，使反应完成的充分，又不会各种材料造成浪费。

步骤（1）中通入氯气的速度为30～50g/h，通入氯气的速度是为了保证氯气量达到反应要求的量。

步骤（1）氯化反应的温度80～150℃，氯化反应时间为8～10h；

步骤（2）氯化反应得到的产物与无水氟化氢的质量比为1：0.5～2；氯化反应产物中1,4-二（α,α,α-三氯甲基）苯与催化剂的质量比为1:0.001～0.01。所采用的质量都是为了使氟化反应充分，无水氟化氢是过量的，无水氟化氢也充当了反应体系溶剂的应用，过量的可以回收再重复利用，不会对原料造成浪费。

步骤（2）氟化反应的温度为80～150℃，反应压力为0.5～5.0MPa，氟化反应的时间为6～8h。氟化反应在该温度条件下反应的最为充分，反应能够完成，氟化的时间6～8h可以完成。

步骤(2)氟化反应后分离出目标产物三氟甲氧基苯的方法为，反应结束后用氮气吹扫除去过量的无水氟化氢，用碳酸钾水溶液、碳酸钠水溶液或氢氧化钠水溶液，将反应后得到混合物的PH值调至6～7，混合液静置分层后，收集有机物层，再经精馏得到三氟甲氧基苯纯品。

步骤（2）全氟磺酰氟类催化剂为全氟丙基磺酰氟、全氟丁基磺酰氟、全氟戊基磺酰氟、全氟庚基磺酰氟、全氟辛基磺酰氟中任意一种、两种或两种以上，选择了低毒的催化剂，而且采用该催化剂发现氟化反应可以进行，反应也可以充分完成。

步骤（2）全氟磺酰氟类催化剂为全氟丙基磺酰氟、全氟丁基磺酰氟、全氟戊基磺酰氟、全氟庚基磺酰氟、全氟辛基磺酰氟两种或两种以上时，组成催化剂的各成份用量相同。

综上，本发明的有益效果是，以苯甲醚或苯甲醚和对二甲基苯混合作为起始原料，以对二三氟甲基苯为溶剂，引发剂不需加入光照条件，整个反应体系先氯化后氟化，合成三氟甲氧基类化合物和合成三氟甲基类化合物都必须现合成三氯甲氧基或三氯甲基，然后再进行氟取代。由于氟元素是非常活泼的元素，与有机物直接接触会发生剧烈燃烧或爆炸。副产物可以作为氯化反应溶剂使用，本身形成循环生产，无浪费，选择的溶剂解决了现有技术中溶剂带来的毒性问题，使整个生产过程毒性低、环保，同时由于氟化后生成的副产是对二三氟甲基苯，其极性弱，所以会很容易将其与目标产物分离开来。

具体实施方式

以下结合具体实施例进一步说明本发明的内容，一切没有特殊说明的操作步骤，均是采用的现有方法。

实施例一：本发明开发出的一种制备三氟甲氧基苯的方法，包括如下步骤，（1）以苯甲醚为原料通入氯气发生氯化反应，得到α,α,α-三氯苯甲醚和1,4-二（α,α,α-三氯甲基）苯，该反应采用的溶剂为对二三氟甲基苯，引发剂为三氯化磷、偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰中任意一种、两种或两种以上，该化学反应式如下：

 

（2）经（1）步反应后去除溶剂，采用普通的蒸馏方法即可，α,α,α-三氯苯甲醚、1,4-二（α,α,α-三氯甲基）苯与无水氟化氢在全氟磺酰氟类催化剂条件下，发生氟化反应，得到三氟甲氧基苯和对二三氟甲基苯，得到的副产物对二三氟甲基苯添加到（1）步的反应中循环使用，氟化的反应式如下：

 

步骤（1）中所用的引发剂为三氯化磷、偶氮二异丁腈两种混合的，各成份的质量比为1：1。

步骤（1）苯甲醚、对二甲基苯、对二三氟甲基的质量比为1:0:1, 苯甲醚与通入氯气量的质量比为1：6.5；苯甲醚与引发剂的质量比为1:0.005。

步骤（1）中通入氯气的速度为30～50g/h，步骤（1）氯化反应的温度80℃，氯化反应时间为8h，氯化反应为常压即可。

步骤（2）中氯化反应得到的产物与无水氟化氢的质量比为1：0.5。

步骤（2）氯化产物中1,4-二（α,α,α-三氯甲基）苯与催化剂的质量比为1:0.001。

步骤（2）氟化反应的温度为80℃，反应压力为0.5MPa，氟化反应的时间为6h。

步骤(2)氟化反应后分离出目标产物三氟甲氧基苯的方法为，反应结束后用氮气吹扫除去过量的氟化氢，用碳酸钾水溶液、碳酸钠水溶液或氢氧化钠水溶液将反应后得到的混合物的pH值调至6～7，混合液静置分层后，收集有机物层，再经蒸馏得到三氟甲氧基苯纯品。

步骤（2）全氟磺酰氟类催化剂为全氟丙基磺酰氟、全氟丁基磺酰氟、全氟戊基磺酰氟按照质量比1:1混合组成。

整个反应进程中可采用气相色谱监控，经上述方法生产一次得到目标产物三氟甲氧基苯的产率为78%（以原料苯甲醚计），得到的副产对二三氟甲基苯可以添加到（1）步反应中为下次生产使用，减少了溶剂的使用量，而且氟化反应后，由于对二三氟甲基苯对称性好，极性弱，所以很容易和目标产物实现分离，整个操作简易可控制。

实施例二：本发明开发出的一种制备三氟甲氧基苯的方法，包括如下步骤，（1）以苯甲醚和对二甲基苯为原料通入氯气发生氯化反应，得到α,α,α-三氯苯甲醚和1,4-二（α,α,α-三氯甲基）苯，该反应采用的溶剂为对二三氟甲基苯，引发剂为三氯化磷、偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰中任意一种、两种或两种以上，该化学反应式如下：

；

（2）经（1）步反应后去除溶剂，α,α,α-三氯苯甲醚、1,4-二（α,α,α-三氯甲基）苯与无水氟化氢在全氟磺酰氟类催化剂条件下，发生氟化反应，得到三氟甲氧基苯和对二三氟甲基苯，得到的副产物对二三氟甲基苯添加到（1）步的反应中循环使用，氟化的反应式如下：

          

。

步骤（1）中所用的引发剂为三氯化磷、偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰三种混合，各成份的质量比为1：1：1。

步骤（1）苯甲醚、对二甲基苯、对二三氟甲基的质量比为1:10:10, 苯甲醚与通入氯气量的质量比为1：8.9；苯甲醚与引发剂的质量比为1:0.2。

步骤（1）中通入氯气的速度为30～50g/h。

步骤（1）氯化反应的温度150℃，氯化反应时间为10h。 

步骤（2）α氯化反应得到的产物与无水氟化氢的质量比为1：2。

步骤（2）中氯化产物中的1,4-二（α,α,α-三氯甲基）苯与催化剂的质量比为1:0.01。

步骤（2）氟化反应的温度为150℃，反应压力为5.0MPa，氟化反应的时间为8h。

步骤(2)氟化反应后分离出目标产物三氟甲氧基苯的方法为，反应结束后用氮气吹扫除去过量的无水氟化氢，用碳酸钾水溶液、将反应后得到混合物的PH值调至6～7，混合液静置分层后，收集机物层，再经精馏得到三氟甲氧基苯纯品。

步骤（2）全氟磺酰氟类催化剂为全氟丙基磺酰氟、全氟丁基磺酰氟、全氟戊基磺酰氟、组成催化剂的各成份用量相同。

整个反应进程中可采用气相色谱监控，经上述方法生产一次得到目标产物三氟甲氧基苯的产率为82%（以原料苯甲醚计），得到的副产对二三氟甲基苯可以添加到（1）步反应中为下次生产使用，减少了溶剂的使用量，而且氟化反应后，由于对二三氟甲基苯对称性好，极性弱，所以很容易和目标产物实现分离，整个操作简易可控制。

实施例三：本发明开发出的一种制备三氟甲氧基苯的方法，包括如下步骤，（1）以苯甲醚和对二甲基苯为原料通入氯气发生氯化反应，得到α,α,α-三氯苯甲醚和1,4-二（α,α,α-三氯甲基）苯，该反应采用的溶剂为对二三氟甲基苯，引发剂为三氯化磷、偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰中任意一种、两种或两种以上，该化学反应式如下：

；

（2）经（1）步反应后去除溶剂，α,α,α-三氯苯甲醚、1,4-二（α,α,α-三氯甲基）苯与无水氟化氢在全氟磺酰氟类催化剂条件下，发生氟化反应，得到三氟甲氧基苯和对二三氟甲基苯，得到的副产物对二三氟甲基苯添加到（1）步的反应中循环使用，氟化的反应式如下：

          

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步骤（1）中所用的引发剂为三氯化磷。

步骤（1）苯甲醚、对二甲基苯、对二三氟甲基的质量比为1:5:6,苯甲醚与通入氯气量的质量比为1：7.2，苯甲醚与引发剂的质量比为1:0.1。

步骤（1）中通入氯气的速度为30～50g/h。

步骤（1）氯化反应的温度100℃，氯化反应时间为9h。

步骤（2）氯化反应得到的产物与无水氟化氢的质量比为1：1.5。氯化产物中1,4-二（α,α,α-三氯甲基）苯与催化剂的质量比为1:0.007，步骤（2）氟化反应的温度为110℃，反应压力为2MPa，氟化反应的时间为6～8h。

步骤(2)氟化反应后分离出目标产物三氟甲氧基苯的方法为，反应结束后用氮气吹扫除去过量的无水氟化氢，用碳酸钾水溶液、碳酸钠水溶液或氢氧化钠水溶液，将反应后得到混合物的PH值调至6～7，混合液静置分层后，收集有机物层，再经精馏得到三氟甲氧基苯纯品。

步骤（2）全氟磺酰氟类催化剂为全氟丙基磺酰氟、全氟丁基磺酰氟、全氟戊基磺酰氟、全氟庚基磺酰氟、全氟辛基磺酰氟混合的，组成催化剂的各成份用量相同。

整个反应进程中可采用气相色谱监控，经上述方法生产一次得到目标产物三氟甲氧基苯的产率为84%（以原料苯甲醚计），得到的副产对二三氟甲基苯可以添加到（1）步反应中为下次生产使用，减少了溶剂的使用量，而且氟化反应后，由于对二三氟甲基苯对称性好，极性弱，所以很容易和目标产物实现分离，整个操作简易可控制。

上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种制备三氟甲氧基苯的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤，（1）以苯甲醚或苯甲醚与对二甲基苯混合作为原料通入氯气发生氯化反应，得到α,α,α-三氯苯甲醚和1,4-二（α,α,α-三氯甲基）苯，该反应采用的溶剂为对二三氟甲基苯，引发剂为三氯化磷、偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰中任意一种、两种或两种以上，该化学反应式如下：

；

（2）经（1）步反应后去除溶剂，α,α,α-三氯苯甲醚、1,4-二（α,α,α-三氯甲基）苯与无水氟化氢在全氟磺酰氟类催化剂条件下，发生氟化反应，得到三氟甲氧基苯和对二三氟甲基苯，得到的副产物对二三氟甲基苯添加到（1）步的反应中循环使用，氟化的反应式如下：

          

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2.根据权利要求1所述制备三氟甲氧基苯的方法，其特征在于，步骤（1）中所用的引发剂为三氯化磷、偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰中两种或两种以上时，各成份的质量比为1：1或1：1：1。

3.根据权利要求1所述制备三氟甲氧基苯的方法，其特征在于，步骤（1）苯甲醚、对二甲基苯、对二三氟甲基的质量比为1:0～10:1～10；苯甲醚与通入氯气量的质量比为1：6.5～8.9；苯甲醚与引发剂的质量比为1:0.005～0.2。

4.根据权利要求1所述制备三氟甲氧基苯的方法，其特征在于，步骤（1）中通入氯气的速度为30～50g/h。

5.根据权利要求1所述制备三氟甲氧基苯的方法，其特征在于，步骤（1）氯化反应的温度80～150℃，氯化反应时间为8～10h。

6.根据权利要求1所述制备三氟甲氧基苯的方法，其特征在于，步骤（2）氯化反应得到的产物与无水氟化氢的质量比为1：0.5～2，氯化产物中1,4-二（α,α,α-三氯甲基）苯与催化剂的质量比为1:0.001～0.01。

7.根据权利要求1所述制备三氟甲氧基苯的方法，其特征在于，步骤（2）氟化反应的温度为80～150℃，反应压力为0.5～5.0MPa，氟化反应的时间为6～8h。

8.根据权利要求1所述制备三氟甲氧基苯的方法，其特征在于，步骤(2)氟化反应后分离出目标产物三氟甲氧基苯的方法为，反应结束后用氮气吹扫除去过量的无水氟化氢，用碳酸钾水溶液、碳酸钠水溶液或氢氧化钠水溶液，将反应后得到混合物的PH值调至6～7，混合液静置分层后，收集有机物层，再经精馏得到三氟甲氧基苯纯品。

9.根据权利要求1所述制备三氟甲氧基苯的方法，其特征在于，步骤（2）全氟磺酰氟类催化剂为全氟丙基磺酰氟、全氟丁基磺酰氟、全氟戊基磺酰氟、全氟庚基磺酰氟、全氟辛基磺酰氟中任意一种、两种或两种以上。

10.根据权利要求9所述制备三氟甲氧基苯的方法，其特征在于，步骤（2）全氟磺酰氟类催化剂为全氟丙基磺酰氟、全氟丁基磺酰氟、全氟戊基磺酰氟、全氟庚基磺酰氟、全氟辛基磺酰氟两种或两种以上时，组成催化剂的各成份用量相同。