CN103922886B

CN103922886B - 一种1-氟-3-[2-(反式-4-烷基环己基)乙基]苯的合成方法

Info

Publication number: CN103922886B
Application number: CN201410168832.4A
Authority: CN
Inventors: 安忠维; 陈然; 陈新兵; 陈沛
Original assignee: Shaanxi Normal University
Current assignee: Xi'an Caijing Opto Electrical Science & Technology Co ltd
Priority date: 2014-04-24
Filing date: 2014-04-24
Publication date: 2015-08-19
Anticipated expiration: 2034-04-24
Also published as: CN103922886A

Abstract

本发明公开了一种1-氟-3-[2-(反式-4-烷基环己基)乙基]苯的合成方法，采用间氟苯甲醛为原料，与1-(反式-4-烷基环己基)-2-溴甲烷制备的格氏试剂发生格氏反应，脱水后得到1-氟-3-[2-(反式-4-烷基环己基)乙烯基]苯，然后催化加氢得到1-氟-3-[2-(反式-4-烷基环己基)乙基]苯。本发明操作简单，反应步骤少，反应条件温和，无污染，所用原料成本低，制备的1-氟-3-[2-(反式-4-烷基环己基)乙基]苯纯度高、总收率可达到63％～70％，适用于工业化生产。

Description

一种1-氟-3-[2-(反式-4-烷基环己基)乙基]苯的合成方法

技术领域

本发明属于多环卤代芳烃技术领域，具体涉及一种用于液晶的1-氟-3-[2-(反式-4-烷基环己基)乙基]苯的合成方法。

背景技术

液晶显示器具有平板化、功耗低、重量轻、无辐射等特点，被广泛应用于信息显示领域。液晶材料作为液晶显示器的关键材料之一，一般需要满足-20～100℃温度范围来实现驱动显示，以及合适的双折射率、介电各向异性、电阻率、低的粘度以保证快速响应、高的化学稳定性。

单独一种液晶化合物无法满足上述要求，实际使用的是8～20种液晶单体混合而成的混合液晶。常用的液晶单体主要包括酯类液晶、联苯类液晶、环己烷类液晶、芳杂环类液晶、桥键类液晶以及各类含氟液晶等。环己烷类液晶由于其含有柔性的环结构，相对于联苯类液晶而言，具有较低的粘度和双折射率，能够在一定程度上满足液晶材料低粘度和改善混晶的低温性能的要求。乙烷桥键类液晶是一类含有1,2-亚乙基(-CH₂CH₂-)桥键的液晶材料，具有低的粘度、光与化学稳定性高、介电各向异性大，与其他液晶的相溶性好，被广泛的应用于降低粘度，扩宽液晶相区，调整双折射率等。含氟类液晶可以提供低粘度、大介电各向异性，并且能够有效抑制近晶相的产生，被广泛应用于垂直排列(VA-TFT)显示模式的液晶混合配方中。

以上不难看出，1-氟-3-[2-(反式-4-烷基环己基)乙基]苯是一种重要的液晶中间体，常用于制备性能优异的液晶化合物，如已公开的国际专利(WO9821172A1)、美国专利(US6013198)及中国专利(CN102559201A)等公开了以下液晶化合物：

1-氟-3-[2-(反式-4-烷基环己基)乙基]苯的传统合成方法是以反式-4-烷基环己基甲酸为原料，经酰化、氨化、脱水、格氏、黄鸣龙等反应制得，总收率为58％。该方法反应步骤较长，生产成本高，大量使用有毒溶剂二氯亚砜，且黄鸣龙反应温度高，易产生脱氟副产物。CN103145525A公开了一种以间氟苄氯为原料，高温反应成膦叶立德，经Witting-Horner和加氢反应制得1-氟-3-[2-(反式-4-烷基环己基)乙基]苯的方法，该方法原料成本高，反应温度高，且需使用膦配体，使得生产成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有1-氟-3-[2-(反式-4-烷基环己基)乙基]苯合成方法存在的问题，提供一种反应步骤少、成本低、无污染、纯度高及操作简单的1-氟-3-[2-(反式-4-烷基环己基)乙基]苯的合成方法。

解决上述技术问题所采用的技术方案它由下述步骤组成：

1、将1-(反式-4-烷基环己基)-2-溴甲烷与镁粉在无水乙醚中制备成格氏试剂，再滴加到间氟苯甲醛中，间氟苯甲醛与1-(反式-4-烷基环己基)-2-溴甲烷、镁粉的摩尔比为1:1.05～1.1:1.2～1.5，回流反应3～5小时，用稀盐酸水解，萃取分离，减压浓缩有机相。

2、将减压浓缩后的有机相溶于甲苯中，并加入酸进行脱水反应，所述的酸为对甲苯磺酸或硫酸氢钾，得到1-氟-3-[2-(反式-4-烷基环己基)乙烯基]苯。

3、将1-氟-3-[2-(反式-4-烷基环己基)乙烯基]苯在催化剂作用下进行加氢反应，得到1-氟-3-[2-(反式-4-烷基环己基)乙基]苯。

其合成路线如下：

式中，R表示烷基。

上述的步骤1中，间氟苯甲醛与1-(反式-4-烷基环己基)-2-溴甲烷、镁粉的摩尔比优选1:1.05:1.2。

上述的步骤2中，所述的酸为对甲苯磺酸时，脱水反应温度优选100～120℃，对甲苯磺酸的加入量优选间氟苯甲醛摩尔量的15％～30％；所述的酸为硫酸氢钾时，脱水反应温度优选150～160℃，硫酸氢钾的加入量优选间氟苯甲醛摩尔量的1.2～1.5倍。

上述的步骤3中，优选加氢反应温度为30～60℃、压力为1～2MPa，所述的催化剂为钯碳、铑碳、钌碳、兰尼镍等，催化剂的用量优选1-氟-3-[2-(反式-4-烷基环己基)乙烯基]苯质量的3％～5％。

本发明采用间氟苯甲醛为原料，与1-(反式-4-烷基环己基)-2-溴甲烷制备的格氏试剂发生格氏反应，脱水后得到1-氟-3-[2-(反式-4-烷基环己基)乙烯基]苯，最后催化加氢制备得到产品。与CN103145525A中公开的1-氟-3-[2-(反式-4-烷基环己基)乙基]苯的合成方法相比，本发明合成方法具有以下两个优点：

1、所用原料间氟苯甲醛比间氟苄氯更为便宜，约为间氟苄氯价格的1/2，同时避免了使用膦配体，使得生产成本大大降低。

2、使用经典格氏反应的方法合成，反应条件温和，更适用于工业化生产。

与1-氟-3-[2-(反式-4-烷基环己基)乙基]苯的传统合成方法相比，本发明合成方法具有以下三个优点：

1、反应步骤少，产物总收率高，可达63％～70％。

2、避免了使用氯化亚砜等环境污染较大的溶剂，减轻了污染以及对实验人员身体的伤害，适合于工业化生产。

3、反应条件温和，避免了高温黄鸣龙还原过程中的脱氟副产物，减少了环己烷顺反异构化，提高了产物纯度。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步详细说明，需要说明的是，这些实施例仅限于本领域的技术人员对本发明进行理解，本发明的保护范围不仅限于这些实施例。

实施例1

以合成1-氟-3-[2-(反式-4-正丙基环己基)乙基]苯为例，其合成方法如下：

1、在流速为0.6mL/min的氮气保护下，将0.8g(33.6mmol)镁粉和20mL无水乙醚加入到150mL安装有搅拌器、冷凝管、恒压漏斗的三口烧瓶中，向恒压漏斗中加入6.35g(29.2mmol)1-(反式-4-正丙基环己基)-2-溴甲烷和15mL无水乙醚的混合液，先将2mL混合液滴加到三口烧瓶中，并向三口烧瓶中加入1粒碘，加热三口烧瓶引发镁粉与1-(反式-4-正丙基环己基)-2-溴甲烷反应后，将剩余的混合液滴完，然后用油浴加热三口烧瓶，升温至34℃，回流反应1.5小时，制备成格氏试剂；将格氏试剂滴加到3.45g(27.8mmol)间氟苯甲醛中，34℃继续回流反应4小时，自然降温至常温，向三口烧瓶中滴加15mL质量分数为10％的盐酸水溶液，水解0.5小时，反应体系变为酸性，用100mL乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸镁干燥，干燥后的有机相减压浓缩，蒸除乙酸乙酯。

2、将减压浓缩后的有机相加入到250mL单口瓶中，再向单口瓶中加入140mL甲苯和0.79g(4.17mmol)对甲苯磺酸，油浴加热至110℃，脱水反应2小时，蒸除甲苯，用100mL乙酸乙酯萃取，有机相用蒸馏水洗至中性，减压浓缩有机相后以硅胶为固定相、石油醚为洗脱剂进行柱层析分离，得到淡黄色液体1-氟-3-[2-(反式-4-正丙基环己基)乙烯基]苯5.13g。产品经气相色谱仪分析，其纯度为99.1％(其中E式构型86.0％，Z式构型13.1％)，收率为75.0％。

3、向150mL高压釜中加入步骤2得到的1-氟-3-[2-(反式-4-正丙基环己基)乙烯基]苯5g(20.3mmol)、无水乙醇50mL及5％的钯碳0.15g，用氢气置换釜内气体三次，氢气压力设置为1MPa，温度设置为40℃，加氢反应3小时，反应完后将反应液降至常温，过滤除去催化剂，滤液减压浓缩除去无水乙醇，所得浓缩液用质量分数为80％的浓硫酸洗涤至无色透明，得到1-氟-3-[2-(反式-4-烷基环己基)乙基]苯4.65g。产品经气相色谱仪分析，其纯度为99.7％，收率为92.4％。

实施例2

以合成1-氟-3-[2-(反式-4-正乙基环己基)乙基]苯为例，其合成方法如下：

在实施例1中，所用1-(反式-4-正丙基环己基)-2-溴甲烷用等摩尔1-(反式-4-正乙基环己基)-2-溴甲烷替换，其他步骤与实施例1相同，得到1-氟-3-[2-(反式-4-正乙基环己基)乙基]苯，经气相色谱仪分析，其纯度为99.5％，总收率为68.7％。

实施例3

以合成1-氟-3-[2-(反式-4-正丁基环己基)乙基]苯为例，其合成方法如下：

在实施例1中，所用1-(反式-4-正丙基环己基)-2-溴甲烷用等摩尔1-(反式-4-正丁基环己基)-2-溴甲烷替换，其他步骤与实施例1相同，得到1-氟-3-[2-(反式-4-正丁基环己基)乙基]苯，经气相色谱仪分析，其纯度为99.6％，总收率为67.4％。

实施例4

以合成1-氟-3-[2-(反式-4-正戊基环己基)乙基]苯为例，其合成方法如下：

在实施例1中，所用1-(反式-4-正丙基环己基)-2-溴甲烷用等摩尔1-(反式-4-正戊基环己基)-2-溴甲烷替换，其他步骤与实施例1相同，得到1-氟-3-[2-(反式-4-正戊基环己基)乙基]苯，经气相色谱仪分析，其纯度为99.8％，总收率为69.0％。

实施例5

在实施例1的步骤2中，所用的对甲苯磺酸用10倍摩尔量的硫酸氢钾替换，脱水反应条件改为150℃脱水反应4小时，该步骤的其他步骤与实施例1相同，得到1-氟-3-[2-(反式-4-正丙基环己基)乙烯基]苯，经气相色谱仪分析，其纯度为99.0％(其中E式构型81.6％，Z式构型17.4％)，收率为70.0％。其他步骤与实施例1相同，得到1-氟-3-[2-(反式-4-正丙基环己基)乙基]苯，经气相色谱仪分析，其纯度为99.7％，总收率为63.7％。

实施例6

在实施例1的步骤3中，所用5％的钯碳用等质量的兰尼镍替换，其他步骤与实施例1相同，得到1-氟-3-[2-(反式-4-正丙基环己基)乙基]苯，经气相色谱仪分析，其纯度为99.6％，总收率为68.8％。

Claims

1.一种1-氟-3-[2-(反式-4-烷基环己基)乙基]苯的合成方法，其特征在于它由下述步骤组成：

(1)将1-(反式-4-烷基环己基)-溴甲烷与镁粉在无水乙醚中制备成格氏试剂，再滴加到间氟苯甲醛中，间氟苯甲醛与1-(反式-4-烷基环己基)-溴甲烷、镁粉的摩尔比为1:1.05～1.1:1.2～1.5，回流反应3～5小时，用稀盐酸水解，萃取分离，减压浓缩有机相；

(2)将减压浓缩后的有机相溶于甲苯中，并加入酸进行脱水反应，所述的酸为对甲苯磺酸或硫酸氢钾，得到1-氟-3-[2-(反式-4-烷基环己基)乙烯基]苯；

(3)将1-氟-3-[2-(反式-4-烷基环己基)乙烯基]苯在催化剂作用下进行加氢反应，得到1-氟-3-[2-(反式-4-烷基环己基)乙基]苯。

2.根据权利要求1所述的1-氟-3-[2-(反式-4-烷基环己基)乙基]苯的合成方法，其特征在于：所述的步骤(1)中，间氟苯甲醛与1-(反式-4-烷基环己基)-溴甲烷、镁粉的摩尔比为1:1.05:1.2。

3.根据权利要求1所述的1-氟-3-[2-(反式-4-烷基环己基)乙基]苯的合成方法，其特征在于：所述的步骤(2)中，将浓缩后的有机相溶于甲苯中，并加入对甲苯磺酸进行脱水反应，脱水反应温度为100～120℃。

4.根据权利要求3所述的1-氟-3-[2-(反式-4-烷基环己基)乙基]苯的合成方法，其特征在于：所述的对甲苯磺酸的加入量是间氟苯甲醛摩尔量的15％～30％。

5.根据权利要求1所述的1-氟-3-[2-(反式-4-烷基环己基)乙基]苯的合成方法，其特征在于：所述的步骤(2)中，将浓缩后的有机相溶于甲苯中，并加入硫酸氢钾进行脱水反应，脱水反应温度为150～160℃。

6.根据权利要求5所述的1-氟-3-[2-(反式-4-烷基环己基)乙基]苯的合成方法，其特征在于：所述的硫酸氢钾的加入量是间氟苯甲醛摩尔量的1.2～1.5倍。

7.根据权利要求1所述的1-氟-3-[2-(反式-4-烷基环己基)乙基]苯的合成方法，其特征在于：所述的步骤(3)中，催化剂为钯碳、铑碳、钌碳或兰尼镍，催化剂的用量为1-氟-3-[2-(反式-4-烷基环己基)乙烯基]苯质量的3％～5％。

8.根据权利要求1所述的1-氟-3-[2-(反式-4-烷基环己基)乙基]苯的合成方法，其特征在于：所述的步骤(3)中，加氢反应温度为30～60℃、压力为1～2MPa。