CN104610016B

CN104610016B - 一种3,4,5-三氟溴苯化合物的制备方法

Info

Publication number: CN104610016B
Application number: CN201510080983.9A
Authority: CN
Inventors: 何人宝; 王莺妹; 邵鸿鸣; 金逸中; 周日喜
Original assignee: ZHEJIANG YONGTAI TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: ZHEJIANG YONGTAI TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2015-02-15
Filing date: 2015-02-15
Publication date: 2016-06-22
Anticipated expiration: 2035-02-15
Also published as: CN104610016A

Abstract

本发明涉及一种3,4,5-三氟溴苯的制备方法，广泛应用于医药和农药领域，所述方法工艺简单，成本更低，条件温和，环境良好，工艺安全性高，并且能够避免副产物1,2-二溴-3,4,5-三氟苯的形成。

Description

一种3,4,5-三氟溴苯化合物的制备方法

技术领域

本发明涉及农药、医药中间体制备领域，尤其涉及一种3,4,5-三氟溴苯化合物的制备方法。

背景技术

3,4,5-三氟溴苯分子式为C₆H₂BrF₃，分子量为210.98，CAS登记号为138526-69-9。3,4,5-三氟溴苯进行格氏反应实现各种官能化，进一步合成各种多氟取代化合物，因而广泛用于液晶材料，医药及农药中间体等。

WO2013041497A1公开了一种3,4,5-三氟溴苯为原料合成具有组织蛋白酶C抑制剂的方法，该方法中3,4,5-三氟溴苯先转换为硼试剂，然后再与卤代芳香底物进行偶联；DhayalanVasudevan公开了一种以3,4,5-三氟溴苯为原料合成一种手性酮-亚胺类型的席夫碱配体的方法，该方法中3,4,5-三氟溴苯与镁和碘原位生成格氏试剂，然后再与酮发生反应，生成醇类化合物，得到的醇类化合物继续反应得到席夫碱配体。

ChristopheHeiss等人公开了一种3,4,5-三氟溴苯的制备方法(EuropeanJournalofOrganicChemistry,(3),447-451；2003)，该方法以1,2,3-三氟苯为起始原料，首先进行锂金属化得到相应的芳基锂化合物，再经过溴代反应得到相应的溴化多氟苯，该制备方法需严格控制无水无氧，且反应的区域性选择不好，存在副反应，产物中杂质较多。

国内有CN201310580913.0公开了以2,3,4-三氟苯胺经溴代重氮脱氨基得3,4,5-三氟溴苯，该反应用一当量溴素。将溴代好的2,3,4-三氟-6-溴苯胺分离出来。并且将2,3,4-三氟-6-溴苯胺重氮做好之后再进行还原，此重氮液极不稳定，不仅往下做还原收率低，而且存在极大的安全隐患。此外，使用一当量溴素导致生产成本较高，并且由于溴难以从废液中分离，难以回收，导致环境污染。

此外，现有技术中的方法还很难避免副产物1,2-二溴-3,4,5-三氟苯的形成。

发明内容

发明的目的在于获得一种可以提供工艺简单，成本更低，条件温和，环境良好，工艺安全性高的高收率制备3,4,5-三氟溴苯的新方法，并且该方法不会产生副产物1,2-二溴-3,4,5-三氟苯。

为此，本发明提供了一种3,4,5-三氟溴苯的制备方法，包括以下步骤：

(A)将2,3,4-三氟苯胺在水和冰醋酸的存在下与硫酸反应得到2,3,4-三氟苯胺硫酸盐；

(B)向步骤(A)所得产物混合物中加入复合沸石固体超强酸催化剂和溴素，然后滴加双氧水和用于稀释的水，在搅拌的条件下进行保温反应，反应得到2,3,4-三氟-6-溴苯胺硫酸盐；

(C)向步骤(B)所得产物混合物中先后加入次磷酸钠和催化剂铜盐，然后滴加亚硝酸钠反应得到3,4,5-三氟溴苯。

在本发明的一个优选实施方案中，相对于每摩尔2,3,4-三氟苯胺使用40-200克复合沸石固体超强酸催化剂，优选相对于每摩尔2,3,4-三氟苯胺使用80-150克复合沸石固体超强酸催化剂。

在本发明的一个优选实施方案中，步骤(A)反应终点的控制方式如下：步骤(A)中所得产物混合物取样，样品用碳酸钠中和到PH＝6～8，然后用二氯甲烷萃取送样，萃取所得样品滴加10％焦亚硫酸钠，用淀粉碘化钾试纸检测，如果淀粉碘化钾试纸变色，则继续滴加双氧水和用于稀释的水，直到淀粉碘化钾试纸不变色，步骤(A)反应结束。

在本发明的一个优选实施方案中，步骤(B)反应温度为10～60℃，优选30～50℃。

在本发明的一个优选实施方案中，步骤(C)中次磷酸钠滴加温度为-15～10℃，优选为-10～5℃。步骤(C)催化剂铜盐为氯化亚铜、溴化亚铜、氧化亚铜，优选为溴化亚铜。步骤(C)中亚硝酸钠溶液滴加温度为-25～15℃，优选-15～0℃。

在本发明的一个优选实施方案中，步骤(C)中滴加亚硝酸钠后在滴加温度进行保温反应，步骤(C)反应控制方式如下：对保温反应产物取样进行分析，要求样品中6-溴-2,3,4-三氟苯胺含量≤0.5％，如果样品中6-溴-2,3,4-三氟苯胺含量大于0.5％，继续补充滴加亚硝酸钠，直至满足样品中6-溴-2,3,4-三氟苯胺含量≤0.5％；每次补充滴加亚硝酸钠数量按：已经滴加入的亚硝酸纳溶液总数量×样品中2-溴-4,5,6-三氟苯胺的含量×1.5倍计算。步骤(C)中样品中6-溴-2,3,4-三氟苯胺含量≤0.5％后升温至10～15℃反应40-150分钟(优选60-90分钟)。反应完成后静置分层，油层进行蒸馏，收集98℃-102℃馏分，得到产物3,4,5-三氟溴苯。

根据本发明的一个实施方案，本申请使用的复合沸石固体超强酸催化剂通过如下步骤制备：步骤1：天然沸石载体预处理；步骤2：合成多孔级沸石；步骤3：沸石的磁性修饰；步骤4：制备负载磷钨酸/ZrO₂的沸石磁性复合载体催化剂。

步骤1进行天然沸石载体的预处理，包括以下操作：

(1.1)对天然沸石载体在450℃-650℃焙烧处理后，用含铵离子浓度为0.05～1.0mol/L的硝酸铵、碳酸铵或硫酸铵的盐溶液进行交换处理，铵盐溶液与沸石的液固体积比为3:1～5:1；交换时间为30分钟至60小时，用去离子水洗涤交换后的沸石，再进行干燥并在450℃-650℃再次焙烧处理；

(1.2)载体扩孔：将步骤(1.1)得到的沸石放入浓度为0.05～6mol/L的HCl、HNO₃、H₂SO₄或柠檬酸的溶液；浸泡6-10小时，用去离子水洗涤至中性，干燥、在450℃-650℃焙烧得到预处理后的载体。

根据本发明的一个实施方案，其中所述天然沸石为丝光沸石、钠沸石、菱沸石、八面沸石，优选为丝光沸石。

步骤2进行多孔级沸石的合成，包括以下操作：

(2.1)在惰性气体保护下，将共聚单体和引发剂加入到介质中溶解得到反应液，并于70～80℃反应6～10h，得到聚合物微球的分散体系；

(2.2)按分散体系、硅溶胶、非硅溶胶的质量比1∶10～20∶0.5～3进行混合，然后搅拌均匀，在室温下自然放置，以完成其凝胶过程；

(2.3)再经离心分离、冷却至室温、洗涤、抽滤、干燥、450℃-650焙烧得到多孔级沸石；

其中，所述的共聚单体为乙烯基类单体，包括马来酸酐、苯乙烯和醋酸乙烯，共聚单体的摩尔比为马来酸酐：苯乙烯：醋酸乙烯为1：1-2：1-2，反应液中单体的质量浓度为10％～30％；

所述的引发剂为有机过氧化物或偶氮化合物，有机过氧化物引发剂优选二烷基过氧化物(例如过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯)、酰类过氧化物(例如过氧化二苯甲酰、过氧化月桂酰)、氢过氧化物(例如异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢)、酯类过氧化物(例如过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化叔戊酸叔丁酯)、二碳酸酯过氧化物(例如过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯)，偶氮化合物引发剂优选偶氮二异丁腈(AIBN)、偶氮二异庚腈，反应液中引发剂的质量浓度为0.1％～0.5％。

所述的介质为C₁-C₁₂烷基醇与丙酮的混合溶液，体积比为：1:1-1.5。其中所述C₁-C₁₂烷基醇优选甲醇、乙醇、丁醇、异丙醇，尤其优选乙醇和异丙醇。

所述硅溶胶选自正硅酸乙酯、钛酸异丙酯或锆酸正丙酯，所述非硅溶胶选自铝酸钠、硝酸铝、仲丁醇铝、叔丁醇铝、乙醇铝和异丙醇铝。

或步骤2包括以下操作：

(2.1)用HNO₃溶液和H₂O₂溶液对碳纳米管表面进行改性，得到表面改性的碳纳米管。

(2.2)将非硅溶胶前驱溶液和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，分别溶于无水乙醇后再混合在一起并搅拌0.5-1.5小时，得到混合体系1；将聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯的三嵌段共聚物(P123)和经上述改性碳纳米管加入H₂SO₄和HCl混合溶液中，于室温下搅拌直到P123完全融解，加入溶于无水乙醇的硅溶胶得到的前驱溶液，搅拌2-3小时，得到混合体系2；

(2.3)将混合体系1和2合并并混合均匀后，于95-105℃下水热合成40-50小时，最后取出，冷却至室温，洗涤、抽滤、干燥、焙烧，得到具有双孔结构的两种前驱体的孔材料。

所述硅溶胶选自正硅酸乙酯、钛酸异丙酯或锆酸正丙酯，非硅溶胶选自铝酸钠、硝酸铝、仲丁醇铝、叔丁醇铝、乙醇铝和异丙醇铝。

步骤3为磁性修饰，包括以下步骤：将摩尔比为n(Fe³⁺)：n(Fe²⁺)为1：0.7-0.5的FeSO₄·7H₂O、Fe₂(SO₄)₃，或n(Fe³⁺)：n(Fe²⁺)为1：0.7-0.5的FeCl₃·6H₂O、FeCl₂溶解在去离子水中，加入十六烷基三甲基溴化铵，在惰性气氛下，调节pH至9-10；向调节pH后的溶液中加入得自步骤1和步骤2的沸石，滴加正硅酸四乙酯完成后，搅拌6小时，再加入TiSO₄，调pH至13，边滴加边搅拌，完成后静置，利用磁性分离，并用丙酮洗去杂质，之后，将得到的磁性固体超强酸催化剂放入烘箱中，在105℃下烘干。

根据本发明的一个实施方案，步骤1和步骤2的沸石的加入重量比为1:4-1:1，优选步骤1和步骤2的沸石的加入重量比为2:3。

步骤(4)为负载磷钨酸/ZrO₂，包括以下步骤：将Zr(NO₃)₄溶解于去离子水中，配制成质量浓度为30-40％(优选40％)的硝酸锆水溶液，将前述步骤(3)得到的沸石加入到硝酸锆水溶液中，强烈搅拌至均匀悬浮，然后滴入氨水使得Zr(OH)₄均匀沉积在沸石上，滤出沉淀物并洗涤、100-110℃烘干，然后在空气气氛中在350-450℃焙烧；将前述在空气气氛中在350-450℃焙烧后的沸石用浓度为10重量％的磷钨酸溶液浸渍8小时，然后蒸干水分，100-110℃烘干，然后在空气气氛中200-400℃(优选300℃)焙烧，得到负载磷钨酸/ZrO₂的沸石。

根据本发明的一个实施方案，氧化锆的负载量为沸石重量的5-10％，磷钨酸负载量为沸石重量的5-10％。

采用本方法制备的催化剂具有以下有益效果：

1.采用天然沸石与合成沸石相混合，降低了使用成本，同时多级孔径分布避免了单一的分子筛中均一狭小的孔道不利于大分子参与反应，阻碍产物和反应物的生成扩散和发生积碳。

2.由于对沸石进行了扩孔处理，既利于提高沸石的催化活性，更有利于在后续包覆磁性材料后，仍保持孔道的扩散速率。

3.采用模板法原位制备了沸石分子筛，采用了对应水解物的醇作共溶剂，通过溶剂的调节不但在合成的过程中缓和了水解过程，而且有利于共聚物微球的沉降生长，聚合物微球粒径均一，分子量分布单一模板有序，通过控制反应时间和溶剂比，可调节乙烯类共聚物的大小，可以得到不同尺寸的大孔模板。

4.利用改性碳纳米管为模板得到介孔材料。

5.包覆磁性材料后，可以在反应后通过磁力将催化剂从产物中高效分离出来，克服催化剂不易分离回收的缺点。

6.磁性材料外表包覆有保护层，可以在反应时保护磁性粒子。

7.通过本发明方法可以将改性组分原位生成覆于沸石表面，各组分分散效果好，有利于发挥各组分的作用，协同效果更佳。

8.在3,4,5-三氟溴苯的制备过程中，能够有效提高3,4,5-三氟溴苯的收率，并且该方法不会产生副产物1,2-二溴-3,4,5-三氟苯。

9.本发明制备方法采用溴素和溴化钠，并使用双氧水氧化溴化氢重新生成溴素，大幅减少了溴素使用量，减少污染和降低成本。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，本发明用以下具体实施例进行说明，但本发明绝非限于这些例子。以下所述仅为本发明较好的实施例，仅仅用于解释本发明，并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

本发明沸石催化剂酸强度的测试通过Hammett指示剂法进行。使用无水环己烷作为溶剂，配制浓度为0.1％-0.5％指示剂溶液。测定时向干燥催化剂表面滴指示剂并观察颜色变化：若颜色发生变化则表明催化剂达到了使用的指示剂的酸强度，此时更换酸性更强的指示剂进行测定，直到颜色不再发生变化。所能达到的最大酸强度即为该催化剂的酸强度。

以下通过具体试验实例来说明本发明制备方法及其效果。

复合沸石固体超强酸催化剂的制备

步骤(1)：沸石预处理

A1

对丝光沸石载体在450℃焙烧处理后，加入用含铵离子浓度为1.0mol/L硝酸铵溶液进行交换处理，铵盐溶液与沸石液固体积比为4:1，交换时间为6小时，重复4次，用去离子水洗涤交换后的丝光沸石，再进行干燥并在450℃再次焙烧处理；

将前述再次焙烧处理的沸石放入浓度为6mol/L的H₂SO₄溶液中浸泡6小时，用去离子水洗涤至中性，再干燥、在450℃焙烧8小时得到预处理后的载体。

A2

对丝光沸石载体在650℃焙烧处理后，加入用含铵离子浓度为0.05mol/L硫酸铵溶液进行交换处理，铵盐溶液与沸石液固体积比为3:1，交换时间为30小时，重复10次，用去离子水洗涤交换后的丝光沸石，再进行干燥并在650℃再次焙烧处理；

将前述再次焙烧处理的沸石放入浓度为0.05mol/L的硝酸溶液中浸泡12小时，用去离子水洗涤至中性，再干燥、在650℃焙烧8小时得到预处理后的载体。

A3

对丝光沸石载体在550℃焙烧处理后，加入用含铵离子浓度为0.5mol/L碳酸铵溶液进行交换处理，铵盐溶液与沸石液固体积比为4:1，交换时间为60小时，用去离子水洗涤交换后的丝光沸石，再进行干燥并在550℃再次焙烧处理；

将前述再次焙烧处理的沸石放入浓度为4mol/L的盐酸溶液中浸泡10小时，用去离子水洗涤至中性，再干燥、在550℃焙烧8小时得到预处理后的载体。

步骤(2)：多孔级沸石的合成1

B1

在惰性气体保护下，将摩尔比1:1:1的马来酸酐、苯乙烯和醋酸乙烯和过氧化二苯甲酰加入到乙醇与丙酮体积比为1:1的混合溶剂中溶解得到反应液，反应液中引发剂的质量浓度为0.1％，并于70℃反应6小时，得到聚合物微球的分散体系；

将分散体系、正硅酸乙酯硅溶胶和硝酸铝按照1∶10∶0.5的质量比进行混合，然后搅拌均匀，在室温下自然放置，以完成凝胶过程；

再经离心分离、冷却至室温、洗涤、抽滤、干燥、450℃焙烧6小时得到多孔级沸石。

B2

在惰性气体保护下，将摩尔比1:2:2的马来酸酐、苯乙烯和醋酸乙烯和过氧化二苯甲酰加入到乙醇与丙酮体积比为1:1.5的混合溶剂中溶解得到反应液，反应液中引发剂的质量浓度为0.5％，并于80℃反应10小时，得到聚合物微球的分散体系；

将分散体系、正硅酸乙酯硅溶胶和硝酸铝按照1∶20∶3的质量比进行混合，然后搅拌均匀，在室温下自然放置，以完成凝胶过程；

再经离心分离、冷却至室温、洗涤、抽滤、干燥、650℃焙烧5小时得到多孔级沸石。

B3

在惰性气体保护下，将摩尔比1:2:2的马来酸酐、苯乙烯和醋酸乙烯和过氧化二苯甲酰加入到乙醇与丙酮体积比为1:1.5的混合溶剂中溶解得到反应液，反应液中引发剂的质量浓度为0.3％，并于80℃反应8小时，得到聚合物微球的分散体系；

将分散体系、正硅酸乙酯硅溶胶和硝酸铝按照1∶15∶1.5的质量比进行混合，然后搅拌均匀，在室温下自然放置，以完成凝胶过程；

再经离心分离、冷却至室温、洗涤、抽滤、干燥、550℃焙烧5小时得到多孔级沸石。

步骤(2)：多孔级沸石的合成2

B'1

用浓HNO₃和30％质量浓度H₂O₂对碳纳米管表面(外径6nm左右)进行改性，得到表面改性的碳纳米管。

将硝酸铝和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)分别溶于无水乙醇后再混合在一起并搅拌0.5小时，得到混合体系1；将聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯的三嵌段共聚物(P123)和经上述改性碳纳米管加入浓H₂SO₄和HCl混合溶液中，于室温下搅拌直到P123完全融解，加入溶于无水乙醇的正硅酸乙酯溶液，搅拌3小时，得到混合体系2；

将混合体系1和2合并并混合均匀后，再装入反应釜，于95℃水热合成50小时，最后取出，冷却至室温，洗涤、抽滤、干燥、焙烧，得到具有双孔结构的两种前驱体的沸石，

用量比为，碳纳米管：硝酸铝：CTAB：三嵌段共聚物：硅酸乙酯＝2g：2g：3g：1g：2ml。

B'2

将硝酸铝和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)分别溶于无水乙醇后再混合在一起并搅拌1.5小时，得到混合体系1；将聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯的三嵌段共聚物(P123)和经上述改性碳纳米管加入浓H₂SO₄和HCl混合溶液中，于室温下搅拌直到P123完全融解，加入溶于无水乙醇的正硅酸乙酯溶液，搅拌2小时，得到混合体系2；

将混合体系1和2合并并混合均匀后，再装入反应釜，于105℃水热合成40小时，最后取出，冷却至室温，洗涤、抽滤、干燥、焙烧，得到具有双孔结构的两种前驱体的沸石。

B'3

将硝酸铝和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)分别溶于无水乙醇后再混合在一起并搅拌1小时，得到混合体系1；将聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯的三嵌段共聚物(P123)和经上述改性碳纳米管加入浓H₂SO₄和HCl混合溶液中，于室温下搅拌直到P123完全融解，加入溶于无水乙醇的正硅酸乙酯溶液，搅拌2.5小时，得到混合体系2；

将混合体系1和2合并并混合均匀后，再装入反应釜，于100℃水热合成45小时，最后取出，冷却至室温，洗涤、抽滤、干燥、焙烧，得到具有双孔结构的两种前驱体的沸石。

步骤(3)：磁性修饰

C1

将摩尔比为n(Fe³⁺)：n(Fe²⁺)为1：0.7的FeSO₄·7H₂O和Fe₂(SO₄)₃溶解在去离子水中，加入十六烷基三甲基溴化铵，在惰性气氛下，调节pH至9；向调节pH后的溶液中加入得自步骤1和步骤2的沸石，滴加正硅酸四乙酯完成后，搅拌6小时，再加入TiSO₄，调pH至13，边滴加边搅拌，完成后静置，利用磁性分离，并用丙酮洗去杂质，之后，将得到的磁性固体超强酸催化剂放入烘箱中，在105℃下烘干。

C2

将摩尔比为n(Fe³⁺)：n(Fe²⁺)为1：0.5的FeSO₄·7H₂O和Fe₂(SO₄)₃溶解在去离子水中，加入十六烷基三甲基溴化铵，在惰性气氛下，调节pH至10；向调节pH后的溶液中加入得自步骤1和步骤2的沸石，滴加正硅酸四乙酯完成后，搅拌6小时，再加入TiSO₄，调pH至13，边滴加边搅拌，完成后静置，利用磁性分离，并用丙酮洗去杂质，之后，将得到的磁性固体超强酸催化剂放入烘箱中，在100℃下烘干。

C3

将摩尔比为n(Fe³⁺)：n(Fe²⁺)为1：0.7的FeCl₃·6H₂O和FeCl₂溶解在去离子水中，加入十六烷基三甲基溴化铵，在惰性气氛下，调节pH至9；向调节pH后的溶液中加入得自步骤1和步骤2的沸石，滴加正硅酸四乙酯完成后，搅拌6小时，再加入TiSO₄，调pH至13，边滴加边搅拌，完成后静置，利用磁性分离，并用丙酮洗去杂质，之后，将得到的磁性固体超强酸催化剂放入烘箱中，在110℃下烘干。

步骤(4)：磷钨酸/ZrO₂的负载

D1

将Zr(NO₃)₄溶解于去离子水中，配制成质量浓度为30％的硝酸锆水溶液，将前述步骤(3)得到的沸石加入到硝酸锆水溶液中，强烈搅拌至均匀悬浮，然后滴入氨水使得Zr(OH)₄均匀沉积在沸石上，滤出沉淀物并洗涤、100℃烘干，然后在空气气氛中450℃焙烧。将前述在空气气氛中350℃焙烧后的沸石用浓度为10重量％的磷钨酸溶液浸渍8小时，然后蒸干水分，100℃烘干，然后在空气气氛中300℃焙烧，得到负载磷钨酸/ZrO₂的沸石。

D2

将Zr(NO₃)₄溶解于去离子水中，配制成质量浓度为40％的硝酸锆水溶液，然后将前述步骤(3)得到的沸石加入到硝酸锆水溶液中，强烈搅拌至均匀悬浮，然后滴入氨水使得Zr(OH)₄均匀沉积在沸石上，滤出沉淀物并洗涤、105℃烘干，然后在空气气氛中350℃焙烧。将前述在空气气氛中350℃焙烧后的沸石用浓度为10重量％的磷钨酸溶液浸渍8小时，然后蒸干水分，110℃烘干，然后在空气气氛中400℃焙烧，得到负载磷钨酸/ZrO₂的沸石。

D3

将Zr(NO₃)₄溶解于去离子水中，配制成质量浓度为35％的硝酸锆水溶液，然后将前述步骤(3)得到的沸石加入到硝酸锆水溶液中，强烈搅拌至均匀悬浮，然后滴入氨水使得Zr(OH)₄均匀沉积在沸石上，滤出沉淀物并洗涤、110℃烘干，然后在空气气氛中400℃焙烧。将前述在空气气氛中350℃焙烧后的沸石用浓度为10重量％的磷钨酸溶液浸渍8小时，然后蒸干水分，105℃烘干，然后在空气气氛中200℃焙烧，得到负载磷钨酸/ZrO₂的沸石。

表1：催化剂表征

其中，制备过程指的是催化剂制备使用的步骤，例如A1B1C1D1指的是分别使用前述步骤A1、B1、C1和D1制备，天然沸石与合成沸石比例指的是通过在步骤(3)中选择不同步骤1和步骤2的沸石比例得到的天然沸石与合成沸石比例。

3,4,5-三氟溴苯的制备

实施例1：3,4,5-三氟溴苯的制备

在反应器中投入水500毫升，2,3,4-三氟苯胺147克，冰醋酸214.5克(质量浓度为98％，3.5摩尔)，控制反应器内温度在25～30℃下滴加硫酸450克(质量浓度为98％，4.5摩尔)，加料完毕后控制反应器内温度在25～30℃下反应1小时，加入碳酸铵将反应体系PH调节为9-10。然后加入80克前述表1中的催化剂2和溴素0.4摩尔，控制反应器内温度为35-40℃滴加双氧水和用于稀释的水，滴加完成后在搅拌的条件下保温反应。保温反应过程中，对保温反应所得产物混合物取样，样品用碳酸钠中和到PH＝6～8，然后用二氯甲烷萃取，萃取所得样品滴加10％焦亚硫酸钠，用淀粉碘化钾试纸检测，如果淀粉碘化钾试纸变色，则继续滴加双氧水和用于稀释的水，直到淀粉碘化钾试纸不变色，保温反应结束。实施例1中总共滴加双氧水38.9克(质量浓度为35％，约0.4摩尔)，总共滴加用于稀释的水50克。

将反应器内温度降至-5～0℃，滴加次磷酸钠溶液(106克次磷酸钠和100毫升去离子水配制)，滴毕加入溴化亚铜10克，控制反应器内温度-3～-1℃滴加亚硝酸钠溶液(亚硝酸钠69克和去离子水100克配制)，滴加时间约4小时，滴毕进行保温反应。保温反应过程中，对保温反应产物取样进行分析，要求样品中6-溴-2,3,4-三氟苯胺含量≤0.5％，如不合格继续补充滴加亚硝酸钠，直至满足样品中6-溴-2,3,4-三氟苯胺含量≤0.5％。每次亚硝酸钠补加数量如下计算：已经滴加入的亚硝酸纳溶液总数量×样品中2-溴-4,5,6-三氟苯胺的含量×1.5倍。样品分析合格后升温至10～15℃反应60分钟。反应完成后静置分层，油层进行蒸馏，收集98℃-102℃馏分，得到产物3,4,5-三氟溴苯186.9克，收率88.6％。副产物1,2-二溴-3,4,5-三氟苯未检出。

对所得产物进行质谱和元素分析，所得结果如下所示：

质谱：m/z:209.93(100.0％),211.03(97.3％),210.93(6.5％),212.93(6.3％)。

元素分析结果：C,34.16；H,0.96；Br,37.87；F,27.01。产物分子量为：210.98。

实施例2：3,4,5-三氟溴苯的制备

重复实施例1，区别在于加入150克前述表1中的催化剂2，得到产物3,4,5-三氟溴苯181.1克，收率88.7％。副产物1,2-二溴-3,4,5-三氟苯未检出。

实施例3：3,4,5-三氟溴苯的制备

重复实施例1，区别在于加入80克再生后的催化剂2，得到产物3,4,5-三氟溴苯169.2克，收率80.2％。副产物1,2-二溴-3,4,5-三氟苯未检出。

实施例4：3,4,5-三氟溴苯的制备

重复实施例1，区别在于将溴化亚铜替换为氧化亚铜，得到产物3,4,5-三氟溴苯178.3克，收率84.5％。副产物1,2-二溴-3,4,5-三氟苯未检出。

实施例5：3,4,5-三氟溴苯的制备(对比实施例)

重复实施例1，区别在于不使用催化剂2，得到产物3,4,5-三氟溴苯163.5克，收率77.5％。副产物1,2-二溴-3,4,5-三氟苯含量为3％。

实施例6：3,4,5-三氟溴苯的制备

重复实施例1，区别在于加入150克前述表1中的催化剂17，得到产物3,4,5-三氟溴苯171.9克，收率81.5％。副产物1,2-二溴-3,4,5-三氟苯未检出。

实施例7：3,4,5-三氟溴苯的制备

重复实施例1，区别在于加入150克前述表1中的催化剂11，得到产物3,4,5-三氟溴苯171.5克，收率81.3％。副产物1,2-二溴-3,4,5-三氟苯未检出。

实施例8：3,4,5-三氟溴苯的制备

重复实施例1，区别在于加入150克前述表1中的催化剂8，得到产物3,4,5-三氟溴苯186.7克，收率88.5％。副产物1,2-二溴-3,4,5-三氟苯未检出。

发明人意外地发现，使用催化剂2和催化剂8能够进一步提高产物3,4,5-三氟溴苯的收率，并且加入次磷酸钠和亚硝酸钠进行反应的反应体系中存在着没有分离的催化剂2和催化剂17，不会产生副产物1,2-二溴-3,4,5-三氟苯。如果不使用催化剂2和催化剂8，虽然也能够减少溴素的用量，然而3,4,5-三氟溴苯的收率相对较低，并且会产生副产物1,2-二溴-3,4,5-三氟苯。而使用催化剂11和催化剂17，虽然不会产生副产物1,2-二溴-3,4,5-三氟苯，然而3,4,5-三氟溴苯的收率相对较低。

Claims

1.一种3,4,5-三氟溴苯的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(C)向步骤(B)所得产物混合物中先后加入次磷酸钠和催化剂铜盐，然后滴加亚硝酸钠反应得到3,4,5-三氟溴苯，次磷酸钠滴加温度为-15～10℃，亚硝酸钠溶液滴加温度为-25～15℃，

其中所述复合沸石固体超强酸催化剂通过以下步骤制备：

(1)沸石载体预处理，包括以下操作：

(1.1)对天然沸石载体在450℃-650℃焙烧处理后，用含铵离子浓度为0.05～1.0mol/L的硝酸铵、碳酸铵或硫酸铵的铵盐溶液进行交换处理，铵盐溶液与沸石的液固体积比为3:1～5:1；交换时间为30分钟至60小时，用去离子水洗涤交换后的沸石，再进行干燥并在450℃-650℃再次焙烧处理；所述天然沸石为丝光沸石；

(1.2)载体扩孔：将步骤(1.1)得到的沸石放入浓度为0.05～6mol/L的HCl、HNO₃、H₂SO₄或柠檬酸中浸泡6-10小时，用去离子水洗涤至中性，干燥、在450℃-650℃焙烧得到预处理后的载体；

(2)多孔级沸石的合成，包括以下操作：

其中，所述的共聚单体为摩尔比为1：1-2：1-2的马来酸酐：苯乙烯：醋酸乙烯，反应液中单体的质量浓度为10％～30％；

所述引发剂为有机过氧化物或偶氮化合物，其中有机过氧化物引发剂为过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰、过氧化月桂酰、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化叔戊酸叔丁酯、过氧化二碳酸二异丙酯或过氧化二碳酸二环己酯，偶氮化合物引发剂为偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈，反应液中引发剂的质量浓度为0.1％～0.5％；

所述介质为C₁-C₁₂烷基醇与丙酮的混合溶液，体积比为：1:1-1.5，所述C₁-C₁₂烷基醇选自甲醇、乙醇、丁醇、异丙醇；

所述硅溶胶选自正硅酸乙酯、钛酸异丙酯或锆酸正丙酯，所述非硅溶胶选自铝酸钠、硝酸铝、仲丁醇铝、叔丁醇铝、乙醇铝和异丙醇铝；

(3)磁性修饰，包括以下步骤：

将摩尔比为n(Fe³⁺)：n(Fe²⁺)为1：0.7-0.5的FeCl₃·6H₂O、FeCl₂溶解在去离子水中，加入十六烷基三甲基溴化铵，在惰性气氛下，调节pH至9-10；向调节pH后的溶液中加入得自步骤1和步骤2的沸石，滴加正硅酸四乙酯完成后，搅拌6小时，再加入TiSO₄，调pH至13，边滴加边搅拌，完成后静置，利用磁性分离，并用丙酮洗去杂质，之后，将得到的磁性固体超强酸催化剂放入烘箱中，在100-110℃下烘干；其中步骤1和步骤2的沸石的加入重量比为1:4-1:1；

(4)磷钨酸/ZrO₂的负载，包括以下步骤：

将Zr(NO₃)₄溶解于去离子水中，配制成质量浓度为30-40％的硝酸锆水溶液，将前述步骤(3)得到的沸石加入到硝酸锆水溶液中，强烈搅拌至均匀悬浮，然后滴入氨水使得Zr(OH)₄均匀沉积在沸石上，滤出沉淀物并洗涤、100-110℃烘干，然后在空气气氛中在350-450℃焙烧；

将前述在空气气氛中在350-450℃焙烧后的沸石用浓度为10重量％的磷钨酸溶液浸渍8小时，然后蒸干水分，100-110℃烘干，然后在空气气氛中200-400℃焙烧，得到负载磷钨酸/ZrO₂的沸石。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于次磷酸钠滴加温度为-10～5℃，亚硝酸钠溶液滴加温度为-15～0℃。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于氧化锆的负载量为沸石重量的5-10％，磷钨酸负载量为沸石重量的5-10％。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(3)中，步骤1和步骤2的沸石的加入重量比为2:3。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在步骤(4)中，将Zr(NO₃)₄溶解于去离子水配制成质量浓度为40％的硝酸锆水溶液，浸渍磷钨酸溶液后的焙烧温度为300℃。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(A)反应终点的控制方式如下：步骤(A)中所得产物混合物取样，样品用碳酸钠中和到PH＝6～8，然后用二氯甲烷萃取送样，萃取所得样品滴加10％焦亚硫酸钠，用淀粉碘化钾试纸检测，如果淀粉碘化钾试纸变色，则继续滴加双氧水和用于稀释的水，直到淀粉碘化钾试纸不变色，步骤(A)反应结束。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(B)反应温度为30～50℃。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(C)催化剂铜盐为溴化亚铜。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(C)中滴加亚硝酸钠后在滴加温度进行保温反应，步骤(C)反应控制方式如下：对保温反应产物取样进行分析，要求样品中6-溴-2,3,4-三氟苯胺含量≤0.5％，如果样品中6-溴-2,3,4-三氟苯胺含量大于0.5％，继续补充滴加亚硝酸钠，直至满足样品中6-溴-2,3,4-三氟苯胺含量≤0.5％；每次补充滴加亚硝酸钠数量按：已经滴加入的亚硝酸钠溶液总数量×样品中2-溴-4,5,6-三氟苯胺的含量×1.5倍计算，样品中6-溴-2,3,4-三氟苯胺含量≤0.5％后升温至10～15℃反应60-90分钟，反应完成后静置分层，油层进行蒸馏，收集98℃-102℃馏分，得到产物3,4,5-三氟溴苯。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：相对于每摩尔2,3,4-三氟苯胺使用80-150克复合沸石固体超强酸催化剂。