一种反式-4-取代环己基乙烯的制备方法
技术领域
本发明涉及一种反式-4-取代环己基乙烯的制备方法,属于化学合成领域。
背景技术
随着液晶显示技术的飞速发展,对液晶材料的要求也在不断提高,氰基苯类液晶材料在TN,STN-LCD中有着广泛的应用,但由于其粘度高,电压保持率低而难以满足现代液晶显示的要求。反式-4-取代环己基乙烯类化合物具有好的化学稳定性,低粘度,良好的互溶性等优良性能,能够降低混合液晶的粘度,提高响应速度,已经作为主体成分被广泛应用在高档STN,TFT-LCD液晶材料中,因此这类材料的合成具有重要的应用价值。
其广泛应用的合成路线如下:
该路线制备出的4-取代环己基甲醛为顺反式的混合物,需要通过转位反应将顺式结构转化为反式结构,而结构转化反应为化学平衡反应,不可能完全转化为反式,只能通过多次的精制操作除去转化不完全的顺式杂质,通过重结晶精制时,容易发生结构转换,难以得到高纯度的反式-4-取代环己基甲醛。因此由该路线得到的反式-4-取代环己基乙烯具有收率低,成本高,工艺过程难以控制等缺点。
在中国专利CN101244977中提供了另外一种合成路线:
其中存在以下问题:1、中间体反式-4-取代环己基甲醛稳定性差,在溶液中会自发转化产生顺式杂质,如果存在微量酸或碱,转化速度会明显加快。2、还原酰氯使用了贵金属钯,而且无法套用,极大的提高了成本。3、还原过程使用了三乙基硅烷,属低闪点易燃液体(F.P.-3℃),工业化危险性大。
中国专利CN102167654中提供的合成路线如下:
路线同样存在中间体稳定性差,贵金属催化剂无法套用的问题,并且还使用了具有强烈刺激性气味的正丙硫醇,存在严重的污染隐患。
专利WO2007135954中提供了以下的合成方法:
路线存在的问题:1、仍然使用了不稳定的反式-4-取代环己基甲醛。2、制备内酯使用了剧毒的乙烯酮,工业化危险性大。3、热分解反应对生产设备要求较高,操作困难。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种反式-4-取代环己基乙烯的制备方法,本发明高收率,低污染,有利于工业化生产,无需考虑环己烷的构型转换。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种反式-4-取代环己基乙烯的制备方法,包括:
1)取反式-4-取代环己基甲基三苯基卤化膦、多聚甲醛和溶剂,1mol反式-4-取代环己基甲基三苯基卤化膦加入30-150g多聚甲醛,溶剂所用质量为反式-4-取代环己基甲基三苯基卤化膦用量的2.3倍,开启机械搅拌,在氮气保护下降温至10℃以下,得混合液;
2)取碱和溶剂,溶剂所用质量为碱用量的5-10倍,混合均匀,得碱液;
3)将碱液滴加到混合液中,滴加过程中控制温度在-20~50℃,滴加完毕后在-20~50℃搅拌反应4小时,得反应液;
4)将反应液倒入水中,加入甲苯搅拌10分钟,甲苯的加入量以反应液中反式-4-取代环己基甲基三苯基卤化膦的用量来计,1mol反式-4-取代环己基甲基三苯基卤化膦加入甲苯3.7千克,分相,用甲苯萃取水相一次,有机相合并,用饱和氯化钠溶液洗涤,脱除溶剂,将得到的固体与石油醚搅拌回流10分钟,过滤掉不溶物,滤液过硅胶柱,蒸馏除尽溶剂后,得到反式-4-取代环己基乙烯,合成路线如式(I):
式中,A为 中的一种,
R为碳原子数1~8的直链烷基中的一种,X为I或Br原子。
结构式中(F)表示该位置有或没有氟取代的多种结构。具体到该结构中,用以覆盖反式-4-(4’-烷氧基苯基)环己基、反式-4-(3’-氟4’-烷氧基苯基)环己基、反式-4-(3’,5’-二氟-4’-烷氧基苯基)环己基、反式-4-(4’-氟苯基)环己基、反式-4-(3’,4’-二氟苯基)环己基、反式-4-(3’,4’,5’-三氟苯基)环己基六种取代基结构。
在上述技术方案的基础上,本发明还可以做如下改进。
进一步,在1)和2)中,所述溶剂为四氢呋喃、二氧六环、甲苯、二氯甲烷、氯仿、二氯乙烷中的一种,优选四氢呋喃。
进一步,在1)中,1mol反式-4-取代环己基甲基三苯基卤化膦加入45~90g多聚甲醛。
进一步,在2)中,所述碱为叔丁醇钾、甲醇钠、乙醇钠、丁基锂、氢氧化钠、碳酸钾中的一种,优选叔丁醇钾。
进一步,在3)中,所述混合液中的反式-4-取代环己基甲基三苯基卤化膦与碱液中的碱的摩尔比为1:(1.0~5.0),优选1:(1.0~2.0)。
进一步,在3)中,将碱液滴加到混合液中,滴加过程中控制温度在0~10℃,滴加完毕后在0~10℃搅拌反应4小时。
进一步,在4)中,将反应液倒入水中,水的用量以反应液中反式-4-取代环己基甲基三苯基卤化膦的用量来计,1mol反式-4-取代环己基甲基三苯基卤化膦用水3.7千克;将得到的固体与石油醚搅拌回流10分钟,石油醚用量与水用量相同。
本发明的有益效果是:
1、原料反式-4-取代环己基甲基三苯基卤化膦可以由对应的卤代物经膦烷基化反应制备,路线工艺稳定,成本低。
2、不经由容易发生结构转换的反式-4-取代环己基甲醛中间体,反应不涉及环己烷环的构型转换,产品更具竞争力。
3、工艺简单,所使用原料污染小,具备广泛应用前景以及显著的经济和社会效益。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
本发明实施例中所用多聚甲醛为上海蓝星聚甲醛有限公司生产并市售,使用国药集团以及其他生产厂家的多聚甲醛,使用效果上未见差异。
实施例1,制备反式-4-(反式-4-丙基环己基)环己基乙烯
1、制备反式-4-(反式-4-丙基环己基)环己基甲基三苯基碘化膦
在2000ml三口瓶中加入174克反式-4-(反式-4-丙基环己基)环己基碘甲烷,183克三苯基膦,1000克二甲苯,开启机械搅拌,升温至回流,保温反应14小时,降温至25℃,过滤,用200g石油醚淋洗滤饼,60-80℃烘干至恒重,得到反式-4-(反式-4-丙基环己基)环己基甲基三苯基碘化膦277克,收率90.8%。
2、制备反式-4-(反式-4-丙基环己基)环己基乙烯
在1000ml三口瓶中加入122克反式-4-(反式-4-丙基环己基)环己基甲基三苯基碘化膦,12克多聚甲醛,280克四氢呋喃,开启机械搅拌,在氮气保护下降温至10℃以下,滴加27克叔丁醇钾的190g四氢呋喃溶液,温度控制在0~10℃,滴加完毕在0~10℃搅拌反应4小时,将反应液倾入到300克水中,加入300克甲苯搅拌10分钟,分相,用100克甲苯萃取水相一次,有机相合并,用200克饱和氯化钠溶液洗涤,脱除溶剂,将得到的固体与300克石油醚搅拌回流10分钟,过滤掉不溶物,滤液过硅胶柱,蒸馏除尽溶剂后得到白色蜡状固体反式-4-(反式-4-丙基环己基)环己基乙烯40.6克,含量99.5%(GC),收率87%。TS-N=33.8℃,TN-I=49.0℃。
EI-MS(m/z):234(M+)。
H1NMR(500MHz,DCCl3):δ0.98t 3H;1.25-1.32m 4H;1.34-2.10m 20H;4.87d 1H;4.95d 1H;5.80m 1H。
实施例2,制备反式-4-(反式-4-戊基环己基)环己基乙烯
1、制备反式-4-(反式-4-戊基环己基)环己基甲基三苯基碘化膦
在500ml三口瓶中加入37.6克反式-4-(反式-4-戊基环己基)环己基碘甲烷,36.7克三苯基膦,200克二甲苯,开启机械搅拌,升温至回流,保温反应14小时,降温至25℃,过滤,用40g石油醚淋洗滤饼,60-80℃烘干至恒重,得到反式-4-(反式-4-戊基环己基)环己基甲基三苯基碘化膦58.2克,收率91.2%。
2、制备反式-4-(反式-4-戊基环己基)环己基乙烯
在500ml三口瓶中加入51克反式-4-(反式-4-戊基环己基)环己基甲基三苯基碘化膦,4.8克多聚甲醛,120克四氢呋喃,开启机械搅拌,在氮气保护下降温至10℃以下,滴加10.8克叔丁醇钾的90g四氢呋喃溶液,温度控制在0~10℃,滴加完毕在0~10℃搅拌反应4小时,将反应液倾入到300克水中,加入300克甲苯搅拌10分钟,分相,用100克甲苯萃取水相一次,有机相合并,用200克饱和氯化钠溶液洗涤,脱除溶剂,将得到的固体与300克石油醚搅拌回流10分钟,过滤掉不溶物,滤液过硅胶柱,蒸馏除尽溶剂后,得到反式-4-(反式-4-戊基环己基)环己基乙烯18.7克,含量99.6%(GC),收率89.2%。TS-N=52.0℃,TN-I=63.3℃。
EI-MS(m/z):262(M+)。
H1NMR(500MHz,DCCl3):δ1.0-1.31m 11H;1.37-2.25m 20H;4.88-5.80m 3H。
实施例3,制备反式-4-(反式-4-(4-甲基苯基)环己基)环己基乙烯
1、制备反式-4-(反式-4-(4-甲基苯基)环己基)环己基甲基三苯基碘化膦
在500ml三口瓶中加入40克反式-4-(反式-4-(4-甲基苯基)环己基)环己基碘甲烷,36.7克三苯基膦,200克二甲苯,开启机械搅拌,升温至回流,保温反应14小时,降温至25℃,过滤,用40g石油醚淋洗滤饼,60-80℃烘干至恒重,得到反式-4-(反式-4-(4-甲基苯基)环己基)环己基甲基三苯基碘化膦57.9克,收率88.0%。
2、在500ml三口瓶中加入52.6克反式-4-(反式-4-(4-甲基苯基)环己基)环己基甲基三苯基碘化膦,4.8克多聚甲醛,120克四氢呋喃,开启机械搅拌,在氮气保护下降温至10℃以下,滴加10.8克叔丁醇钾的90g四氢呋喃溶液,温度控制在0~10℃,滴加完毕在0~10℃搅拌反应4小时,将反应液倾入到300克水中,加入300克甲苯搅拌10分钟,分相,用100克甲苯萃取水相一次,有机相合并,用200克饱和氯化钠溶液洗涤,脱除溶剂,将得到的固体与300克石油醚搅拌回流10分钟,过滤掉不溶物,滤液过硅胶柱,蒸馏除尽溶剂后得到白色固体18.5克,含量99.6%(GC),收率82.0%。TS-N=65.6℃,TN-I=162.0℃.
EI-MS(m/z):282(M+)。
H1NMR(500MHz,DCCl3):δ1.40-1.75m 18H;2.15m 1H;2.37s 3H;2.70m 1H;4.87-5.77m 3H;6.95-7.02m 4H。
实施例4,制备反式-4-(反式-4-(3,4-二氟苯基)环己基)环己基乙烯
1、制备反式-4-(反式-4-(3,4-二氟苯基)环己基)环己基甲基三苯基碘化膦
在500ml三口瓶中加入41.8克反式-4-(反式-4-(3,4-二氟苯基)环己基)环己基碘甲烷,36.7克三苯基膦,200克二甲苯,开启机械搅拌,升温至回流,保温反应14小时,降温至25℃,过滤,用40g石油醚淋洗滤饼,60-80℃烘干至恒重,得到反式-4-(反式-4-(3,4-二氟苯基)环己基)环己基甲基三苯基碘化膦62.0克,收率91.2%。
2、在250ml三口瓶中加入34克反式-4-(反式-4-(3,4-二氟苯基)环己基)环己基甲基三苯基碘化膦,3克多聚甲醛,80克四氢呋喃,开启机械搅拌,在氮气保护下降温至10℃以下,滴加6.8克叔丁醇钾的60g四氢呋喃溶液,温度控制在0~10℃,滴加完毕在0~10℃搅拌反应4小时,将反应液倾入到200克水中,加入200克甲苯搅拌10分钟,分相,用70克甲苯萃取水相一次,有机相合并,用120克饱和氯化钠溶液洗涤,脱除溶剂,将得到的固体与200克石油醚搅拌回流10分钟,过滤掉不溶物,滤液过硅胶柱,蒸馏除尽溶剂后得到白色固体13.1克,含量99.5%(GC),收率85.9%。TC-N=45.7℃,TN-I=108.2℃.
EI-MS(m/z):304(M+)。
H1NMR(500MHz,DCCl3):δ1.38-2.77m 20H;4.80-5.81m 3H;6.79-6.94m 3H。
下面两个实施例说明将实施例1更改某个参数后,对合成产物造成的影响,所合成结构与实施例1相同。
比较例1,制备反式-4-(反式-4-丙基环己基)环己基乙烯
制备方法同实施例1,只将溶剂更换为甲苯,得到产品37.5克,含量99.5%(GC),收率80.3%。TS-N=33.5℃,TN-I=49.0℃。
比较例2,制备反式-4-(反式-4-丙基环己基)环己基乙烯
制备方法同实施例1,多聚甲醛用量增加至24克,得到产品40.3克,含量99.7%(GC),收率86.3%。TS-N=33.9℃,TN-I=49.2℃,
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。