CN105152853B

CN105152853B - 一种制备2‑溴‑5‑氟三氟甲苯的方法

Info

Publication number: CN105152853B
Application number: CN201510617050.9A
Authority: CN
Inventors: 杨桦; 孙德明; 高于; 王总超
Original assignee: XIN'AN NUOYA (BEIJING) CHEMICAL ENGINEERING TECHNOLOGY Co Ltd; Jiangsu Yongchuang Pharmaceutical Technology Co Ltd
Current assignee: JIANGSU YONGCHUANG PHARMACEUTICAL TECHNOLOGY CO., LTD.; New shores Noah (Beijing) Catalytic Technology Co., Ltd.
Priority date: 2015-09-25
Filing date: 2015-09-25
Publication date: 2017-03-22
Anticipated expiration: 2035-09-25
Also published as: CN105152853A

Abstract

本发明公开了一种制备2‑溴‑5‑氟三氟甲苯的方法，所述的制备方法以间氟三氟甲苯为原料，在浓硫酸、复合催化剂的条件下，搅拌滴加溴素，经过分离和提纯后得到2‑溴‑5‑氟三氟甲苯；本发明收率达到91.1%以上；反应转化率大于99%，选择性92‑95%；反应过程中应用的原料方便购得，生产成本低，反应过程中得到的废酸可以循环使用，后处理简单，整体工艺没有产生大量含盐和有机物废水；具有良好的经济效益和社会效益。

Description

一种制备2-溴-5-氟三氟甲苯的方法

技术领域

本发明涉及化学中间体的制备领域，尤其涉及一种化学中间体2-溴-5-氟三氟甲苯的制备方法。

背景技术

2-溴-5-氟三氟甲苯的分子式为C₇H₃BrF₄，分子量为243；其本身具有广泛的用途，可以制备成有机试剂，同时其本身还可以制备医药中间体或农药中间体。目前国内生产此产品主要有两条工艺路线：

1）间氟三氟甲苯经硝化、还原得2-氨基-5-氟三氟甲苯，2-氨基-5-氟三氟甲苯经重氮化、溴代得产品。此工艺路线原料昂贵与此产品售价相差无几。

2）间氟三氟甲苯在冰乙酸、硫酸存在下，加入二溴海因，反应6h，冰解，中和得产品，此工艺成本略高于本公司生产工艺。冰乙酸、硫酸、二溴海因的溴离子离去后的残余物混合在一起，后处理困难。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明目的在于提供一种工艺简单，收率高，选择性好，方便后处理的2-溴-5-氟三氟甲苯的制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种制备2-溴-5-氟三氟甲苯的方法，所述的制备方法以间氟三氟甲苯为原料，在浓硫酸、复合催化剂的条件下，搅拌滴加溴素，经过分离和提纯后得到2-溴-5-氟三氟甲苯；

。

本发明所述的浓硫酸为质量分数为98%的浓硫酸，所述原料和浓硫酸用量的重量比为1:1～4。间氟三氟甲苯在复合催化剂、硫酸、溴素的存在下进行溴化反应；溴化反应生成产物和溴化氢，溴化氢在硫酸的存在下被氧化还原成溴素继续参加反应，硫酸的氧化性也同时增加了溴化能力，提高了反应速率；如果不加入硫酸在同等反应条件下间氟三氟甲苯的转化率不到80%，加入硫酸后间氟三氟甲苯的转化率大于99%；而当硫酸用量过多是，则会导致氧化产物过多，影响最终反应收率。

本发明所述的复合催化剂为溴化锂、溴化铁和四丁基溴化铵三者的混合物，所述原料和复合催化剂的用量的重量比为：1:0.003～1.0 。复合催化剂中在单独使用一种的情况下，催化能力不够几乎不反应。在使用其中两种溴化铁与四顶级溴化铵组合时产物的转化率为10～15%，在使用其中溴化锂与四顶级溴化铵组合时产物的转化率为5～10%，在使用其中溴化铁与溴化锂组合时产物的转化率为1～5%，选择将三者联用，提高了最终产物的转化率。

本发明所述的原料与溴素用量的摩尔比为1:0.5～1。本反应溴化剂选用的是廉价易得的溴素。溴素加入量过少，会造成间氟三氟甲苯反应不完全。溴素加入量过多，会造成二溴化物、多溴化物产生过多。

本发明所述的制备2-溴-5-氟三氟甲苯的方法，其详细的制备方法如下：

1）向反应容器中依次投入相应质量的浓硫酸、复合催化剂和原料，保持反应温度为20～50℃，在搅拌的调节下缓慢滴加相应质量的溴素；

2）滴加完成后，保持反应温度为20～55℃持续反应，采用气相色谱仪中控监测原料含量小于1.0%时，停止反应；

3）将步骤2）中得到的产物冷却至室温，进行静置分离操作，得到粗品产物；

4）将步骤3）中得到粗品产物在水中进行pH调节，当pH=7时，经过减压蒸馏最终得到产品。

本发明所述的步骤1）中，优选的各组分的用量的重量比为原料:浓硫酸:复合催化剂=1:1:0.03，所述的复合催化剂中各组分的用量的重量比为溴化锂：溴化铁：四丁基溴化铵=0.5:1:1。

本发明所述的步骤1）中，优选的原料和溴素用量的摩尔比为1:0.5，优选的反应温度为25～35℃。本发明所述的步骤2）中，优选的反应温度为35～40℃。当反应温度超过55℃时会产生少量副反应，当温度低于25℃时，会延长反应周期。

本发明所述的步骤3）中得到的液体废酸可以用作下一批反应的反应原料；废酸可以用作下一步继续反应，以节省反应原料，方便对反应废料的综合利用。

本发明所述的制备方法可以应用于原料为邻氟三氟甲苯或对氟三氟甲苯的反应；本发明不仅可以应用于制备2-溴-5-氟三氟甲苯，还可以用于制备2-氟-5-溴三氟甲苯和3-溴-4-氟三氟甲苯；由于反应过程和反应原料相似，最终反应的收率和纯度与制备2-溴-5-氟三氟甲苯相同，实用价值高。

本发明的优点在于：本发明采用的工艺路线以廉价的溴素为溴化剂，在复合催化剂的存在下进行溴化反应，通过加入硫酸的方法，来氧化反应过程中生产的溴化氢使其还原成溴素继续参加反应，即节省了一半的溴素用量，又不用加装溴化氢回收系统。

本发明的反应收率高，收率达到 91.1%以上，产物纯度精馏后达到98%以上，反应转化率大于99%，选择性大于 92-95%；且反应过程中应用的原料方便购得，大大降低了2-溴-5-氟三氟甲苯的生产成本，反应过程中得到的废酸可以循环使用，后处理简单；整体工艺没有产生大量含盐和有机物废水；为批量生产创造了有利条件，具有良好的经济效益和社会效益。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。

实施例1： 2-溴-5-氟三氟甲苯的合成：在2000ml三颈瓶中，水外浴搅拌下依次加入浓硫酸400g、间氟三氟甲苯400g、溴化锂2g、溴化铁4g、四丁基溴化铵4g、溴素195.1g，控制温度35-45℃反应6h，取样，GC检测原料0.65%。降温至30℃以下，滤除催化剂，转移至2000ml分离漏斗中，静止1h，分出底酸，将粗品放至2000ml瓶中，搅拌下加入1000g水，滴入5%的氢氧化钠溶液调PH=7，完毕静止分离得粗品550g，收率92%，含量96%，经减压精馏含量98%。

实施例2：在2000ml三颈瓶中，加入上批分出底酸再依次加入间氟三氟甲苯400g、溴化锂2g、溴化铁4g、四丁基溴化铵4g、溴素200g，控制温度35-45℃反应6h，取样，GC检测原料0.92%。降温至30℃以下，滤除催化剂，转移至2000ml分离漏斗中，静止1h，分出底酸，将粗品放至2000ml瓶中，搅拌下加入1000g水，滴入5%的氢氧化钠溶液调PH=7，完毕静止分离得粗品540g，收率91.1%，含量95.6%，经减压精馏含量98%。

实施例3：在2000ml三颈瓶中，加入上批分出底酸再依次加入间氟三氟甲苯400g、溴化锂2g、溴化铁4g、四丁基溴化铵4g、溴素235g，控制温度35-45℃反应6h，取样，GC检测原料0.92%。降温至30℃以下，滤除催化剂，转移至2000ml分离漏斗中，静止1h，分出底酸，将粗品放至2000ml瓶中，搅拌下加入1000g水，滴入5%的氢氧化钠溶液调PH=7，完毕静止分离得粗品545g，收率91.9%，含量95.8%，经减压精馏含量98%。

对比例1：在2000ml三颈瓶中，水外浴搅拌下依次加入浓硫酸400g、间氟三氟甲苯400g、溴化锂12g、溴化铁20g、四丁基溴化铵20g、溴素234.1g，控制温度35-45℃，反应4h，取样，GC检测原料0.34%。降温至30℃以下，转移至2000ml分离漏斗中，静止1h，分出底酸，将粗品放至2000ml瓶中，搅拌下加入1000g水，滴入10%的氢氧化钠溶液调PH=7，完毕静止分离得粗品554.1g，收率93.5%，含量90.8%（含有少量的多溴化物），经减压精馏得产品493g，精馏收率88.9%。

对比例2：在2000ml三颈瓶中，水外浴搅拌下依次加入浓硫酸400g、间氟三氟甲苯400g、溴化锂2g、溴化铁20g、四丁基溴化铵20g、溴素234.1g，控制温度20-25℃，反应8h，取样，GC检测原料0.72%。降温至30℃以下，转移至5000ml分离漏斗中，静止1h，分出底酸，将粗品放至2000ml瓶中，搅拌下加入1000g水，滴入10%的氢氧化钠溶液调PH=7，完毕静止分离得粗品551g，收率92.9%，含,95.3%，经减压精馏得产品512.98g，精馏收率93.09%。

对比例3：在2000ml三颈瓶中，水外浴搅拌下依次加入浓硫酸400g、间氟三氟甲苯400g、溴化锂20g、溴化铁15g、四丁基溴化铵10g、溴素273.17g，控制温度50-55℃，反应6h，取样，GC检测原料0.56%。降温至30℃以下，转移至10000ml分离漏斗中，静止1h，分出底酸，将粗品放至2000ml瓶中，搅拌下加入1000g水，滴入10%的氢氧化钠溶液调PH=7，完毕静止分离得粗品539g，收率90.9%，含,94.9%，经减压精馏得产品501.28g，精馏收率93.00%。

对比例4：在2000ml三颈瓶中，水外浴搅拌下依次加入浓硫酸400g、邻氟三氟甲苯400g、溴化锂20g、溴化铁20g、四丁基溴化铵20g、溴素273.17g，控制温度35-45℃，反应6h取样，GC检测原料0.36%。降温至30℃以下，转移至2000ml分离漏斗中，静止1h，分出底酸，将粗品放至2000ml瓶中，搅拌下加入1000g水，滴入10%的氢氧化钠溶液调PH=7，完毕静止分离得2-氟-5-溴三氟甲苯粗品550.3g，收率92.84%，含,95.9%，经减压精馏得产品517.18g，精馏收率93.98%。

对比例5：在2000ml三颈瓶中，水外浴搅拌下依次加入浓硫酸400g、对氟三氟甲苯400g、溴化锂10g、溴化铁20g、四丁基溴化铵10g、溴素234.14g，控制温度35-45℃，反应6h，GC检测原料0.36%。降温至30℃以下，转移至2000ml分离漏斗中，静止1h，分出底酸，将粗品放至2000ml瓶中，搅拌下加入1000g水，滴入10%的氢氧化钠溶液调PH=7，完毕静止分离得3-溴-4-氟三氟甲苯548.6g，收率92.56%，含,97.9%，经减压精馏得产品526.33g，精馏收率95.94%。

实施例4：对照实验：在其他反应条件不变的情况下对本发明的技术特征进行对照试验，具体的实验结果如下表所示：

由上表和实施例2和实施例3所得的结果所示：在反应过程中，随着溴素的用量增加，最终反应物的收率也逐步增加，但是当溴素的用量过量时，反应会生产多溴化物，导致最终产品的纯度下降，不利于最终产品的收集和提纯；同时增加溴素的滴加温度也会提高反应的反应效率，但是过高的反应温度反而会导致副反应的发生，最终影响最终产品的收率；而反应过程中，过少的催化剂用量会影响最终产品的转化率，而过量的催化剂则会增加成本。

最后当采用邻氟三氟甲苯或对氟三氟甲苯的为反应原料是，最终得到的相应产品：2-氟-5-溴三氟甲苯和3-溴-4-氟三氟甲苯的收率较高，反应的纯度高，选择性好。采用相类似的原料同样具有较好的实用效果，拓展了本发明的应用范围。

需要说明的是，上述仅仅是本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述实施例的基础上所作出的等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种制备2-溴-5-氟三氟甲苯的方法，其特征在于，所述的制备方法以间氟三氟甲苯为原料，在浓硫酸和复合催化剂的条件下，搅拌滴加溴素，经过分离和提纯后得到2-溴-5-氟三氟甲苯；所述的复合催化剂为溴化锂、溴化铁和四丁基溴化铵三者的混合物，所述原料和复合催化剂的用量的重量比为：1:0.003～1.0。

2.根据权利要求1所述的制备2-溴-5-氟三氟甲苯的方法，其特征在于，所述的浓硫酸为质量分数为98%的浓硫酸，所述原料和浓硫酸用量的重量比为1:1～4。

3.根据权利要求1所述的制备2-溴-5-氟三氟甲苯的方法，其特征在于，所述的复合催化剂中原料与溴化锂的重量比为1:0.001～0.3，原料与溴化铁的重量比为1:0.001～0.4，原料与四丁基溴化铵的重量比为1:0.001～0.3。

4.根据权利要求1所述的制备2-溴-5-氟三氟甲苯的方法，其特征在于，所述的原料与溴素用量的摩尔比为1:0.5～1。

5.根据权利要求1所述的制备2-溴-5-氟三氟甲苯的方法，其特征在于，其详细的制备方法如下：

6.根据权利要求5所述的制备2-溴-5-氟三氟甲苯的方法，其特征在于，所述的步骤1）中，优选的各组分的用量的重量比为原料:浓硫酸:复合催化剂=1:1:0.03，所述的复合催化剂中各组分的用量的重量比为溴化锂：溴化铁：四丁基溴化铵=0.5:1:1。

7.根据权利要求5所述的制备2-溴-5-氟三氟甲苯的方法，其特征在于，所述的步骤1）中，优选的原料和溴素用量的摩尔比为1:0.5，优选的反应温度为25～35℃；所述的步骤2）中，优选的反应温度为35～40℃。

8.根据权利要求5所述的制备2-溴-5-氟三氟甲苯的方法，其特征在于，所述的步骤3）中得到的液体废酸可以用作下一批反应的反应原料。

9.一种利用权利要求1所述的方法制备2-氟-5-溴三氟甲苯或3-溴-4-氟三氟甲苯的应用，其特征在于，所述的方法应用于制备2-氟-5-溴三氟甲苯时，其原料为邻氟三氟甲苯；所述的方法应用与制备3-溴-4-氟三氟甲苯时，其原料为对氟三氟甲苯。