CN106892873A - 一种5‑三氟甲基尿嘧啶的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种5‑三氟甲基吡啶的制备方法，属于有机合成技术领域。该方法是以5‑甲基尿嘧啶为原料，依次经氯化、光氯化、氟化水解和重结晶工序获得所述5‑三氟甲基尿嘧啶产品。制备的5‑三氟甲基尿嘧啶产品的纯度≥99.5％。本发明具有工艺简单、生产成本低，适合于工业化生产。

Description

一种5-三氟甲基尿嘧啶的制备方法
技术领域
本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种5-三氟甲基尿嘧啶的制备方法。
背景技术
5-三氟甲基尿嘧啶是一种重要的化工中间体原料，是合成新型医药、农药及液晶的重要中间体，具有非常广泛的应用价值，市场前景十分可观。
有报道采用尿嘧啶为起始原料，利用三氟溴甲烷氟化，并使用双氧水和二茂铁作为催化剂合成的方法，但该方法的生产成本高，而且使用的三氟溴甲烷运输危险性高，所用催化剂的量也比较大，从工业化角度考虑，并不适合工业化生产。
发明内容
本发明的目的是提供一种5-三氟甲基尿嘧啶的制备方法，本发明工艺简单、后处理易行，可制备高纯度产品，适合于工业化生产。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种5-三氟甲基尿嘧啶的制备方法，该方法是以5-甲基尿嘧啶为原料，依次经氯化、光氯化、氟化水解和重结晶工序获得所述5-三氟甲基尿嘧啶产品。
所述氯化工序中，以5-甲基尿嘧啶为原料，以三氯氧磷、三乙胺盐酸盐和五氯化磷为氯化试剂，五氯氧磷为分批加入；氧化反应中5-甲基尿嘧啶、三氯氧磷、三乙胺盐酸盐和五氯化磷的重量比例为1：(3-3.5)：(0.2-0.3)：(2.8-3.5)。
所述氯化工序中，氯化反应温度为80～110℃，氯化反应时间为3-10小时，氯化反应结束后先通过减压蒸馏蒸除三氯氧磷，再在釜温150℃和真空度-0.098MPa条件下通过减压蒸馏得到氯化反应产品。
所述光氯化工序中，以干燥的氯气作为光氯化试剂，氯气的通入量为氯化反应产品重量的1.5-3倍，氯气通入速率为30kg/h；光氯化反应中使用紫外灯。
所述光氯化工序中，起始温度为80～120℃时向氯化工序中所得氯化反应产品中通入氯气，通入氯气的过程中逐渐升温到反应温度210℃时进行保温，至取样合格为止，获得光氯化液，控制气相二氯中间体〈3％时合格。
所述氟化水解工序包括氟化过程和水解过程，氟过过程中以无水氟化氢作为氟化试剂，反应温度小于150℃，釜压小于8MPa；水解工序以水作为水解试剂，水解过程的温度小于100℃。
所述氟化水解工序过程如下：将光氯化工序得到的光氯化液投入至高压釜内，加入无水氟化氢，光氯化液与无水氟化氢的比例为重量比例为(1-6)：1，密封高压釜，升温至120-150℃在搅拌条件下保温5-10小时；降温至小于60℃后进行蒸馏HF，蒸馏HF过程中控制釜温不超过60℃；蒸除HF后再在釜温150℃条件下蒸馏氟化产品；蒸馏出的氟化产品直接蒸馏到水中，水中析出白色或淡黄色固体，经离心分离后得到离心湿料。
所述重结晶工序以醇类作为重结晶试剂，所述醇类为甲醇、乙醇或正丁醇；重结晶温度小于80℃。
所述重结晶工序过程为：在氟化水解工序后得到的离心湿料中加入重结晶试剂，升温至60～70℃搅拌1小时，然后降温至10℃进行离心，离心产物在釜温小于60℃条件下进行减压干燥后，即得到5-三氟甲基尿嘧啶产品。
本发明的优点和有益效果如下：
1、本发明提供了一种5-三氟甲基尿嘧啶的制备方法。本发明工艺简单、生产成本低，适合于工业化生产。
2、本发明制备的5-三氟甲基尿嘧啶产品的纯度≥99.5％。
具体实施方式
下面将通过具体实施例对本发明做进一步的具体描述，但不能理解为是对本发明保护范围的限定。
本发明是以5-甲基尿嘧啶为原料，依次经氯化、光氯化、氟化、水解等工序合成5-三氟甲基尿嘧啶产品，各步骤反应路线分别如下式(1)-(4)所示：
1、氯化：
2、光氯化：
3、氟化：
4、水解：
实施例1：
本实施例制备5-三氟甲基尿嘧啶产品的过程如下：
(1)氯化工序
向釜内加入三氯氧磷236㎏、15㎏三乙胺盐酸盐、25.0㎏5-甲基尿嘧啶，缓慢升温至80～90℃，当气量减少时，在此温度下将剩余50.0㎏的5-甲基尿嘧啶补加至釜内，再缓慢升温至95～100℃保温8小时，降温至50℃分批加五氯化磷220.0㎏，加料过程控制釜温在40～50℃，加完后搅拌2小时，开始进行减压蒸馏三氯氧磷，控制釜温<60℃，真空-0.095MPa蒸至不流液为止。蒸馏结束后切换至蒸产品,当釜温达到150℃，真空度达至-0.098MPa不流液为止。可得到本步产品81.5.0㎏左右，气相含量98.3％。
(2)光氯化工序
当上步蒸馏得到的氯化产品81.5.0㎏投入搪瓷釜内用油浴给反应釜升温至100℃时开始通氯气开灯，通氯气过程逐步提高釜温至195℃保温至取样合格为止，控制气相二氯中间体〈3％。此时产品含量92％左右，通氯气量为153.0㎏，可得油层112.0㎏，熔点80℃左右，必须高温转料。(3)氟化水解
将上述光氯化液112.0㎏分成5批。投入一批至高压釜内，再加入18.0㎏的无水氟化氢，密封高压釜，升温至130℃，升温过程如果超7.0MPa，可以降温至10℃以下进行排压后再升温保温，不超压可以不排压，在130±2℃保温搅拌8小时后降温排压进行蒸馏HF，蒸馏HF控制釜温不超过60℃，釜上必须有回流冷凝器，否则HF易将产品带走，产品沸点105℃左右，蒸HF结束后，切换到蒸产品，蒸到釜温150℃不流液为止，蒸产品时产品可以直接蒸馏到水中，氟化产品遇水马上水解成白色或淡黄色固体析出。经过离心可得到湿品7.9㎏，含量98.4％。5批进行完可得到40.0㎏湿品。
(4)重结晶、干燥工序
将上述离心湿料40㎏加100.0㎏乙醇，升温至60～70℃搅拌1小时，然后降温至10℃进行离心产品(以水解产品的质量状态决定此步重结晶是否需要加活性炭脱色)，如果水解料有颜色，加2.0㎏的活性炭升温进行热过滤后再降温离心，可以得到38.5㎏的湿品，经过减压干燥，釜温〈60℃得到干品19.8㎏，液相含量99.5％。
实施例2：
本实施例制备5-三氟甲基尿嘧啶产品的过程如下：
1.氯化工序
向釜内加入三氯氧磷236㎏、16㎏三乙胺盐酸盐、25.0㎏5-甲基尿嘧啶，缓慢升温至80～90℃,当气量减少时，在此温度下将剩余50.0㎏的5-甲基尿嘧啶补加至釜内，再缓慢升温至105～110℃保温5小时，降温至50℃分批加五氯化磷248.0㎏，加料过程控制釜温在40～70℃，加完后搅拌2小时，开始进行减压蒸馏三氯氧磷，控制釜温<60℃，真空-0.095MPa蒸至不流液为止。蒸馏结束后切换至蒸产品,当釜温达到150℃，真空度达至-0.098MPa不流液为止。可得到本步产品86.0㎏左右,气相含量98.5％。
2.光氯化工序
当上步蒸馏得到的氯化产品86.0㎏投入搪瓷釜内用油浴给反应釜升温至100℃时开始通氯气开灯，通氯气过程逐步提高釜温至210℃保温至取样合格为止，控制气相二氯中间体〈3％。此时产品含量92％左右，通氯气量为153.0㎏，可得油层124.0㎏，熔点80℃左右，必须高温转料。
3.氟化水解
将上述光氯化液124.0㎏分成6批。投入一批至高压釜内,再加入21.0㎏的无水氟化氢，密封高压釜，升温至140℃，升温过程如果超7.0MPa，可以降温至10℃以下进行排压后再升温保温，不超压可以不排压，在140±2℃保温搅拌8小时后降温排压进行蒸馏HF，蒸馏HF控制釜温不超过60℃，釜上必须有回流冷凝器，否则HF易将产品带走，产品沸点105℃左右，蒸HF结束后，切换到蒸产品，蒸到釜温150℃不流液为止，蒸产品时产品可以直接蒸馏到水中，氟化产品遇水马上水解成白色或淡黄色固体析出。经过离心可得到湿品8.7㎏，含量98.4％。6批进行完可得到52.0㎏湿品。
4.重结晶、干燥工序
将上述离心湿料52.0㎏加100.0㎏乙醇，升温至60～70℃搅拌1小时，然后降温至10℃进行离心产品(以水解产品的质量状态决定此步重结晶是否需要加活性炭脱色)，如果水解料有颜色，加2.0㎏的活性炭升温进行热过滤后再降温离心，可以得到48.3㎏的湿品，经过减压干燥，釜温〈60℃得到干品29.3㎏，液相含量99.5％。
实施例3：
将实施例1中(1)的反应体系温度换85℃，其他操作条件包括后处理步骤均与实施例1相同。得到5-三氟甲基尿嘧啶16.2kg产品，分析测得产品含量为99.5％(GC)。
实施例4：
将实施例1中(2)反应温度换为180℃，其他操作条件包括后处理步骤均与实施例1相同。得到5-三氟甲基尿嘧啶产品16.9g，分析测得产品中的5-三氟甲基尿嘧啶含量为99.1％(GC)。
实施例5：
将实施例1中的(3)反应温度换为140℃，其他操作条件包括后处理步骤均与实施例1相同。得到5-三氟甲基尿嘧啶产品22.5kg，分析测得产品含量为99.5％(GC)。

Claims (10)

1.一种5-三氟甲基尿嘧啶的制备方法，其特征在于：该方法是以5-甲基尿嘧啶为原料，依次经氯化、光氯化、氟化水解和重结晶工序获得所述5-三氟甲基尿嘧啶产品。
2.根据权利要求1所述的5-三氟甲基尿嘧啶的制备方法，其特征在于：所述氯化工序中，以5-甲基尿嘧啶为原料，以三氯氧磷、三乙胺盐酸盐和五氯化磷为氯化试剂，五氯氧磷为分批加入；氧化反应中5-甲基尿嘧啶、三氯氧磷、三乙胺盐酸盐和五氯化磷的重量比例为1：(3-3.5)：(0.2-0.3)：(2.8-3.5)。
3.根据权利要求2所述的5-三氟甲基尿嘧啶的制备方法，其特征在于：所述氯化工序中，氯化反应温度为80～110℃，氯化反应时间为3-10小时，氯化反应结束后先通过减压蒸馏蒸除三氯氧磷，再在釜温150℃和真空度-0.098MPa条件下通过减压蒸馏得到氯化反应产品。
4.根据权利要求1所述的5-三氟甲基尿嘧啶的制备方法，其特征在于：所述光氯化工序中，以干燥的氯气作为光氯化试剂，氯气的通入量为氯化反应产品重量的1.5-3倍，氯气通入速率为25-40kg/h，光氯化反应中使用紫外灯。
5.根据权利要求4所述的5-三氟甲基尿嘧啶的制备方法，其特征在于：所述光氯化工序中，起始温度为80～120℃时向氯化工序中所得氯化反应产品中通入氯气，通入氯气的过程中逐渐升温到反应温度210℃时进行保温，至取样合格为止，获得光氯化液，控制气相二氯中间体〈3％时合格。
6.根据权利要求1所述的5-三氟甲基尿嘧啶的制备方法，其特征在于：所述氟化水解工序包括氟化过程和水解过程，氟过过程中以无水氟化氢作为氟化试剂，反应温度小于150℃，釜压小于8MPa；水解工序以水作为水解试剂，水解过程的温度小于100℃。
7.根据权利要求1或6所述的5-三氟甲基尿嘧啶的制备方法，其特征在于：所述氟化水解工序过程如下：将光氯化工序得到的光氯化液投入至高压釜内，加入无水氟化氢，光氯化液与无水氟化氢的重量比例为(1-6)：1，密封高压釜，升温至120-150℃在搅拌条件下保温5-10小时；降温至小于60℃后进行蒸馏HF，蒸馏HF过程中控制釜温不超过60℃；蒸除HF后再在釜温150℃条件下蒸馏氟化产品；蒸馏出的氟化产品直接蒸馏到水中，水中析出白色或淡黄色固体，经离心分离后得到离心湿料。
8.根据权利要求1所述的5-三氟甲基尿嘧啶的制备方法，其特征在于：所述重结晶工序以醇类作为重结晶试剂，所述醇类为甲醇、乙醇或正丁醇；重结晶温度小于80℃。
9.根据权利要求8所述的5-三氟甲基尿嘧啶的制备方法，其特征在于：所述重结晶工序过程为：在氟化水解工序后得到的离心湿料中加入重结晶试剂，升温至60～70℃搅拌1小时，然后降温至10℃进行离心，离心产物在釜温小于60℃条件下进行减压干燥后，即得到5-三氟甲基尿嘧啶产品。
10.根据权利要求1所述的5-三氟甲基尿嘧啶的制备方法，其特征在于：该方法制备的5-三氟甲基尿嘧啶产品的纯度≥99.5％。
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