CN107446590B - 一种合成末端含氟的双环己基烯类液晶的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种合成末端含氟的双环己基烯类液晶的工艺,本工艺路线是以环己基‑4‑环己酮起始物料,依次经酮羰基保护和羟甲基氯代反应、格式反应并与含氟卤代物偶联、脱羰基保护、氯甲醚witting反应、烯基醚转化缩醛反应、醛基脱保护反应、卤代脂肪烷烃的witting反应,最终制得目标产物。
Description
技术领域
本发明涉及化工领域,具体是一种合成末端含氟的双环己基烯类液晶的工艺。
背景技术
当前国际市场上对于新型双环己基烯类液晶类材料,普遍的市场预期价格为2000-5000美元/Kg;国内外仅有少许实验室合成样品用于配方和性能研究,无法工业化生产。而现有的常见含氟有机化合物的合成方法,是先合成氯代物或溴代物,然后使用氟化钾,把氯原子或溴原子取代成氟。该合成方法不可避免的,导致产物中有分子量与产物相差无几的氯代物、溴代物杂质残留,很难除净。而残留的微量氯代物、溴代物严重劣化了液晶材料在通电、光照、受热时的稳定性和寿命。
发明内容
本发明提供了一种合成末端含氟的双环己基烯类液晶的工艺,该工艺使用低分子量的有机氟溴(或氟氯)代物引入氟原子,残余的氯代物、溴代物分子量很小,与目标产物的分子量相差很大,因而很容易从产物中彻底分离、除净,最终获得的液晶材料,在通电、光照、受热时的稳定性和寿命极为优良。
本发明的技术方案是:
一种合成末端含氟的双环己基烯类液晶的工艺,其特征在于:本工艺路线是以环己基-4-环己酮(1A)为起始物料,依次经酮羰基保护和羟甲基氯代反应(I)、格式反应并与含氟卤代物偶联(II)、脱羰基保护(III)、氯甲醚witting反应(IV)、烯基醚转化缩醛反应(V)、醛基脱保护反应(VI)、卤代脂肪烷烃的witting反应(VII),最终制得目标产物(8A);
反应式如下:
其中n为1到10之间的任一个整数;X为氯、溴、碘三元素中的任意一种;R为与碳原子相连的多种取代基,为单个氢元素或单个卤元素或由饱和脂肪基、不饱和脂肪基、芳香基团、卤素、氧组成的有机基团。
一种合成末端含氟的双环己基烯类液晶的工艺,其特征是:包括以下步骤:
反应I:
5L三口瓶中投入原料1A310g、甲苯1500g,加入对甲苯磺酸16g及乙二醇200ml,回流分水反应4小时后,反应液降温至50℃以下,加入10% Na2CO3水溶液,洗涤、分液,有机层再水洗至中性后,浓缩除去溶剂,剩余物结晶、干燥得2A半成品300g;向2L三口瓶中投入三苯基膦37g、二氯甲烷300ml,搅拌下降温至-5~0℃,滴加固体光气140g溶于300ml二氯甲烷的溶液,搅拌1小时,加入吡啶180g,再搅拌30min后控温0~10℃,搅拌下滴加上述2A半成品300g溶于300ml二氯甲烷的溶液,滴完后搅拌2小时,使用10% Na2CO3、后用水多次洗涤、分液有机层至中性,然后浓缩除去溶剂,剩余物结晶、干燥得产物2A 240g。
反应II:
向2L三口瓶中投入镁屑35g、四氢呋喃100g,氮气保护下,升温至回流,并滴加2A240g溶于1000g四氢呋喃的混合溶液20-50g,引发格式反应后,持续滴加上述剩余2A和四氢呋喃的混合溶液完毕,滴完后继续回流5小时,制得的格氏试剂溶液;向另一5L三口瓶中加入0.15mol/L的Li2CuCl4 THF溶液120ml、3-氟溴乙烷300g,控温0~15℃,滴加上述的在2L三口瓶中制得的格氏试剂溶液,滴加完毕后,继续搅拌1小时,然后向5L瓶中加入10%盐酸800ml、甲苯1.0L,搅拌、分液,有机层用水洗涤至中性后,浓缩除去溶剂,剩余物结晶、干燥得产物3A 180g,其中n=2;
反应III:
向1L三口瓶中投入原料3A 70g,再加入甲苯300ml、85%甲酸100ml,升温至40~60℃,保温搅拌4小时,分液,上层甲苯层用水洗涤至中性,然后浓缩除去溶剂,浓缩剩余物结晶、干燥后,得产物4A 50g,其中n=2;
反应IV:
向2L三口瓶中,投入氯甲醚-三苯基膦盐321g、四氢呋喃400ml,氮气保护下,降温至0~-10℃,添加叔丁醇钾105g, 加完后保温搅拌1小时,然后向反应瓶中滴加原料4A150g溶于750ml甲苯的溶液,滴完后,控温-10~0℃反应3小时,反应液加水500ml搅拌、分液。有机层用水洗涤至中性后,浓缩除去溶剂,得剩余物即产品5A 170g,其中n=2;
反应V:
向2L三口瓶中,依次投入5A 160g、对甲苯磺酸20g、无水甲醇500ml,搅拌升温回流反应6小时,然后降温至30~35℃,加入甲苯1.5L、5% NaHCO3溶液800ml,搅拌、分液,有机层用水洗至中性后,浓缩除去溶剂,剩余物结晶得产物6A 150g,其中n=2;
反应VI:
向2L的三口瓶中,投入6A 150g、甲苯750ml、85%甲酸300ml,氮气保护下,控温40~60℃,搅拌4小时,分液,上层甲苯层用水洗涤至中性,剩余有机层溶液,其中含产品7A125g,其中n=2;
反应VII:
向2L三口瓶中,投入溴甲烷-三苯基膦盐268g、四氢呋喃500ml,降温至-10~0℃,添加叔丁醇钾约81g,加完后保温1搅拌小时,控温-10~0℃,滴加反应VI中制得的有机层溶液,加完后保温搅拌3小时,反应液加入水500ml,搅拌、分液,有机层用水洗涤至中性后,浓缩除去溶剂,浓缩剩余物再进行结晶,得产物8A 100g,其中n=2,R=H。
采用上述技术特征,本发明的有益效果是:本工艺路线,使用低分子量的有机氟溴(或氟氯)代物引入氟原子,残余的氯代物、溴代物分子量很小,与目标产物的分子量相差很大,因而很容易从产物中彻底分离、除净,最终获得的液晶材料,在通电、光照、受热时的稳定性和寿命极为优良。可用于工业化生产、形成了市场供应能力。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1:
一种合成末端含氟的双环己基烯类液晶的工艺,本工艺路线是以环己基-4-环己酮(1A)为起始物料,依次经酮羰基保护和羟甲基氯代反应(I)、格式反应并与含氟卤代物偶联(II)、脱羰基保护(III)、氯甲醚witting反应(IV)、烯基醚转化缩醛反应(V)、醛基脱保护反应(VI)、卤代脂肪烷烃的witting反应(VII),最终制得目标产物(8A);
反应式如下:
其中n为1到10之间的任一个整数;X为氯、溴、碘三元素中的任意一种;R为与碳原子相连的多种取代基,为单个氢元素或单个卤元素或由饱和脂肪基、不饱和脂肪基、芳香基团、卤素、氧组成的有机基团。
一种合成末端含氟的双环己基烯类液晶的工艺,其特征是:包括以下步骤:
反应I:
5L三口瓶中投入原料1A310g、甲苯1500g,加入对甲苯磺酸16g及乙二醇200ml,回流分水反应4小时后,反应液降温至50℃以下,加入10% Na2CO3水溶液,洗涤、分液,有机层再水洗至中性后,浓缩除去溶剂,剩余物结晶、干燥得2A半成品300g;向2L三口瓶中投入三苯基膦37g、二氯甲烷300ml,搅拌下降温至-5~0℃,滴加固体光气140g溶于300ml二氯甲烷的溶液,搅拌1小时,加入吡啶180g,再搅拌30min后控温0~10℃,搅拌下滴加上述2A半成品300g溶于300ml二氯甲烷的溶液,滴完后搅拌2小时,使用10% Na2CO3、后用水多次洗涤、分液有机层至中性,然后浓缩除去溶剂,剩余物结晶、干燥得产物2A 240g。
反应II:
向2L三口瓶中投入镁屑35g、四氢呋喃100g,氮气保护下,升温至回流,并滴加2A240g溶于1000g四氢呋喃的混合溶液20-50g,引发格式反应后,持续滴加上述剩余2A和四氢呋喃的混合溶液完毕,滴完后继续回流5小时,制得的格氏试剂溶液;向另一5L三口瓶中加入0.15mol/L的Li2CuCl4 THF溶液120ml、3-氟溴乙烷300g,控温0~15℃,滴加上述的在2L三口瓶中制得的格氏试剂溶液,滴加完毕后,继续搅拌1小时,然后向5L瓶中加入10%盐酸800ml、甲苯1.0L,搅拌、分液,有机层用水洗涤至中性后,浓缩除去溶剂,剩余物结晶、干燥得产物3A 180g,其中n=2;
反应III:
向1L三口瓶中投入原料3A 70g,再加入甲苯300ml、85%甲酸100ml,升温至40~60℃,保温搅拌4小时,分液,上层甲苯层用水洗涤至中性,然后浓缩除去溶剂,浓缩剩余物结晶、干燥后,得产物4A 50g,其中n=2;
反应IV:
向2L三口瓶中,投入氯甲醚-三苯基膦盐321g、四氢呋喃400ml,氮气保护下,降温至0~-10℃,添加叔丁醇钾105g, 加完后保温搅拌1小时,然后向反应瓶中滴加原料4A150g溶于750ml甲苯的溶液,滴完后,控温-10~0℃反应3小时,反应液加水500ml搅拌、分液。有机层用水洗涤至中性后,浓缩除去溶剂,得剩余物即产品5A 170g,其中n=2;
反应V:
向2L三口瓶中,依次投入5A 160g、对甲苯磺酸20g、无水甲醇500ml,搅拌升温回流反应6小时,然后降温至30~35℃,加入甲苯1.5L、5% NaHCO3溶液800ml,搅拌、分液,有机层用水洗至中性后,浓缩除去溶剂,剩余物结晶得产物6A 150g,其中n=2;
反应VI:
向2L的三口瓶中,投入6A 150g、甲苯750ml、85%甲酸300ml,氮气保护下,控温40~60℃,搅拌4小时,分液,上层甲苯层用水洗涤至中性,剩余有机层溶液,其中含产品7A125g,其中n=2;
反应VII:
向2L三口瓶中,投入溴甲烷-三苯基膦盐268g、四氢呋喃500ml,降温至-10~0℃,添加叔丁醇钾约81g,加完后保温1搅拌小时,控温-10~0℃,滴加反应VI中制得的有机层溶液,加完后保温搅拌3小时,反应液加入水500ml,搅拌、分液,有机层用水洗涤至中性后,浓缩除去溶剂,浓缩剩余物再进行结晶,得产物8A 100g,其中n=2,R=H。
实施例2-3:
以1A为原料,其中间反应以及产物,2B、2C和3B、3C为化合物的产物或中间体,工艺步骤与反应I、II、III相同,且反应III产物均为中间产品4A,反应式如下:
Claims (2)
2.根据权利要求1所述的一种合成末端含氟的双环己基烯类液晶的工艺,其特征是:包括以下步骤:
反应I:
5L三口瓶中投入原料1A310g、甲苯1500g,加入对甲苯磺酸16g及乙二醇200ml,回流分水反应4小时后,反应液降温至50℃以下,加入10% Na2CO3水溶液,洗涤、分液,有机层再水洗至中性后,浓缩除去溶剂,剩余物结晶、干燥得2A半成品300g;向2L三口瓶中投入三苯基膦37g、二氯甲烷300ml,搅拌下降温至-5~0℃,滴加固体光气140g溶于300ml二氯甲烷的溶液,搅拌1小时,加入吡啶180g,再搅拌30min后控温0~10℃,搅拌下滴加上述2A半成品300g溶于300ml二氯甲烷的溶液,滴完后搅拌2小时,使用10% Na2CO3、后用水多次洗涤、分液有机层至中性,然后浓缩除去溶剂,剩余物结晶、干燥得产物2A 240g;
反应II:
向2L三口瓶中投入镁屑35g、四氢呋喃100g,氮气保护下,升温至回流,并滴加2A240g溶于1000g四氢呋喃的混合溶液20-50g,引发格式反应后,持续滴加上述剩余2A和四氢呋喃的混合溶液完毕,滴完后继续回流5小时,制得的格氏试剂溶液;向另一5L三口瓶中加入0.15mol/L的Li2CuCl4 THF溶液120ml、3-氟溴乙烷300g,控温0~15℃,滴加上述的在2L三口瓶中制得的格氏试剂溶液,滴加完毕后,继续搅拌1小时,然后向5L瓶中加入10%盐酸800ml、甲苯1.0L,搅拌、分液,有机层用水洗涤至中性后,浓缩除去溶剂,剩余物结晶、干燥得产物3A 180g,其中n=2;
反应III:
向1L三口瓶中投入原料3A 70g,再加入甲苯300ml、85%甲酸100ml,升温至40~60℃,保温搅拌4小时,分液,上层甲苯层用水洗涤至中性,然后浓缩除去溶剂,浓缩剩余物结晶、干燥后,得产物4A 50g,其中n=2;
反应IV:
向2L三口瓶中,投入氯甲醚-三苯基膦盐321g、四氢呋喃400ml,氮气保护下,降温至0~-10℃,添加叔丁醇钾105g, 加完后保温搅拌1小时,然后向反应瓶中滴加原料4A 150g溶于750ml甲苯的溶液,滴完后,控温-10~0℃反应3小时,反应液加水500ml搅拌、分液;有机层用水洗涤至中性后,浓缩除去溶剂,得剩余物即产品5A 170g,其中n=2;
反应V:
向2L三口瓶中,依次投入5A 160g、对甲苯磺酸20g、无水甲醇500ml,搅拌升温回流反应6小时,然后降温至30~35℃,加入甲苯1.5L、5% NaHCO3溶液800ml,搅拌、分液,有机层用水洗至中性后,浓缩除去溶剂,剩余物结晶得产物6A 150g,其中n=2;
反应VI:
向2L的三口瓶中,投入6A 150g、甲苯750ml、85%甲酸300ml,氮气保护下,控温40~60℃,搅拌4小时,分液,上层甲苯层用水洗涤至中性,剩余有机层溶液,其中含产品7A 125g,其中n=2;
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