CN109336795B - 3-三氟甲基苯硫酚及3-甲硫基三氟甲苯的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种3‑三氟甲基苯硫酚及3‑甲硫基三氟甲苯的制备方法，属于化工合成技术领域。本发明提供一种物料廉价易得、工艺简单、选择性和收率高的3‑三氟甲基苯硫酚及其衍生物的制备方法，该方法包括以下步骤：使羧酸、锌、3‑三氟甲基苯磺酰氯混合反应，得到3‑三氟甲基苯硫酚；再以碘甲烷或硫酸二甲酯为甲基化试剂，制得3‑甲硫基三氟甲苯。本发明方法采用羧酸体系，可在温和条件下高选择性和高收率制备得到3‑三氟甲基苯硫酚，并且能够进一步以高收率制得高纯度3‑甲硫基三氟甲苯。
Description
技术领域
本发明属于化工合成技术领域，涉及3-三氟甲基苯硫酚及3-甲硫基三氟甲苯的合成。
背景技术
芳基硫醇传统上是用还原芳基磺酰氯的方法制备，即在硫酸等酸性水溶液中用金属锌还原。然而磺酰氯在该条件下反应剧烈，反应投料时需低温控制，不但成本较高，且易使原料凝固而搅拌困难，整体工艺复杂，反应周期长，成本较高且三废处理难度大。
Tetrahedron Letters 40(1999)3179-3182公开了一种3-三氟甲基苯硫酚的制备方法，其反应式如下：
由于该方法使用了易燃易爆且价格昂贵的二甲基二氯硅烷，导致其危险性较高、操作繁琐、成本高，不利于实现工业化生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种物料廉价易得、工艺简单、选择性和收率高的3-三氟甲基苯硫酚及其衍生物的制备方法。
本发明为解决上述技术问题，首先提供了一种3-三氟甲基苯硫酚的制备方法，该方法包括以下步骤：包括以下步骤：使羧酸、锌、3-三氟甲基苯磺酰氯混合反应，得到3-三氟甲基苯硫酚。
其中，上述所述的3-三氟甲基苯硫酚的制备方法中，所述羧酸为甲酸、乙酸、丙酸、苯甲酸、邻苯二甲酸、马来酸、酒石酸或柠檬酸中的至少一种。
优选的，上述所述的3-三氟甲基苯硫酚的制备方法中，所述羧酸为甲酸、乙酸、丙酸或苯甲酸中的至少一种。
更优选，上述所述的3-三氟甲基苯硫酚的制备方法中，所述羧酸为乙酸。
其中，上述所述的3-三氟甲基苯硫酚的制备方法中，所述羧酸的用量为1～10mL/g3-三氟甲基苯磺酰氯。
其中，上述所述的3-三氟甲基苯硫酚的制备方法中，所述3-三氟甲基苯磺酰氯与锌粉的摩尔比为1：2～20。
优选的，上述所述的3-三氟甲基苯硫酚的制备方法中，所述3-三氟甲基苯磺酰氯与锌粉的摩尔比为1：10～14。
更优选，上述所述的3-三氟甲基苯硫酚的制备方法中，所述3-三氟甲基苯磺酰氯与锌粉的摩尔比为1：10。
其中，上述所述的3-三氟甲基苯硫酚的制备方法中，所述反应在有机溶剂中进行；所述有机溶剂为极性有机溶剂；优选的，所述有机溶剂为DMF或DMA。
其中，上述所述的3-三氟甲基苯硫酚的制备方法中，所述3-三氟甲基苯磺酰氯与有机溶剂的质量比为1：1～20。
优选的，其中，上述所述的3-三氟甲基苯硫酚的制备方法中，所述3-三氟甲基苯磺酰氯与有机溶剂的质量比为1：5～10。
其中，上述所述的3-三氟甲基苯硫酚的制备方法中，所述反应的温度为20℃～150℃。
优选的，上述所述的3-三氟甲基苯硫酚的制备方法中，所述反应的温度为50℃～120℃。
其中，上述所述的3-三氟甲基苯硫酚的制备方法中，所述反应的时间为4～24h。
本发明在制备得到3-三氟甲基苯硫酚后，还以其为原料，提供了一种3-甲硫基三氟甲苯的制备方法，包括以下步骤：将上述方法制备得到的3-三氟甲基苯硫酚与甲基化试剂反应制备得到3-甲硫基三氟甲苯。
其中，上述所述的3-甲硫基三氟甲苯的制备方法中，所述甲基化试剂选自碘甲烷或硫酸二甲酯。
本发明的有益效果是：
本发明方法采用羧酸体系，可在温和条件下高选择性和高收率制备得到3-三氟甲基苯硫酚，收率可达90％以上，并且反应物料廉价易得反应及后处理，工艺简单，有利于实现3-三氟甲基苯硫酚的工业化生产；同时本发明以3-三氟甲基苯硫酚为原料，通过甲基化，还达到了以高收率制得高纯度3-甲硫基三氟甲苯的目的。
具体实施方式
具体的，3-三氟甲基苯硫酚的制备方法，包括以下步骤：
包括以下步骤：使羧酸、锌、3-三氟甲基苯磺酰氯混合反应，得到3-三氟甲基苯硫酚。
本发明采用羧酸体系制备3-三氟甲基苯磺酰氯，有效避免了传统工艺的缺点，为了提高反应体系的活性，使反应能在较温和的条件下进行，所述羧酸为甲酸、乙酸、丙酸、苯甲酸、邻苯二甲酸、马来酸、酒石酸或柠檬酸中的至少一种；经过筛选试验，综合考虑产物收率和成本因素，羧酸优选为甲酸、乙酸、丙酸或苯甲酸中的至少一种；更优选为乙酸。
经过筛选试验，当3-三氟甲基苯磺酰氯与锌粉的摩尔比为1：2～20时，3-三氟甲基苯硫酚收率可达到70％以上；当3-三氟甲基苯磺酰氯与锌粉的摩尔比为1：10～14，反应效果有所提升，3-三氟甲基苯硫酚收率可达到90％以上；当3-三氟甲基苯磺酰氯与锌粉的摩尔比为1：10时，反应效果最好；锌可以分批也可以一次性加入。
本发明方法中，反应可以羧酸为溶剂，经试验，羧酸的用量为1～10mL/g3-三氟甲基苯磺酰氯；也可以额外加入有机溶剂，经筛选试验，反应在极性有机溶剂中进行，可获得较好反应效果；优选的，所述有机溶剂为DMF或DMA；所述3-三氟甲基苯磺酰氯与有机溶剂的质量比为1：1～20；所述3-三氟甲基苯磺酰氯与有机溶剂的质量比为1：5～10。
本发明的反应体系温和，为了提高反应效率，反应温度可控制在20℃～150℃；优选为50℃～120℃；为了进一步提高反应效率，反应可在适当的压力下进行。
本发明制备3-三氟甲基苯硫酚的反应终点可采用GC监测，当原料反应完全即可进行后处理，反应时间一般为4～24h，视反应的量而定；后处理可采用本领域内的常规后处理方法，如蒸馏、萃取等，根据实际反应情况下选择。
本发明在制备得到3-三氟甲基苯硫酚后，还以其为原料，提供了一种3-甲硫基三氟甲苯的制备方法，包括以下步骤：将上述方法制备得到的3-三氟甲基苯硫酚与甲基化试剂反应制备得到3-甲硫基三氟甲苯；所述甲基化试剂选自碘甲烷或硫酸二甲酯。通过选择适当的溶剂，还可以一锅法进行两步反应。
下面通过试验例和实施例对本发明作进一步详细说明，但并不因此将本发明保护范围限制在所述的实施例范围之中。
制备3-三氟甲基苯硫酚筛选工艺
1、二甲基硅烷-锌-DMA还原体系
取100mL三口烧瓶加入1g(0.0156mol，3.5eq)锌粉，2g(0.0156mol，3.5eq)二甲基二氯硅烷，25mL 1,2-二氯乙烷搅拌混合。另取1.15g(0.013mol，3eq)N,N-二甲基乙酰胺，1g(0.00445mol，1eq)间三氟甲基苯磺酰氯，25mL 1,2-二氯乙烷搅拌混合后滴入上述三口烧瓶中，滴加完后加热至75℃反应8h，产物GC含量37％。
缺点：选择性低，产物GC含量37％，所用试剂二甲基二氯硅烷易燃易爆且价格昂贵。
2、三苯基膦还原
取100mL三口烧瓶，加入1g(0.00445mol，1eq)间三氟甲基苯磺酰氯，30mL甲苯搅拌溶解，室温分三次共加入3.2g(0.0123mol，3eq)三苯基膦，之后室温反应4h，产物GC含量30％。
缺点：选择性低，产物GC含量30％，所用试剂三苯基膦价格较贵，副产物较难处理。
经过前期大量试验，反应效果均不太理想，因此发明人对反应体系进行了根本性的改变，使羧酸、锌、3-三氟甲基苯磺酰氯混合反应，得到了较好的反应结果，然后对该反应体系进行了进一步优化。
试验例1：羧酸及溶剂筛选
取3-三氟甲基苯磺酰氯10g(0.04mol)，加入100mL(羧酸+溶剂)，22g(0.32mol)锌粉，加热至回流反应8h，然后降至室温，过滤，滤液经减压蒸馏脱溶剂得粗品；粗品加入20mL二氯甲烷，分别用20mL水洗涤三次、饱和食盐水洗涤三次，分相，有机相加入无水硫酸镁干燥，过滤、减压蒸馏脱溶，得淡黄色油状化合物3-三氟甲基苯硫酚，其GC含量和收率见表1。
表1羧酸和溶剂筛选结果
| 试验组 | 羧酸+溶剂 | GC含量 | 收率 |
| 1 | 乙酸10mL+DMA90mL | 98％ | 75.2％ |
| 2 | 乙酸10mL+DMF90mL | 97％ | 60.4％ |
| 3 | 乙酸100mL | 98％ | 82.4％ |
| 4 | 丙酸100mL | 98％ | 65.7％ |
除上述溶剂外，发明人对其他溶剂也进行大量筛选，当溶剂为极性溶剂时，反应体系活性更好，原料转化率更高，并且有利于原料溶解，加快反应效率；综合实验效果，直接以有机酸同时作为反应物和溶剂时，反应效果较好；其中，乙酸效果最高。
试验例2：锌用量筛选
取3-三氟甲基苯磺酰氯10g(0.04mol)，加入100mL乙酸，加入锌粉，加热至回流反应8h，然后降至室温，过滤，滤液经减压蒸馏脱溶剂得粗品；粗品加入20mL二氯甲烷，分别用20mL水洗涤三次、饱和食盐水洗涤三次，分相，有机相加入无水硫酸镁干燥，过滤、减压蒸馏脱溶，得淡黄色油状化合物3-三氟甲基苯硫酚，其GC含量和收率见表2。
表2锌用量筛选结果
由上述数据可知，当锌粉加入量为10当量时，反应效果较好；15当量时，产物的产率和纯度反而有所降低；因此，优选的，锌粉加入量为10～14当量。
实施例1：制备3-三氟甲基苯硫酚
取3-三氟甲基苯磺酰氯10g(0.04mol)，加入100mL乙酸，27g(0.4mol)锌粉，加热至回流反应8h，降至室温，过滤，滤液经减压蒸馏脱溶剂得粗品；粗品加入20mL二氯甲烷，分别用20mL水洗涤三次，饱和食盐水洗涤三次，分相，有机相加入无水硫酸镁干燥，过滤、减压蒸馏脱溶，得6.8g淡黄色油状化合物3-三氟甲基苯硫酚，GC含量98％，收率95.4％，1H-NMR(CDCl3)：3.57(s，1H)，7.31-7.35(m，1H)，7.39-7.43(d，2H)，7.52(s，1H)。制备3-甲硫基三氟甲苯工艺筛选：
取100mL三口烧瓶加入1g(0.0044mol,1eq)间溴三氟甲苯，25mL二甲基亚砜(DMSO)，0.85g(0.0044mol,1eq)碘化亚铜，1g(0.0088mol，2eq)三乙烯二胺(DABCO)，搅拌混合，通入氮气置换体系中空气，然后加热至130℃反应，反应24h后送样检测，产物GC含量仅1％。
取100mL三口烧瓶加入1g(0.0052mol，1eq)间硝基三氟甲苯，25mL甲苯，0.05gTBAB，0.29g(0.0052mol，1eq)KOH，0.37g(0.0053mol，1eq)甲硫醇钠，搅拌混合，室温反应，反应24h后送样检测，转化率和选择性低，产物GC含量仅4％。
实施例2：制备3-甲硫基三氟甲苯
取6g(0.0336mol)3-三氟甲基苯硫酚，加入30mL乙醇，1.62g(0.04mol)氢氧化钠，室温搅拌反应1h，然后加入甲基化试剂，室温反应3h，减压脱除溶剂，粗品加入20mL二氯甲烷，分别用20mL水洗涤三次，饱和食盐水洗涤三次，分相，有机相加入无水硫酸镁干燥，过滤、减压蒸馏脱溶，得6.3g透明油状化合物3-甲硫基三氟甲苯，GC含量98％，收率97.5％，1H-NMR(CDCl3)：2.51(s，3H)，7.37-7.4(m，3H)，7.46(s，1H)。
实施例3：制备3-甲硫基三氟甲苯
取6g(0.0336mol)3-三氟甲基苯硫酚，加入30mLDMA，向其中加入5g(0.04mol)硫酸二甲酯，1.5mL 2,6-二甲基吡啶，室温搅拌反应3h，加入50mL水，用20mL乙酸乙酯萃取，再用20mL水洗涤三次，饱和食盐水洗涤三次，分相，有机相加入无水硫酸镁干燥，过滤、减压蒸馏脱溶，得产品6.2g透明油状化合物3-甲硫基三氟甲苯，GC含量97％，收率96.1％。
Claims (6)
1.3-三氟甲基苯硫酚的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：使羧酸、锌、3-三氟甲基苯磺酰氯混合反应，得到3-三氟甲基苯硫酚；所述羧酸为乙酸；所述3-三氟甲基苯磺酰氯与锌粉的摩尔比为1：10～14。
2.根据权利要求1所述的3-三氟甲基苯硫酚的制备方法，其特征在于：所述羧酸的用量为1～10mL/g 3-三氟甲基苯磺酰氯。
3.根据权利要求1所述的3-三氟甲基苯硫酚的制备方法，其特征在于：所述反应的温度为20℃～150℃。
4.根据权利要求3所述的3-三氟甲基苯硫酚的制备方法，其特征在于：所述反应的温度为50℃～120℃。
5.3-甲硫基三氟甲苯的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、按照权利要求1～4任一项所述的方法：以3-三氟甲基苯磺酰氯为原料，经还原反应制备得到3-三氟甲基苯硫酚；
B、将3-三氟甲基苯硫酚与甲基化试剂反应制备得到3-甲硫基三氟甲苯。
6.根据权利要求5所述的3-甲硫基三氟甲苯的制备方法，其特征在于：所述甲基化试剂选自碘甲烷或硫酸二甲酯。
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