CN109438168B - 五氟溴苯的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种五氟溴苯的制备方法，属于精细化工合成技术领域。以氯气与溴素在有机溶剂中制备氯化溴；以五氟苯为原料，在路易斯酸催化剂存在下，与氯化溴的有机溶剂中反应制备五氟溴苯。本发明原料易得，成本低廉，有效地降低了溴素单耗，溴素分子中两个溴均可以充分利用，降低了生产成本，对实现该化合物的规模化生产具有重要意义。

Description

五氟溴苯的制备方法
技术领域
本发明涉及一种缺电子溴苯的制备方法，具体涉及五氟溴苯的制备方法，属于精细化工中有机合成技术领域。
背景技术
五氟溴苯是一种重要的农药、医药和液晶材料中间体，具有广泛的应用和发展前景，国内外公开技术有以下几篇报道：
在CN102531832中用五氟苯与溴酸钾反应制备五氟溴苯，缺点是成本较高；
在CN104529698中用五氟苯酚与三溴化磷反应制备五氟溴苯，缺点是原料五氟苯酚不易得到且成本较高。
在JP06-065120中用五氟苯与溴素反应制备五氟溴苯，缺点是溴素利用率低，单耗较高，成本较高。
在其他相关文献中的以五氟苯与溴素溴化合成五氟溴苯的介绍为最多，但均未能解决溴素单耗偏高的问题，同时未见有采用五氟苯与氯化溴合成五氟溴苯的方法介绍。
发明内容
针对上述技术问题，本发明旨在提供一种五氟溴苯的制备方法，该方法以氯气与溴素制备氯化溴；以五氟苯为原料，在路易斯酸催化剂存在下，与氯化溴的反应制备五氟溴苯的方法，该合成路线原料廉价易得，便于实现该化合物的规模化生产。
氯化溴为卤素互化物，氯化溴作为溴化剂的反应活性比溴素高几十倍，五氟苯与溴素的溴化机理是亲电取代，在路易斯酸作用下，溴正离子与五氟苯发生亲电取代，生成五氟溴苯，溴负离子与氢结合生成溴化氢气体溢出，经碱吸收后排放，因此溴素理论利用率只有50％。而将溴素与氯气反应生成高活性的氯化溴，将0价的溴完全转化为+1价的溴，使溴原子完全参与亲电取代反应，从而提高溴素的利用率，降低溴素的单耗，达到降低成本的目的。
一种制备五氟溴苯的方法，合成路线如下：
Figure BDA0001864253190000021
包括以下步骤：
以氯气与溴素制备氯化溴；以五氟苯为原料，在路易斯催化剂存在下，与氯化溴反应制备五氟溴苯；
进一步地，作为优选方案：
所述制备氯化溴的温度为-10℃至10℃，而以-10℃至0℃为最佳；
所述氯气与溴素的摩尔比为1：1-1.2，而以等摩尔量为最佳；
所述制备氯化溴和催化剂存在下五氟苯与氯化溴反应均在有机溶剂中进行，有机溶剂为卤代烷烃，二氯甲烷、三氯甲烷、1,2-二氯乙烷、1,1-二氯乙烷、二溴乙烷中的至少一种，而以三氯甲烷为最佳；
所述路易斯酸催化剂选自三氯化铝、三氯化铁、氯化锌、三氟化硼络合物(例如：三氟化硼-乙醚、三氟化硼-甲醇、三氟化硼-乙腈、三氟化硼乙酸等)中的至少一种。催化剂与五氟苯摩尔比为0.1-0.5:1。催化剂的添加时必要的，无催化剂时，反应收率低于10％。在这些路易斯酸催化剂中，单独使用时催化效果要优于混合两种或以上，然而催化剂用量都至少在10％以上，反应时间需要10小时以上，后期TLC检测时，进展非常缓慢，处理后收率通常在80％以上。在反应放大时，考虑到金属废水处理的成本，优先选用三氟化硼络合物。
在尝试加快反应速度时，意外发现：采用三苯基硼(BPh3)时，反应明显加速，4-5小时内原料即可消失，分离后收率有一定程度改善，分离后在83-87％，更换为三(五氟苯基)硼{简称为B(C6F5)3}时，反应在2小时内反应完毕，同时催化剂用量减少至0.02-0.05％时，反应速度不受影响，处理后收率提高至90-95％。
所述氯化溴的溴化温度为0～50℃，而以30～40℃为最佳。
发明有益效果
本发明提供一种五氟溴苯的制备方法，该方法以氯气与溴素首先制备氯化溴；以五氟苯为原料，在催化剂存在下，与氯化溴反应制备五氟溴苯的方法。原料易得，且价格便宜，更重要的是该方法有效地降低了溴素单耗，溴素分子中两个溴可以充分利用，降低了生产成本，对实现该化合物的规模化生产具有重要指导意义。
具体实施方式
下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
下述实施例中所述试验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例1
向250mL四口瓶中加入208g三氯甲烷，38.5g溴素(0.24mol)，降温至-5℃，通入17g氯气(0.24mol)，将所得氯化溴的三氯甲烷溶液于35℃下滴加入装有80g五氟苯(0.48mol)和12.8g三氯化铝(0.1mol)的反应釜中，保温搅拌12小时后，经后处理，减压蒸馏脱除溶剂后，减压精馏得五氟溴苯100g，收率84.5％，HPLC：98.8％(主要杂质经液质鉴定为五氟氯苯，HPLC：0.82％)。
实施例2
向250mL四口瓶中加入210g 1,2-二氯乙烷，38.5g溴素(0.24mol)，降温至-5℃至-8℃，通入17g氯气(0.24mol)，将所得氯化溴的1,2-二氯乙烷溶液于32℃下滴加入装有80g五氟苯(0.48mol)和12.8g三氯化铝(0.1mol)的反应釜中，保温搅拌12小时后，经后处理，减压蒸馏脱除溶剂后，减压精馏得五氟溴苯97g，收率82％(HPLC：98.6％，主要杂质五氟氯苯，HPLC：0.77％)。
实施例3
向100mL四口瓶中加入84g三氯甲烷，16.3g(0.1mol)溴素，降温至-10℃，通入6.5g(0.09mol)氯气，将所得氯化溴的三氯甲烷溶液于35℃下滴加入装有32g(0.19mol)五氟苯和4.9g(0.03mol)三氯化铁的反应釜中，保温搅拌12小时后，经后处理，减压蒸馏脱除溶剂后，减压精馏得五氟溴苯38g，收率81％(HPLC：98.9％，主要杂质五氟氯苯，HPLC：0.88％)。
实施例4
向3L四口瓶中加入3.125kg三氯甲烷，0.574kg溴素(3.59mol)，降温至-5℃，通入0.255kg氯气(3.59mol)，将所得氯化溴的三氯甲烷溶液于35℃下滴加入装有1.208kg五氟苯(7.19mol)和0.193kg三氯化铝(1.45mol)的反应釜中，保温搅拌10小时后，经后处理，减压蒸馏脱除溶剂后，减压精馏得五氟溴苯1.481kg，收率83％，HPLC：98.4％(主要杂质五氟氯苯，HPLC：0.93％)。
实施例5
向3L四口瓶中加入3.125kg三氯甲烷，0.574kg溴素(3.59mol)，降温至-5℃，通入0.255kg氯气(3.59mol)，将所得氯化溴的三氯甲烷溶液于35℃下滴加入装有1.208kg五氟苯(7.19mol)和0.208kg三苯基硼(0.86mol)的反应釜中，保温搅拌2小时，经后处理，减压蒸馏脱除溶剂后，减压精馏得五氟溴苯1.507kg，收率85％，HPLC：98.4％(主要杂质五氟氯苯，HPLC：0.66％)。
实施例6
向3L四口瓶中加入3.125kg三氯甲烷，0.574kg溴素(3.59mol)，降温至-5℃，通入0.255kg氯气(3.59mol)，将所得氯化溴的三氯甲烷溶液于30-35℃下滴加入装有1.208kg五氟苯(7.19mol)和0.109kg三(五氟苯基)硼(0.22mol)的反应釜中，保温搅拌2小时(检测反应原料转化完全，五氟氯苯杂质0.04％)经后处理，减压蒸馏脱除溶剂后，减压精馏得五氟溴苯1.650kg，收率93％，HPLC：99.7％(主要杂质五氟氯苯，HPLC：0.01％)。
实施例7
向500L反应釜中加入235kg三氯甲烷，43kg溴素(269mol)，降温至-5℃，通入19kg氯气(268mol)，将所得氯化溴的三氯甲烷溶液于35℃下滴加入装有90.6kg五氟苯(539mol)和20.3kg三氟化硼-乙酸(108mol)的反应釜中，保温搅拌12小时后，经后处理，减压蒸馏脱除溶剂后，减压精馏得五氟溴苯113.4kg，收率85.1％，HPLC：98.7％(主要杂质五氟氯苯，HPLC：0.85％)
最后有必要在此指出的是：以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种五氟溴苯的制备方法，其特征在于，反应路线如下：
Figure FDA0002946027770000011
包括以下步骤：以氯气与溴素制备氯化溴；以五氟苯为原料，在路易斯酸催化剂存在下，与氯化溴反应制备五氟溴苯；所述路易斯酸催化剂选自三(五氟苯基)硼，用量为五氟苯的0.02-0.05当量；所述与氯化溴反应温度为30℃至40℃。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：反应操作如下，向溶有液溴的有机溶剂中持续通入氯气，将所得氯化溴溶液滴加入混合有催化剂和五氟苯中进行溴化，经后处理后得到五氟溴苯。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：制备氯化溴的温度为-10℃至0℃。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述氯气与溴素摩尔比为1:1-1.2。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述有机溶剂选自卤代烷烃。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：卤代溶剂选自二氯甲烷、三氯甲烷、1,2-二氯乙烷、1,1-二氯乙烷、二溴乙烷中的至少一种。
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