CN111978144A - 一种环己基多氟苯类液晶单体的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环己基多氟苯类液晶单体的制备方法，所述液晶单体为具有特定通式的液晶单体A，制备方法具体包括：制备格氏试剂、格式反应、脱水反应以及加氢反应的步骤。本发明通过在格氏试剂制备过程中加入副催化剂以及采用特殊加氢催化剂，降低了格氏试剂的碱性，提高了反式结构的转换率，简化了生产工艺，降低了生产成本，提高了产品收率和产品品质。
Description
技术领域
本发明涉及液晶单体技术领域，尤其是一种环己基多氟苯类液晶单体的制备方法。
背景技术
液晶单体是形成液晶的最基本物质，多氟苯类液晶单体由于具有低黏度、适中的介电各向异性、高电阻率和稿电荷保持率等特点，应用尤为广泛。目前环己基多氟苯类液晶单体合成路线基本固定，多是合成后经加氢反应形成，但是却存在着各种问题：(1)格氏试剂纯度差，中间产物品质不稳定；(2)脱水反应后处理纯化操作繁冗，产能受限；(3)加氢反应得到的液晶单体A，顺反异构体比例差(反式含量只有40-60％)，产品产率低。同时加氢过程存在氢解脱氟问题，产品品质难以保障。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种环己基多氟苯类液晶单体的制备方法，可在提高产品收率的基础上，简化生产工艺，降低生产成本。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种环己基多氟苯类液晶单体的制备方法，所述液晶单体为具有如下通式的液晶单体A，
其中，
R1为C1～C9的直链烷基或反式C1～C9的直链烷基环己基，
R2为C1～C9的直链烷基、C1～C9的直链烷氧基、F、Cl、Br或I；
所述液晶单体A的制备方法具体包括以下步骤：
(a)制备格氏试剂，配制原料B的溶液，将原料B的溶液滴入金属镁中，采用碘引发反应，于30～60℃反应制得格氏试剂体系；
所述原料B的通式如下，
其中，R2为C1～C9的直链烷基、C1～C9的直链烷氧基、F、Cl、Br或I；
(b)格氏反应，配制原料C的溶液，将原料C的溶液滴加到步骤(a)制备的格氏试剂体系中，得到中间产物D，并对中间产物D进行纯化处理；
所述原料C的通式如下，
其中，R1为C1～C9的直链烷基或反式C1～C9的直链烷基环己基，
(c)脱水反应，配制中间产物D的溶液，并加入到反应容器中，继续加入酸性脱水剂，反应温度为80～110℃，得到中间产物E，并对中间产物E进行纯化处理；
(d)加氢反应，配制中间产物E的溶液，并加入高压加氢釜中，继续加入加氢催化剂，反应温度20～120℃，压力0.1～1.0Mpa，得到液晶单体A，并对液晶单体A进行纯化处理。
上述一种环己基多氟苯液晶单体的制备方法，所述步骤(a)中，原料B的溶液采用醚类溶剂制备，所述原料B与镁的摩尔比为1:1～1:1.2。
上述一种环己基多氟苯液晶单体的制备方法，所述步骤(a)中，还加入副催化剂，所述副催化剂为无水氯化锂、无水氯化铈或四氯化钛的其中一种或多种组合。
上述一种环己基多氟苯液晶单体的制备方法，所述步骤(a)中，副催化剂与镁的摩尔比为0.01:1～1:1。
上述一种环己基多氟苯液晶单体的制备方法，所述步骤(b)中，原料C的溶液采用溶剂制备，溶剂为乙醚、甲苯或四氢呋喃中的至少一种。
上述一种环己基多氟苯液晶单体的制备方法，所述步骤(b)中，原料C与原料B的摩尔比为1:1～1:1.2。
上述一种环己基多氟苯液晶单体的制备方法，所述步骤(c)中，中间产物D的溶液采用溶剂制备，溶剂为甲苯、环己烷或甲基环己烷中的至少一种。
上述一种环己基多氟苯液晶单体的制备方法，所述步骤(c)中，酸性脱水剂为对甲苯磺酸、硫酸氢钾、硫酸高铈或强酸性离子树脂中的至少一种，所述中间产物D与酸性脱水剂的摩尔比为1:0.01～1:0.1。
上述一种环己基多氟苯液晶单体的制备方法，所述步骤(d)中，中间产物E的溶液采用溶剂制备，溶剂为乙酸乙酯、甲苯、四氢呋喃、乙醇或异丙醇中至少一种。
上述一种环己基多氟苯液晶单体的制备方法，所述步骤(d)中，加氢催化剂为手性金属钯催化剂，所述中间产物E与加氢催化剂的重量比为100:0.01～100:0.1。
本发明在制备液晶单体A时，克服了传统工艺中存在的技术缺陷及技术问题，取得的技术效果和优点具体为：(1)格氏试剂制备的过程中，通过加入副催化剂，降低了格氏试剂的碱性，减少了副反应的发生，提高了格氏试剂的收率和纯度，进一步保障了产品的收率和产品品质的稳定性。(2)与传统工艺相比，加氢采用手性金属钯催化剂代替钯碳、镍等催化剂进行加氢，高效转变成反式的结构，由传统的单一金属加氢的反式含量由40％-60％提高至85-99％之间，一方面省略了环己烷的顺反异构步骤，大幅提高了产品收率和生产效率；另一方面，手性金属钯催化剂有效抑制了反应中氢解脱氟，使制备的化合物中掉氟杂质大大减少，省略了传统氢解脱氟所带来的分离和纯化步骤，大大简化了生产工艺，降低了生产成本。
具体实施方式
一种环己基多氟苯类液晶单体的制备方法，具体地，本发明所要制备的环己基多氟苯类液晶单体为具有如下通式Ⅰ的液晶单体A。
其中，R1为C1～C9的直链烷基、反式C1～C9的直链烷基环己基，R2为C1～C9的直链烷基、C1～C9的直链烷氧基、F、Cl、Br、I。
在环己基多氟苯类液晶单体A制备过程中，选用具有通式Ⅱ的原料B和具有通式Ⅲ的原料C。
具体地，用原料B制备格氏试剂，与原料C发生格氏反应，构建液晶单体A的主体骨架，之后经脱水反应、加氢反应，制备得到液晶单体A。制备路线如下。
本发明公开一种环己基多氟苯类液晶单体的制备方法，具体地，包括以下步骤。
(a)制备格氏试剂：配制原料B的溶液，将原料B的溶液滴入金属镁中，并加入副催化剂，采用碘引发反应，于30～60℃反应制得格氏试剂体系。
本发明中，原料B的溶液采用醚类溶剂和原料B制备，醚类溶剂优选甲醚、乙醚、丁醚、四氢呋喃或1,4-二氧六环中的至少一种。副催化剂为无水氯化锂、无水氯化铈或四氯化钛的其中一种或多种组合，副催化剂的加入，可降低格氏试剂的碱性，减少了副反应的发生，提高了格氏试剂的收率和纯度，保障了产品收率和品质的稳定性。
在制备格式试剂的过程中，原料B与镁的摩尔比为1:1～1:1.2；副催化剂与镁的摩尔比为0.01:1～1:1。
(b)格氏反应：配制原料C的溶液，再将原料C的溶液滴加到格氏试剂体系中，纯化得到中间产物D，并对中间产物D进行纯化处理。
本发明中，原料C的溶液采用溶剂和原料C制备而成，溶剂为乙醚、甲苯、四氢呋喃的其中一种或多种组合。原料C与原料B的摩尔比为1:1～1:1.2。
(c)脱水反应：配制中间产物D的溶液，将中间产物D溶液和酸性催化剂加入回流分水装置，反应温度为80～110℃，得到中间产物E，并对中间产物E进行纯化处理。
本发明中，中间产物D的溶液采用溶剂和步骤(b)制备的中间产物D制备而成。溶剂采用甲苯、环己烷、甲基环己烷的其中一种或多种组合。酸性催化剂为对甲苯磺酸、硫酸氢钾、硫酸高铈、强酸性离子树脂的其中一种或多种组合，所述中间产物D与酸性催化剂的摩尔比为1:0.01～1:0.1。
(d)加氢反应：配制中间产物E的溶液，将中间产物E溶液和加氢催化剂加入高压加氢釜，反应温度20～120℃，压力0.1～1.0Mpa，得到液晶单体A，并对液晶单体A进行纯化处理。其中中间产物E与加氢催化剂的重量比为100:0.01～100:0.1。
本发明中，中间产物E的溶液采用溶剂和步骤(c)制备的中间产物E制备而成。溶剂采用甲苯、四氢呋喃、乙醇、异丙醇的其中一种或多种组合。加氢催化剂为手性金属钯催化剂，结合加氢温度和压力的设定，可有效减少掉氟杂质的产生，不仅可有效抑制反应中的氢解脱氟，还可以降低底物水分含量。
在本发明中，具有通式Ⅰ的液晶单体A，可以具体为以下(1)至(40)所示的化合物。
下面将结合具体实施例和对比例对本发明进行进一步详细说明。
实施例1
本实施例中，液晶单体A为式(1)的化合物。
化合物1选用原料B-1和原料C-1制备化合物1。具体地，用原料B-1制备格氏试剂，与原料C-1发生格氏反应，构建化合物1的主体骨架，之后经脱水反应、加氢反应，制备得到化合物1。
具体制备方法包括以下步骤。
(a)制备格氏试剂：用四氢呋喃为溶剂，配制原料B-1的溶液，溶液浓度为50％，将原料B-1的溶液滴入金属镁中，原料B-1与镁的摩尔比为1:1.1。并加入副催化剂无水氯化铈，副催化剂与镁的摩尔比为0.1:1，采用碘引发反应，于55℃反应制得格氏试剂体系。
(b)格氏反应：用四氢呋喃为溶剂，配制原料C-1的溶液，溶液浓度为30％，将原料C-1的溶液滴加到步骤(a)中的格氏试剂体系中，原料C-1与原料B-1的摩尔比为1:1.1，得到中间产物D-1，并对中间产物D-1进行纯化处理，得到的中间产物D-1的收率为98％。
(c)脱水反应，用甲苯为溶剂配制中间产物D-1的溶液，溶液浓度为30％，并加入到回流分水装置中，继续加入酸性脱水剂硫酸高铈，中间产物D-1与酸性催化剂的摩尔比为1:0.1；设定反应温度为110℃，得到中间产物E-1，并对中间产物E-1进行纯化处理，得到中间产物E-1的收率为95％。
(d)加氢反应，用1:1的甲苯和异丙醇作为溶剂，配制中间产物E-1的溶液，溶液浓度为20％，并加入高压加氢釜中，继续加入加氢催化剂手性金属钯催化剂，中间产物E-1与加氢催化剂的重量比为100:0.1，反应温度100℃，压力0.1Mpa，得到化合物1，并对化合物1进行纯化处理，得到化合物1的收率为99％。
采用气相色谱仪检测并解析化合物1及加氢掉氟杂质的结构，检测到化合物1纯度为99.95％，掉氟0.01％。
实施例2
本实施例中，液晶单体A为式(4)的化合物。
本实施例化合物4选用原料B-1和原料C-4制备。具体地，用原料B-1制备格氏试剂，与原料C-4发生格氏反应，构建化合物4的主体骨架，之后经脱水反应、加氢反应，制备得到化合物4。
具体制备方法包括以下步骤。
(a)制备格氏试剂，用乙醚为溶剂，配制原料B-1的溶液，溶液浓度为50％，将原料B-1的溶液滴入金属镁中，原料B-1与镁的摩尔比为1:1.2。并加入副催化剂无水氯化铈，副催化剂与镁的摩尔比为0.1:1，采用碘引发反应，于50℃反应制得格氏试剂体系。
(b)格氏反应，用乙醚为溶剂，配制原料C-4的溶液，溶液浓度为30％，将原料C-4的溶液滴加到步骤(a)中的格氏试剂体系中，原料C-4与原料B-1的摩尔比为1:1.2，得到中间产物D-4，并对中间产物D-4进行纯化处理，得到的中间产物D-4的收率为96.5％。
(c)脱水反应，用甲苯为溶剂，配制中间产物D-4的溶液，溶液浓度为30％，并加入到回流分水装置中，继续加入酸性脱水剂硫酸高铈，中间产物D-4与酸性催化剂的摩尔比为1:0.02，反应温度为100℃，得到中间产物E-4，并对中间产物E-4进行纯化处理，得到中间产物E-4的收率为96％。
(d)加氢反应，用1:2的甲苯和乙醇作为溶剂，配制中间产物E-4的溶液，溶液浓度为15％，并加入高压加氢釜中，继续加入加氢催化剂手性金属钯催化剂，中间产物E-4与加氢催化剂的重量比为100:0.08，反应温度20℃，压力0.1Mpa，得到化合物4，并对化合物4进行纯化处理，得到化合物4的收率为99％。
采用气相色谱仪检测并解析化合物4及加氢掉氟杂质的结构，检测到化合物4的纯度为99.96％，掉氟0.01％。
实施例3
本实施例中，液晶单体A为式(7)的化合物。
本实施例化合物7选用原料B-1和原料C-7制备。具体地，用原料B-1制备格氏试剂，与原料C-7发生格氏反应，构建化合物7的主体骨架，之后经脱水反应、加氢反应，制备得到化合物7。
具体制备方法包括以下步骤：
(a)制备格氏试剂，用四氢呋喃为溶剂，配制原料B-1的溶液，溶液浓度为50％，将原料B-1的溶液滴入金属镁中，原料B-1与镁的摩尔比为1:1.2。并加入副催化剂无水氯化锂，副催化剂与镁的摩尔比为0.1:1，采用碘引发反应，于30℃反应制得格氏试剂体系。
(b)格氏反应，用甲苯为溶剂，配制原料C-7的溶液，溶液浓度为50％，将原料C-7的溶液滴加到步骤(a)中的格氏试剂体系中，原料C-7与原料B-1的摩尔比为1:1.2，得到中间产物D-7，并对中间产物D-7进行纯化处理，得到的中间产物D-7的收率为96％。
(c)脱水反应，用1:1的环己烷和甲苯作为溶剂，配制中间产物D-7的溶液，溶液浓度为20％，并加入到回流分水装置中，继续加入酸性脱水剂对甲苯磺酸，中间产物D-7与酸性催化剂的摩尔比为1:0.03，反应温度为90℃，得到中间产物E-7，并对中间产物E-7进行纯化处理，得到中间产物E-7的收率为97.5％。
(d)加氢反应，用1:1的甲苯和乙醇作为溶剂，配制中间产物E-7的溶液，溶液浓度为30％，并加入高压加氢釜中，继续加入加氢催化剂手性金属钯催化剂，中间产物E-7与加氢催化剂的重量比为100:0.05，反应温度80℃，压力0.2Mpa，得到化合物7，并对化合物7进行纯化处理，得到化合物7的收率为98％。
采用气相色谱仪检测并解析化合物7及加氢掉氟杂质的结构，检测到化合物7的纯度为99.9％，掉氟0.015％。
对比例1
采用传统方法制备化合物7，具体包括以下步骤：
(a)制备格氏试剂，用四氢呋喃为溶剂，配制原料B-1的溶液，溶液浓度为50％，将原料B-1的溶液滴入金属镁中，原料B-1与镁的摩尔比为1:1.2。采用碘引发反应，于30℃反应制得格氏试剂体系。
(b)格氏反应，用甲苯为溶剂，配制原料C-7的溶液，溶液浓度为50％，将原料C-7的溶液滴加到步骤(a)中的格氏试剂体系中，原料C-7与原料B-1的摩尔比为1:1.2，得到中间产物D-7，并对中间产物D-7进行纯化处理，得到的中间产物D-7的收率为91％。
(c)脱水反应，用1:1的环己烷和甲苯作为溶剂，配制中间产物D-7的溶液，溶液浓度为20％，并加入到回流分水装置中，继续加入酸性脱水剂对甲苯磺酸，中间产物D-7与酸性催化剂的摩尔比为1:0.03，反应温度为90℃，得到中间产物E-7，并对中间产物E-7进行纯化处理，得到中间产物E-7的收率为90.5％。
(d)加氢反应，用1:1的甲苯和乙醇作为溶剂，配制中间产物E-7的溶液，溶液浓度为30％，并加入高压加氢釜中，继续加入加氢催化剂，中间产物E-7与加氢催化剂的重量比为100:0.05，得到化合物7，并对化合物7进行纯化处理，得到化合物7的收率为85％.
采用气相色谱仪检测并解析化合物7及加氢掉氟杂质的结构，检测到化合物7的纯度为98.3％，掉氟0.1％。
实施例4
本实施例中，液晶单体A为式(10)的化合物。
本实施例化合物10选用原料B-1和原料C-10制备。具体地，用原料B-1制备格氏试剂，与原料C-10发生格氏反应，构建化合物10的主体骨架，之后经脱水反应、加氢反应，制备得到化合物10。
具体制备方法包括以下步骤：
(a)制备格氏试剂，用丁醚为溶剂，配制原料B-1的溶液，溶液浓度为50％，将原料B-1的溶液滴入金属镁中，原料B-1与镁的摩尔比为1:1.1。并加入副催化剂无水氯化锂，副催化剂与镁的摩尔比为0.2:1，采用碘引发反应，于35℃反应制得格氏试剂体系。
(b)格氏反应，用四氢呋喃为溶剂，配制原料C-10的溶液，溶液浓度为50％，将原料C-10的溶液滴加到步骤(a)中的格氏试剂体系中，原料C-10与原料B-1的摩尔比为1:1，得到中间产物D-10，并对中间产物D-10进行纯化处理，得到的中间产物D-10的收率为96％。
(c)脱水反应，用甲苯为溶剂，配制中间产物D-10的溶液，溶液浓度为20％，并加入到回流分水装置中，继续加入酸性脱水剂硫酸氢钾，中间产物D-10与酸性催化剂的摩尔比为1:0.05，反应温度为80℃，得到中间产物E-10，并对中间产物E-10进行纯化处理，得到中间产物E-10的收率为96.5％。
(d)加氢反应，用乙酸乙酯为溶剂，配制中间产物E-10的溶液，溶液浓度为30％，并加入高压加氢釜中，继续加入加氢催化剂手性金属钯催化剂，中间产物E-10与加氢催化剂的重量比为100:0.07，反应温度120℃，压力0.3Mpa，得到化合物10，并对化合物10进行纯化处理，得到化合物10的收率为98％.
采用气相色谱仪检测并解析化合物10及加氢掉氟杂质的结构，检测到化合物10的纯度为99.9％，掉氟0.025％。
对比例2
采用传统方法制备化合物10，具体包括以下步骤：
(a)制备格氏试剂，用乙醚为溶剂，配制原料B-1的溶液，溶液浓度为50％，将原料B-1的溶液滴入金属镁中，原料B-1与镁的摩尔比为1:1.1。采用碘引发反应，于35℃反应制得格氏试剂体系。
(b)格氏反应，用四氢呋喃为溶剂，配制原料C-10的溶液，溶液浓度为50％，将原料C-10的溶液滴加到步骤(a)中的格氏试剂体系中，原料C-10与原料B-1的摩尔比为1:1，得到中间产物D-10，并对中间产物D-10进行纯化处理，得到的中间产物D-10的收率为86％。
(c)脱水反应，用甲本为溶剂，配制中间产物D-10的溶液，溶液浓度为20％，并加入到回流分水装置中，继续加入酸性脱水剂硫酸氢钾，中间产物D-10与酸性催化剂的摩尔比为1:0.05，反应温度为80℃，得到中间产物E-10，并对中间产物E-10进行纯化处理，得到中间产物E-10的收率为89.5％。
(d)加氢反应，用乙酸乙酯为溶剂，配制中间产物E-10的溶液，溶液浓度为30％，并加入高压加氢釜中，继续加入加氢催化剂，中间产物E-10与加氢催化剂的重量比为100:0.07，反应温度120℃，压力0.3Mpa，得到化合物10，并对化合物10进行纯化处理，得到化合物10的收率为90％。
采用气相色谱仪检测并解析化合物10及加氢掉氟杂质的结构，检测到化合物10的纯度为98.2％，掉氟0.12％。
实施例5
本实施例中，液晶单体A为式(12)的化合物。
本实施例化合物12选用原料B-2和原料C-12制备。具体地，用原料B-2制备格氏试剂，与原料C-12发生格氏反应，构建化合物12的主体骨架，之后经脱水反应、加氢反应，制备得到化合物12。
具体制备方法包括以下步骤：
(a)制备格氏试剂，用甲醚为溶剂，配制原料B-2的溶液，溶液浓度为50％，将原料B-2的溶液滴入金属镁中，原料B-2与镁的摩尔比为1:1。并加入副催化剂四氯化钛，副催化剂与镁的摩尔比为0.01:1，采用碘引发反应，于60℃反应制得格氏试剂体系。
(b)格氏反应，用乙醚为溶剂，配制原料C-12的溶液，溶液浓度为50％，将原料C-12的溶液滴加到步骤(a)中的格氏试剂体系中，原料C-12与原料B-2的摩尔比为1:1.2，得到中间产物D-12，并对中间产物D-12进行纯化处理，得到的中间产物D-12的收率为96％。
(c)脱水反应，用甲基环己烷为溶剂，配制中间产物D-12的溶液，溶液浓度为30％，并加入到回流分水装置中，继续加入酸性脱水剂强酸性离子树脂，中间产物D-12与酸性催化剂的摩尔比为1:0.01，反应温度为84℃，得到中间产物E-12，并对中间产物E-12进行纯化处理，得到中间产物E-12的收率为96.2％。
(d)加氢反应，用四氢呋喃为溶剂，配制中间产物E-12的溶液，溶液浓度为30％，并加入高压加氢釜中，继续加入加氢催化剂手性金属钯催化剂，中间产物E-12与加氢催化剂的重量比为100:0.04，反应温度60℃，压力0.5Mpa，得到化合物12，并对化合物12进行纯化处理，得到化合物12的收率为98.5％.
采用气相色谱仪检测并解析化合物12及加氢掉氟杂质的结构，检测到化合物12的纯度为99.8％，掉氟0.013％。
实施例6
本实施例中，液晶单体A为式(20)的化合物。
本实施例化合物20选用原料B-3和原料C-20制备。具体地，用原料B-3制备格氏试剂，与原料C-20发生格氏反应，构建化合物20的主体骨架，之后经脱水反应、加氢反应，制备得到化合物20。
具体制备方法包括以下步骤：
(a)制备格氏试剂，用1,4-二氧六环为溶剂，配制原料B-3的溶液，溶液浓度为50％，将原料B-3的溶液滴入金属镁中，原料B-3与镁的摩尔比为1:1.2。并加入副催化剂四氯化钛，副催化剂与镁的摩尔比为0.1:1，采用碘引发反应，于40℃反应制得格氏试剂体系。
(b)格氏反应，用1,4-二氧六环为溶剂，配制原料C-20的溶液，溶液浓度为50％，将原料C-20的溶液滴加到步骤(a)中的格氏试剂体系中，原料C-20与原料B-3的摩尔比为1:1.2，得到中间产物D-20，并对中间产物D-20进行纯化处理，得到的中间产物D-20的收率为97％。
(c)脱水反应，用甲苯为溶剂，配制中间产物D-20的溶液，溶液浓度为20％，并加入到回流分水装置中，继续加入酸性脱水剂强酸性离子树脂，中间产物D-20与酸性催化剂的摩尔比为1:0.08，反应温度为95℃，得到中间产物E-20，并对中间产物E-20进行纯化处理，得到中间产物E-20的收率为98％。
(d)加氢反应，用甲苯为溶剂，配制中间产物E-20的溶液，溶液浓度为30％，并加入高压加氢釜中，继续加入加氢催化剂手性金属钯催化剂，中间产物E-20与加氢催化剂的重量比为100:0.06，反应温度60℃，压力0.4Mpa，得到化合物20，并对化合物20进行纯化处理，得到化合物20的收率为99％.
采用气相色谱仪检测并解析化合物20及加氢掉氟杂质的结构，检测到化合物20的纯度为99.92％，掉氟0.008％。
实施例7
本实施例中，液晶单体A为式(23)的化合物。
本实施例化合物23选用原料B-4和原料C-23制备。具体地，用原料B-4制备格氏试剂，与原料C-23发生格氏反应，构建化合物23的主体骨架，之后经脱水反应、加氢反应，制备得到化合物23。
具体制备方法包括以下步骤：
(a)制备格氏试剂，用甲醚为溶剂，配制原料B-4的溶液，溶液浓度为40％，将原料B-4的溶液滴入金属镁中，原料B-4与镁的摩尔比为1:1.15。采用碘引发反应，并加入副催化剂四氯化钛，副催化剂与镁的摩尔比为0.05:1，于35℃反应制得格氏试剂体系。
(b)格氏反应，用乙醚为溶剂，配制原料C-23的溶液，溶液浓度为30％，将原料C-23的溶液滴加到步骤(a)中的格氏试剂体系中，原料C-23与原料B-4的摩尔比为1:1.2，得到中间产物D-23，并对中间产物D-23进行纯化处理，得到的中间产物D-23的收率为96.2％。
(c)脱水反应，用甲苯为溶剂，配制中间产物D-23的溶液，溶液浓度为40％，并加入到回流分水装置中，继续加入酸性脱水剂硫酸高铈，中间产物D-23与酸性催化剂的摩尔比为1:0.08，反应温度为100℃，得到中间产物E-23，并对中间产物E-23进行纯化处理，得到中间产物E-23的收率为97.8％。
(d)加氢反应，用四氢呋喃为溶剂，配制中间产物E-23的溶液，溶液浓度为35％，并加入高压加氢釜中，继续加入加氢催化剂手性金属钯催化剂，中间产物E-23与加氢催化剂的重量比为100:0.1，反应温度70℃，压力0.6Mpa，得到化合物23，并对化合物23进行纯化处理，得到化合物23的收率为97.5％.
采用气相色谱仪检测并解析化合物23及加氢掉氟杂质的结构，检测到化合物23的纯度为99.91％，掉氟0.006％。
实施例8
本实施例中，液晶单体A为式(25)的化合物。
本实施例化合物25选用原料B-4和原料C-20制备。具体地，用原料B-4制备格氏试剂，与原料C-20发生格氏反应，构建化合物25的主体骨架，之后经脱水反应、加氢反应，制备得到化合物25。
具体制备方法包括以下步骤：
(a)制备格氏试剂，用甲醚为溶剂，配制原料B-4的溶液，溶液浓度为40％，将原料B-4的溶液滴入金属镁中，原料B-4与镁的摩尔比为1:1.2。并加入副催化剂四氯化钛，副催化剂与镁的摩尔比为0.06:1，采用碘引发反应，于55℃反应制得格氏试剂体系。
(b)格氏反应，用乙醚为溶剂，配制原料C-20的溶液，溶液浓度为30％，将原料C-20的溶液滴加到步骤(a)中的格氏试剂体系中，原料C-20与原料B-4的摩尔比为1:1.2，得到中间产物D-25，并对中间产物D-25进行纯化处理，得到的中间产物D-25的收率为97.8％。
(c)脱水反应，用甲苯为溶剂，配制中间产物D-25的溶液，溶液浓度为40％，并加入到回流分水装置中，继续加入酸性脱水剂硫酸高铈，中间产物D-25与酸性催化剂的摩尔比为1:0.08，反应温度为95℃，得到中间产物E-25，并对中间产物E-25进行纯化处理，得到中间产物E-25的收率为97.4％。
(d)加氢反应，用异丙醇为溶剂，配制中间产物E-25的溶液，溶液浓度为35％，并加入高压加氢釜中，继续加入加氢催化剂手性金属钯催化剂，中间产物E-25与加氢催化剂的重量比为100:0.1，反应温度85℃，压力0.7Mpa，得到化合物25，并对化合物25进行纯化处理，得到化合物25的收率为97.1％.
采用气相色谱仪检测并解析化合物25及加氢掉氟杂质的结构，检测到化合物25的纯度为99.8％，掉氟0.014％。
实施例9
本实施例中，液晶单体A为式(28)的化合物。
本实施例化合物28选用原料B-2和原料C-28制备。具体地，用原料B-2制备格氏试剂，与原料C-28发生格氏反应，构建化合物28的主体骨架，之后经脱水反应、加氢反应，制备得到化合物28。
具体制备方法包括以下步骤：
(a)制备格氏试剂，用四氢呋喃为溶剂，配制原料B-2的溶液，溶液浓度为50％，将原料B-2的溶液滴入金属镁中，原料B-2与镁的摩尔比为1:1.12。并加入副催化剂无水氯化锂，副催化剂与镁的摩尔比为0.05:1，采用碘引发反应，于50℃反应制得格氏试剂体系。
(b)格氏反应，用四氢呋喃为溶剂，配制原料C-28的溶液，溶液浓度为30％，将原料C-28的溶液滴加到步骤(a)中的格氏试剂体系中，原料C-28与原料B-2的摩尔比为1:1.2，得到中间产物D-28，并对中间产物D-28进行纯化处理，得到的中间产物D-28的收率为96.8％。
(c)脱水反应，用环己烷为溶剂，配制中间产物D-28的溶液，溶液浓度为40％，并加入到回流分水装置中，继续加入酸性脱水剂强酸性离子树脂，中间产物D-28与酸性催化剂的摩尔比为1:0.04，反应温度为100℃，得到中间产物E-28，并对中间产物E-28进行纯化处理，得到中间产物E-28的收率为95.1％。
(d)加氢反应，用异丙醇为溶剂，配制中间产物E-28的溶液，溶液浓度为30％，并加入高压加氢釜中，继续加入加氢催化剂手性金属钯催化剂，中间产物E-28与加氢催化剂的重量比为100:0.08，反应温度40℃，压力0.8Mpa，得到化合物28，并对化合物28进行纯化处理，得到化合物28的收率为99％。
采用气相色谱仪检测并解析化合物28及加氢掉氟杂质的结构，检测到化合物28的纯度为99.91％，掉氟0.012％。
实施例10
本实施例中，液晶单体A为式(34)的化合物。
本实施例化合物34选用原料B-3和原料C-34制备。具体地，用原料B-3制备格氏试剂，与原料C-34发生格氏反应，构建化合物34的主体骨架，之后经脱水反应、加氢反应，制备得到化合物34。
具体制备方法包括以下步骤：
(a)制备格氏试剂，用甲醚为溶剂，配制原料B-3的溶液，溶液浓度为20％，将原料B-3的溶液滴入金属镁中，原料B-3与镁的摩尔比为1:1.2。采用碘引发反应，并加入副催化剂四氯化钛，副催化剂与镁的摩尔比为0.08:1，于40℃反应制得格氏试剂体系。
(b)格氏反应，用乙醚为溶剂，配制原料C-34的溶液，溶液浓度为30％，将原料C-34的溶液滴加到步骤(a)中的格氏试剂体系中，原料C-34与原料B-3的摩尔比为1:1.2，得到中间产物D-34，并对中间产物D-34进行纯化处理，得到的中间产物D-34的收率为96.4％。
(c)脱水反应，用甲苯为溶剂，配制中间产物D-34的溶液，溶液浓度为40％，并加入到回流分水装置中，继续加入酸性脱水剂硫酸高铈，中间产物D-34与酸性催化剂的摩尔比为1:0.1，反应温度为110℃，得到中间产物E-34，并对中间产物E-34进行纯化处理，得到中间产物E-34的收率为97.7％。
(d)加氢反应，用四氢呋喃为溶剂，配制中间产物E-34的溶液，溶液浓度为40％，并加入高压加氢釜中，继续加入加氢催化剂手性金属钯催化剂，中间产物E-34与加氢催化剂的重量比为100:0.1，反应温度65℃，压力0.6Mpa，得到化合物34，并对化合物34进行纯化处理，得到化合物34的收率为97.6％。
采用气相色谱仪检测并解析化合物34及加氢掉氟杂质的结构，检测到化合物34的纯度为99.9％，掉氟0.01％。
对比例3
化合物34采用传统方法制备，具体包括以下步骤：
(a)制备格氏试剂，用甲醚为溶剂，配制原料B-3的溶液，溶液浓度为20％，将原料B-3的溶液滴入金属镁中，原料B-3与镁的摩尔比为1:1.2。采用碘引发反应，于40℃反应制得格氏试剂体系。
(b)格氏反应，用乙醚为溶剂，配制原料C-34的溶液，溶液浓度为30％，将原料C-34的溶液滴加到步骤(a)中的格氏试剂体系中，原料C-34与原料B-3的摩尔比为1:1.2，得到中间产物D-34，并对中间产物D-34进行纯化处理，得到的中间产物D-34的收率为85％。
(c)脱水反应，用甲苯为溶剂，配制中间产物D-34的溶液，溶液浓度为40％，并加入到回流分水装置中，继续加入酸性脱水剂硫酸高铈，中间产物D-34与酸性催化剂的摩尔比为1:0.1，反应温度为110℃，得到中间产物E-34，并对中间产物E-34进行纯化处理，得到中间产物E-7的收率为91.2％。
(d)加氢反应，用四氢呋喃为溶剂，配制中间产物E-34的溶液，溶液浓度为40％，并加入高压加氢釜中，继续加入加氢催化剂手性金属钯催化剂，中间产物E-34与加氢催化剂的重量比为100:0.1，反应温度65℃，压力0.6Mpa，得到化合物34，并对化合物34进行纯化处理，得到化合物34的收率为91％.
采用气相色谱仪检测并解析化合物34及加氢掉氟杂质的结构，检测到化合物34的纯度为96.4％，掉氟0.285％。
实施例11
本实施例中，液晶单体A为式(37)的化合物。
本实施例的化合物37选用原料B-4和原料C-7制备。具体地，用原料B-4制备格氏试剂，与原料C-7发生格氏反应，构建化合物37的主体骨架，之后经脱水反应、加氢反应，制备得到化合物37。
具体制备方法包括以下步骤：
(a)制备格氏试剂，用乙醚为溶剂，配制原料B-4的溶液，溶液浓度为30％，将原料B-4的溶液滴入金属镁中，原料B-4与镁的摩尔比为1:1.2。采用碘引发反应，并加入副催化剂四氯化钛，副催化剂与镁的摩尔比为0.1:1，于60℃反应制得格氏试剂体系。
(b)格氏反应，用甲苯为溶剂，配制原料C-7的溶液，溶液浓度为40％，将原料C-7的溶液滴加到步骤(a)中的格氏试剂体系中，原料C-7与原料B-4的摩尔比为1:1.2，得到中间产物D-37，并对中间产物D-37进行纯化处理，得到的中间产物D-37的收率为96.7％。
(c)脱水反应，用甲苯为溶剂，配制中间产物D-37的溶液，溶液浓度为30％，并加入到回流分水装置中，继续加入酸性脱水剂硫酸高铈，中间产物D-37与酸性催化剂的摩尔比为1:0.08，反应温度为105℃，得到中间产物E-37，并对中间产物E-37进行纯化处理，得到中间产物E-37的收率为96.8％。
(d)加氢反应，用四氢呋喃为溶剂，配制中间产物E-37的溶液，溶液浓度为40％，并加入高压加氢釜中，继续加入加氢催化剂手性金属钯催化剂，中间产物E-37与加氢催化剂的重量比为100:0.1，反应温度75℃，压力0.9Mpa，得到化合物37，并对化合物37进行纯化处理，得到化合物37的收率为97.2％。
采用气相色谱仪检测并解析化合物37及加氢掉氟杂质的结构，检测到化合物37的纯度为99.8％，掉氟0.014％。
实施例12
本实施例中，液晶单体A为式(40)的化合物。
本实施例的化合物40的选用原料B-4和原料C-10制备。具体地，用原料B-4制备格氏试剂，与原料C-10发生格氏反应，构建化合物40的主体骨架，之后经脱水反应、加氢反应，制备得到化合物40。
具体制备方法包括以下步骤：
(a)制备格氏试剂，用甲醚为溶剂，配制原料B-4的溶液，溶液浓度为30％，将原料B-4的溶液滴入金属镁中，原料B-4与镁的摩尔比为1:1.2。并加入副催化剂四氯化钛，副催化剂与镁的摩尔比为0.1:1，采用碘引发反应，于50℃反应制得格氏试剂体系。
(b)格氏反应，用乙醚为溶剂，配制原料C-10的溶液，溶液浓度为40％，将原料C-10的溶液滴加到步骤(a)中的格氏试剂体系中，原料C-10与原料B-4的摩尔比为1:1.2，得到中间产物D-40，并对中间产物D-40进行纯化处理，得到的中间产物D-40的收率为96.7％。
(c)脱水反应，用甲苯为溶剂，配制中间产物D-40的溶液，溶液浓度为30％，并加入到回流分水装置中，继续加入酸性脱水剂硫酸高铈，中间产物D-40与酸性催化剂的摩尔比为1:0.1，反应温度为102℃，得到中间产物E-40，并对中间产物E-40进行纯化处理，得到中间产物E-40的收率为97.7％。
(d)加氢反应，用四氢呋喃为溶剂，配制中间产物E-40的溶液，溶液浓度为40％，并加入高压加氢釜中，继续加入加氢催化剂手性金属钯催化剂，中间产物E-40与加氢催化剂的重量比为100:0.1，反应温度90℃，压力1Mpa，得到化合物40，并对化合物40进行纯化处理，得到化合物40的收率为98.3％。
采用气相色谱仪检测并解析化合物40及加氢掉氟杂质的结构，检测到化合物40的纯度为99.95％，掉氟0.012％。
对比例4
化合物40采用传统方法制备，具体包括以下步骤：
(a)制备格氏试剂，用甲醚为溶剂，配制原料B-4的溶液，溶液浓度为30％，将原料B-4的溶液滴入金属镁中，原料B-4与镁的摩尔比为1:1.2。采用碘引发反应，于50℃反应制得格氏试剂体系。
(b)格氏反应，用乙醚为溶剂，配制原料C-10的溶液，溶液浓度为40％，将原料C-10的溶液滴加到步骤(a)中的格氏试剂体系中，原料C-10与原料B-4的摩尔比为1:1.2，得到中间产物D-40，并对中间产物D-40进行纯化处理，得到的中间产物D-40的收率为90.9％。
(c)脱水反应，用甲苯为溶剂，配制中间产物D-40的溶液，溶液浓度为30％，并加入到回流分水装置中，继续加入酸性脱水剂硫酸高铈，中间产物D-40与酸性催化剂的摩尔比为1:0.01，反应温度为102℃，得到中间产物E-40，并对中间产物E-40进行纯化处理，得到中间产物E-40的收率为91.5％。
(d)加氢反应，用四氢呋喃为溶剂，配制中间产物E-40的溶液，溶液浓度为40％，并加入高压加氢釜中，继续加入加氢催化剂，中间产物E-40与加氢催化剂的重量比为100:0.1，反应温度90℃，压力1Mpa，得到化合物40，并对化合物40进行纯化处理，得到化合物40的收率为90.2％。
采用气相色谱仪检测并解析化合物40及加氢掉氟杂质的结构，检测到化合物40的纯度为98.68％，掉氟0.195％。
通过实施例和对比例对制备的同种化合物进行参数的检测与解析，将采用本发明的制备方法与传统制备方法制备的化合物相比较，可以看出，采用本发明制备的化合物在纯度上有了大幅提高，且掉氟现象基本消失，从而实现了简化工艺步骤、提高化合物纯度、降低生产成本的目的。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种环己基多氟苯类液晶单体的制备方法，其特征在于，所述液晶单体为具有如下通式的液晶单体A，
其中，
R1为C1～C9的直链烷基或反式C1～C9的直链烷基环己基，
R2为C1～C9的直链烷基、C1～C9的直链烷氧基、F、Cl、Br或I；
所述液晶单体A的制备方法具体包括以下步骤：
(a)制备格氏试剂，配制原料B的溶液，将原料B的溶液滴入金属镁中，采用碘引发反应，于30～60℃反应制得格氏试剂体系；
所述原料B的通式如下，
其中，R2为C1～C9的直链烷基、C1～C9的直链烷氧基、F、Cl、Br或I；
(b)格氏反应，配制原料C的溶液，将原料C的溶液滴加到步骤(a)制备的格氏试剂体系中，得到中间产物D，并对中间产物D进行纯化处理；
所述原料C的通式如下，
其中，R1为C1～C9的直链烷基或反式C1～C9的直链烷基环己基，
(c)脱水反应，配制中间产物D的溶液，并加入到反应容器中，继续加入酸性脱水剂，反应温度为80～110℃，得到中间产物E，并对中间产物E进行纯化处理；
(d)加氢反应，配制中间产物E的溶液，并加入高压加氢釜中，继续加入加氢催化剂，反应温度20～120℃，压力0.1～1.0Mpa，得到液晶单体A，并对液晶单体A进行纯化处理。
2.根据权利要求1所述的一种环己基多氟苯液晶单体的制备方法，其特征在于：所述步骤(a)中，原料B的溶液采用醚类溶剂制备，所述原料B与镁的摩尔比为1:1～1:1.2。
3.根据权利要求2所述的一种环己基多氟苯液晶单体的制备方法，其特征在于：所述步骤(a)中，还加入副催化剂，所述副催化剂为无水氯化锂、无水氯化铈或四氯化钛的其中一种或多种组合。
4.根据权利要求3所述的一种环己基多氟苯液晶单体的制备方法，其特征在于：所述步骤(a)中，副催化剂与镁的摩尔比为0.01:1～1:1。
5.根据权利要求1所述的一种环己基多氟苯液晶单体的制备方法，其特征在于：所述步骤(b)中，原料C的溶液采用溶剂制备，溶剂为乙醚、甲苯或四氢呋喃中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的一种环己基多氟苯液晶单体的制备方法，其特征在于：所述步骤(b)中，原料C与原料B的摩尔比为1:1～1:1.2。
7.根据权利要求1所述的一种环己基多氟苯液晶单体的制备方法，其特征在于：所述步骤(c)中，中间产物D的溶液采用溶剂制备，溶剂为甲苯、环己烷或甲基环己烷中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的一种环己基多氟苯液晶单体的制备方法，其特征在于：所述步骤(c)中，酸性脱水剂为对甲苯磺酸、硫酸氢钾、硫酸高铈或强酸性离子树脂中的至少一种，所述中间产物D与酸性脱水剂的摩尔比为1:0.01～1:0.1。
9.根据权利要求1所述的一种环己基多氟苯液晶单体的制备方法，其特征在于：所述步骤(d)中，中间产物E的溶液采用溶剂制备，溶剂为乙酸乙酯、甲苯、四氢呋喃、乙醇或异丙醇中至少一种。
10.根据权利要求9所述的一种环己基多氟苯液晶单体的制备方法，其特征在于：所述步骤(d)中，加氢催化剂为手性金属钯催化剂，所述中间产物E与加氢催化剂的重量比为100:0.01～100:0.1。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201124 |
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