CN114394903A - 全氟烷基取代苯胺的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了全氟烷基取代苯胺的合成方法。具体地，本发明公开了一种如式(I)所示的全氟烷基取代苯胺的合成方法，其使用氯化铵等作为催化剂，将如式(II)所示的化合物与2‑溴七氟丙烷混合反应制备得到全氟烷基取代苯胺。本发明的合成方法以价格相对便宜的2‑溴七氟丙烷为原料，以较高产率制备全氟烷基取代苯胺，适合工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及有机合成技术领域，具体涉及一种全氟烷基取代苯胺的合成方法。
背景技术
全氟烷基取代苯胺是制备农业化学品的重要中间体，例如CAS号为1207727-04-5的溴虫氟苯双酰胺。
JP201215363A公开了一种在反应引发剂和碱的存在下通过全氟异丙基碘化物与苯胺反应生产全氟异丙基苯胺的方法。实施例公开了具有两个分开的液相(水相和由有机溶剂形成的相)的反应混合物，反应过程需控制体系pH4.9～5.0，收率可达到85％。
WO2020169768A公开了一种在催化剂作用下通过全氟异丙基碘化物与苯胺反应生产全氟异丙基苯胺的方法。实施例中使用催化剂锌/磷酸钾/硝酸镍/DPEPhos，收率可达到77％。
以上两个方法使用到价格昂贵的全氟异丙基碘化物或配体，不宜于工业化生产。
IN201611011512A公开了一种在反应引发剂和碱的存在下通过全氟异丙基溴化物与苯胺反应生产全氟异丙基苯胺及其盐的方法。实施例仅公开了具有两个分开的液相(水相和由有机溶剂形成的相)的反应混合物，使用催化剂四丁基硫酸氢胺，收率可达到83％。
CN111032617A公开了一种在连二亚硫酸钠存在下、在溶剂和在催化剂的存在下，苯胺与2-溴七氟丙烷反应合成全氟异丙基苯胺的方法，且反应混合物仅具有一个液相。溶剂优选乙腈，催化剂选自乙酸，硫酸，硫酸氢钠，四丁基硫酸氢铵及其混合物，收率78％。
以上两种方法使用了价格便宜的全氟异丙基溴化物，可用于工业化生产，但产率相对较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有全氟烷基取代苯胺合成方法中存在的原料昂贵和产率低的问题，提供一种全氟烷基取代苯胺的合成方法。本发明的合成方法以价格相对便宜的2-溴七氟丙烷为原料以较高产率制备全氟烷基取代苯胺，适合工业化生产。
本发明是通过以下方法来解决上述技术问题的。
本发明提供一种如式(I)所示的全氟烷基取代苯胺的合成方法，其包括以下步骤：
在溶剂中，在引发剂和催化剂作用下，将如式(II)所示的化合物与2-溴七氟丙烷反应，得到如式(I)所示的化合物即可；
其中R为CF3或甲基；
所述催化剂为氯化铵、硫酸铵、磷酸铵、三乙胺盐酸盐和二乙胺盐酸盐的一种或多种。
所述合成方法中，所述反应较佳地在保护气体保护下进行，所述的保护气体可为氮气或稀有气体，例如氮气。
所述合成方法中，所述反应较佳地在密闭容器中进行，例如在压力釜中进行。
所述合成方法中，所述溶剂可为腈类溶剂、醚类溶剂、酮类溶剂、醇类溶剂、胺类溶剂和水的一种或多种。
所述腈类溶剂可为本领域常规，例如为乙腈和/或苯腈。
所述醚类溶剂可为本领域常规，例如为乙二醇二甲醚。
所述酮类溶剂可为本领域常规，例如为N-甲基吡咯烷酮和/或1,3-二甲基-2-咪唑啉酮。
所述醇类溶剂可为本领域常规，例如为甲醇。
所述胺类溶剂可为本领域常规，例如为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺和六甲基磷酰三胺的一种或多种。
所述合成方法中，所述溶剂可为乙腈、苯腈、乙二醇二甲醚、N-甲基吡咯烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、甲醇、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、六甲基磷酰三胺和水的一种或多种。
在本发明某一实施方案中，所述溶剂可为腈类溶剂和/或水，例如乙腈和/或水，又例如乙腈。
所述合成方法中，所述引发剂可为本领域此类反应中常规使用的引发剂。在本发明某一实施方案中，所述引发剂可为连二亚硫酸钠。
在本发明某一实施方案中，所述催化剂可为氯化铵。
在本发明某一实施方案中，所述如式(II)所示的化合物可为
所述合成方法中，所述反应的温度可为本领域此类反应中的常规温度，例如为50～150℃，较佳地为60～125℃。
所述合成方法中，所述溶剂的用量可为本领域此类反应常规的用量。在本发明某一实施方案中，所述溶剂与式(II)所示的化合物的质量比值为0.1～50，优选为0.5～10，优选为2～4。
所述合成方法中，所述2-溴七氟丙烷与所述如式(II)所示的化合物的物质的量的比值较佳地为0.1～10，优选为0.3～3。
在本发明某一实施方案中，所述2-溴七氟丙烷与所述如式(II)所示的化合物的物质的量的比值为0.3～0.6，例如0.49。
在本发明某一实施方案中，所述2-溴七氟丙烷与如式(II)所示的化合物的物质的量的比值为1.5～3，优选为1.68～2.5，例如1.8。
所述合成方法中，所述引发剂与所述如式(II)所示的化合物的物质的量的比值较佳地为0.1～10，优选为0.5～10。
在本发明某一实施方案中，所述引发剂与所述如式(II)所示的化合物的物质的量的比值为0.5～1.2，优选为0.5～0.8，例如0.6。
在本发明某一实施方案中，所述引发剂与所述如式(II)所示的化合物的物质的量的比值为1～10，优选为1～2，例如1.2。
在本发明某一实施方案中，所述2-溴七氟丙烷与所述如式(II)所示的化合物的物质的量的比值为0.3～0.6，所述引发剂与所述如式(II)所示的化合物的物质的量的比值为0.5～1.2。
在本发明某一实施方案中，所述2-溴七氟丙烷与所述如式(II)所示的化合物的物质的量的比值为1.5～3，所述引发剂与所述如式(II)所示的化合物的物质的量的比值为1～2。
所述的合成方法中，所述反应的时间为使如式(II)所示的化合物或2-溴七氟丙烷中较低物质的量的化合物反应完全的时间，例如5～15h。
在本发明某一实施方案中，所述反应的加料顺序为依次加入所述溶剂、所述如式(II)所示的化合物、所述引发剂、所述催化剂和所述2-溴七氟丙烷。
在本发明某一实施方案中，所述反应中，所述溶剂、所述如式(II)所示的化合物、所述引发剂和所述催化剂预冷后再与2-溴七氟丙烷反应；所述预冷处理的温度为-10～5℃。
本发明某一实施方案中，所述如式(I)所示的全氟烷基取代苯胺的合成方法包含以下步骤：在反应体系中依次加入所述溶剂、所述如式(II)所示的化合物、所述引发剂和所述催化剂，在前述保护气体存在下，经前述预冷后，再加入所述2-溴七氟丙烷，加毕，升温反应，所述升温后的温度为前述反应的温度。
所述合成方法中，所述反应结束后，可通过以下两种后处理方法进行后处理：
方法1包括：将反应液降温，与水混合，使盐溶解，静置分层，保留有机相，水层再用有机溶剂萃取，合并有机相；
方法2包括：将反应液降温后，过滤，用有机溶剂洗涤滤饼，收集滤液。
所述方法1和方法2中，所述的降温较佳地为降至室温，所述的室温可为15-30℃。
所述方法1和方法2中，所述的有机溶剂较佳地为前述反应的溶剂。
在不违背本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：本发明的合成方法以价格相对便宜的2-溴七氟丙烷为原料以较高产率制备全氟烷基取代苯胺适合工业化生产。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
实施例1
向1000ml压力釜中依次加入163.8g乙腈、42.5g邻氨基三氟甲苯(0.262mol)、62.3g连二亚硫酸钠(0.315mol)、2.8g氯化铵(0.052mol)，氮气置换，然后将釜内物料降温至-5℃，再将130.5g 2-溴七氟丙烷(0.522mol)通入至压力釜中，升温至60～70℃，反应15h。反应结束，降温至室温，加入400g水，搅拌至盐全溶，静置分层，分去水层，水层再用100g乙酸乙酯萃取，合并有机相(目标产物含量18.75％，0.254mol)，收率97.0％(基于邻氨基三氟甲苯)。
1H-NMR(CDCl3)：δ＝7.65(s,1H)，7.49(d,J＝8.9Hz,1H)，6.82(d,J＝8.8Hz,1H)，4.48(s,2H)。
实施例2
向1000ml压力釜中依次加入163.8g乙腈、42.5g邻氨基三氟甲苯(0.262mol)、62.3g连二亚硫酸钠(0.315mol)、2.8g氯化铵(0.052mol)，氮气置换，然后将釜内物料降温至-5℃，再将117.5g 2-溴七氟丙烷(0.472mol)通入至压力釜中，升温至60～70℃，反应15h。反应结束，降温至室温，加入400g水，搅拌至盐全溶，静置分层，分去水层，水层再用100g乙酸乙酯萃取，合并有机相(含量18.80％，0.256mol)，收率97.9％(基于邻氨基三氟甲苯)。
实施例3
向1000ml压力釜中依次加入163.8g乙腈、42.5g邻氨基三氟甲苯(0.262mol)、62.3g连二亚硫酸钠(0.315mol)、2.8g氯化铵(0.052mol)，氮气置换，然后将釜内物料降温至-5℃，再将109.6g 2-溴七氟丙烷(0.439mol)通入至压力釜中，升温至60～70℃，反应15h。反应结束，降温至室温，加入400g水，搅拌至盐全溶，静置分层，分去水层，水层再用100g乙酸乙酯萃取，合并有机相(含量16.96％，0.249mol)，收率95.0％(基于邻氨基三氟甲苯)。
实施例4
向1000ml压力釜中依次加入163.8g乙腈、42.5g邻氨基三氟甲苯(0.262mol)、62.3g连二亚硫酸钠(0.315mol)、2.8g氯化铵(0.052mol)，氮气置换，然后将釜内物料降温至-5℃，再将98.2g 2-溴七氟丙烷(0.394mol)通入至压力釜中，升温至60～70℃，反应15h。反应结束，降温至室温，加入400g水，搅拌至盐全溶，静置分层，分去水层，水层再用100g乙酸乙酯萃取，合并有机相(含量15.36％，0.231mol)，收率88.2％(基于邻氨基三氟甲苯)。
实施例5
向1000ml压力釜中依次加入278.0g乙腈、123.4g邻氨基三氟甲苯(0.764mol)、87.4g连二亚硫酸钠(0.458mol)、4.1g氯化铵(0.077mol)，氮气置换，然后将釜内物料降温至-5℃，再将94.1g 2-溴七氟丙烷(0.378mol)通入至压力釜中，升温至60～70℃，反应5h。反应结束，降温至室温，过滤，滤饼用150g乙腈洗涤，得到滤液(含量20.27％，0.339mol)，收率89.7％(基于2-溴七氟丙烷)。
实施例6
向1000ml压力釜中依次加入278.0g乙腈、123.4g邻氨基三氟甲苯(0.764mol)、87.4g连二亚硫酸钠(0.458mol)、4.1g氯化铵(0.077mol)，氮气置换，然后将釜内物料降温至-5℃，再将92.0g 2-溴七氟丙烷(0.369mol)通入至压力釜中，升温至80～90℃，反应5h。反应结束，降温至室温，过滤，滤饼用150g乙腈洗涤，得到滤液(含量20.89％，0.336mol)，收率91.1％(基于2-溴七氟丙烷)。
实施例7
向1000ml压力釜中依次加入278.0g乙腈、123.4g邻氨基三氟甲苯(0.764mol)、87.4g连二亚硫酸钠(0.458mol)、4.1g氯化铵(0.077mol)，氮气置换，然后将釜内物料降温至-5℃，再将91.5g 2-溴七氟丙烷(0.367mol)通入至压力釜中，升温至115～125℃，反应5h。反应结束，降温至室温，过滤，滤饼用150g乙腈洗涤，得到滤液(含量21.56％，0.338mol)，收率92.1％(基于2-溴七氟丙烷)。
实施例8
向1000ml压力釜中依次加入163.8g乙腈、42.5g邻氨基三氟甲苯(0.262mol)、62.3g连二亚硫酸钠(0.315mol)、2.8g氯化铵(0.052mol)，氮气置换，然后将釜内物料降温至-5℃，再将72.0g 2-溴七氟丙烷(0.289mol)通入至压力釜中，升温至60～70℃，反应15h。反应结束，降温至室温，加入400g水，搅拌至盐全溶，静置分层，分去水层，水层再用100g乙酸乙酯萃取，合并有机相(含量12.67％，0.180mol)，收率68.7％(基于邻氨基三氟甲苯)。
实施例9
向1000ml压力釜中依次加入163.8g乙腈、42.5g邻氨基三氟甲苯(0.262mol)、31.2g连二亚硫酸钠(0.158mol)、2.8g氯化铵(0.052mol)，氮气置换，然后将釜内物料降温至-5℃，再将130.5g 2-溴七氟丙烷(0.522mol)通入至压力釜中，升温至60～70℃，反应15h。反应结束，降温至室温，加入300g水，搅拌至盐全溶，静置分层，分去水层，水层再用100g乙酸乙酯萃取，合并有机相(含量16.80％，0.213mol)，收率81.3％(基于邻氨基三氟甲苯)。
实施例10
向1000ml压力釜中依次加入174.2g乙腈、45.2g邻氨基三氟甲苯(0.280mol)、58.6g连二亚硫酸钠(0.296mol)、2.7g氯化铵(0.051mol)，氮气置换，然后将釜内物料降温至-5℃，再将63.4g 2-溴七氟丙烷(0.254mol)通入至压力釜中，升温至60～70℃，反应5h。反应结束，降温至室温，加入300g水，搅拌至盐全溶，静置分层，分去水层，得到有机层(含量14.05％，0.165mol)，收率65.0％(基于2-溴七氟丙烷)。
实施例11
向1000ml压力釜中依次加入278.0g乙腈、123.4g邻氨基三氟甲苯(0.764mol)、87.4g连二亚硫酸钠(0.458mol)、4.1g氯化铵(0.077mol)，氮气置换，然后将釜内物料降温至-5℃，再将92.5g 2-溴七氟丙烷(0.371mol)通入至压力釜中，升温至50～55℃，反应5h。反应结束，降温至室温，过滤，滤饼用150g乙腈洗涤，得到滤液(含量17.95％，0.298mol)，收率80.3％(基于2-溴七氟丙烷)。
实施例12
向1000ml压力釜中依次加入278.0g乙腈、水30.9g、123.4g邻氨基三氟甲苯(0.764mol)、87.4g连二亚硫酸钠(0.458mol)、4.1g氯化铵(0.077mol)，氮气置换，然后将釜内物料降温至-5℃，再将94.1g 2-溴七氟丙烷(0.378mol)通入至压力釜中，升温至60～70℃，反应5h。反应结束，降温至室温，过滤，滤饼用150g乙腈洗涤，得到滤液(含量10.68％，0.182mol)，收率48.1％(基于2-溴七氟丙烷)。
实施例13
向1000ml压力釜中依次加入163.8g乙腈、42.5g邻氨基三氟甲苯(0.262mol)、62.3g连二亚硫酸钠(0.315mol)、6.87g硫酸铵(0.052mol)，氮气置换，然后将釜内物料降温至-5℃，再将130.5g 2-溴七氟丙烷(0.522mol)通入至压力釜中，升温至60～70℃，反应15h。反应结束，降温至室温，加入400g水，搅拌至盐全溶，静置分层，分去水层，水层再用100g乙酸乙酯萃取，合并有机相(目标产物含量18.72％，0.251mol)，收率95.9％(基于邻氨基三氟甲苯)。
实施例14
向1000ml压力釜中依次加入163.8g乙二醇二甲醚、42.5g邻氨基三氟甲苯(0.262mol)、62.3g连二亚硫酸钠(0.315mol)、2.8g氯化铵(0.052mol)，氮气置换，然后将釜内物料降温至-5℃，再将130.5g 2-溴七氟丙烷(0.522mol)通入至压力釜中，升温至60～70℃，反应15h。反应结束，降温至室温，加入400g水，搅拌至盐全溶，静置分层，分去水层，水层再用100g乙酸乙酯萃取，合并有机相(目标产物含量17.49％，0.237mol)，收率90.5％(基于邻氨基三氟甲苯)。
对比例1
向1000ml压力釜中依次加入163.8g乙腈、42.5g邻氨基三氟甲苯(0.262mol)、62.3g连二亚硫酸钠(0.315mol)、17.7g四丁基硫酸氢铵(0.052mol)，氮气置换，然后将釜内物料降温至-5℃，再将130.5g 2-溴七氟丙烷(0.522mol)通入至压力釜中，升温至60～70℃，反应15h。反应结束，降温至室温，加入400g水，搅拌至盐全溶，静置分层，分去水层，水层再用100g乙酸乙酯萃取，合并有机相(目标产物含量15.9％，0.216mol)，收率82.6％(基于邻氨基三氟甲苯)。
Claims (10)
1.一种如式(I)所示的全氟烷基取代苯胺的合成方法，其特征在于，其包括以下步骤：
在溶剂中，在引发剂和催化剂作用下，将如式(II)所示的化合物与2-溴七氟丙烷反应，得到如式(I)所示的化合物即可；
其中R为CF3或甲基；
所述催化剂为氯化铵、硫酸铵、磷酸铵、三乙胺盐酸盐和二乙胺盐酸盐的一种或多种。
2.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，其满足以下条件的一种或多种：
(1)所述反应在保护气体保护下进行，所述保护气体为氮气和/或稀有气体；
(2)所述溶剂为腈类溶剂、醚类溶剂、酮类溶剂、醇类溶剂、胺类溶剂和水的一种或多种；
(3)所述引发剂为连二亚硫酸钠；
(4)所述如式(II)所示的化合物为
(5)所述催化剂为氯化铵；
(6)所述反应温度为50～150℃；
(7)所述溶剂与式(II)所示的化合物的质量比值为0.1～50；
(8)所述2-溴七氟丙烷与所述如式(II)所示的化合物的物质的量的比值为0.1～10；
(9)所述引发剂与所述如式(II)所示的化合物的物质的量的比值为0.1～10。
3.如权利要求2所述的合成方法，其特征在于，其满足以下条件的一种或多种：
(1)所述腈类溶剂为乙腈和/或苯腈；
(2)所述醚类溶剂为乙二醇二甲醚；
(3)所述酮类溶剂为N-甲基吡咯烷酮和/或1,3-二甲基-2-咪唑啉酮；
(4)所述醇类溶剂为甲醇；
(5)所述胺类溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺和六甲基磷酰三胺的一种或多种；
(6)所述反应温度为60～125℃；
(7)所述溶剂与式(II)所示的化合物的质量比值为0.5～10，例如2～4；
(8)所述2-溴七氟丙烷与所述如式(II)所示的化合物的物质的量的比值为0.3～3；
(9)所述引发剂与所述如式(II)所示的化合物的物质的量的比值为0.5～10。
4.如权利要求3所述的合成方法，其特征在于，所述溶剂为乙腈、苯腈、乙二醇二甲醚、N-甲基吡咯烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、甲醇、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、六甲基磷酰三胺和水的一种或多种。
5.如权利要求4所述的合成方法，其特征在于，所述的溶剂为乙腈和/或水，例如乙腈。
6.如权利要求1～5任一项所述的合成方法，其特征在于，所述2-溴七氟丙烷与所述如式(II)所示的化合物的物质的量的比值为0.3～0.6，例如0.49；
和/或，所述引发剂与所述如式(II)所示的化合物的物质的量的比值为0.5～1.2，较佳地为0.5～0.8，例如0.6。
7.如权利要求1～5任一项所述的合成方法，其特征在于，所述2-溴七氟丙烷与如式(II)所示的化合物的物质的量的比值为1.5～3，优选为1.68～2.5，例如1.8；
和/或，所述引发剂与所述如式(II)所示的化合物的物质的量的比值为1～10，优选为1～2，例如1.2。
8.如权利要求1～7任一项所述的合成方法，其特征在于，所述反应的加料顺序为依次加入所述溶剂、所述如式(II)所示的化合物、所述引发剂、所述催化剂和所述2-溴七氟丙烷。
9.如权利要求1～8任一项所述的合成方法，其特征在于，所述溶剂、所述如式(II)所示的化合物、所述引发剂和所述催化剂预冷后再与2-溴七氟丙烷反应；所述预冷处理的温度为-10～5℃。
10.如权利要求9所述的合成方法，其特征在于，其包含以下步骤：在反应体系中依次加入所述溶剂、所述如式(II)所示的化合物、所述引发剂和所述催化剂，在保护气体存在下，经所述预冷后，再加入所述2-溴七氟丙烷，加毕，升温反应；所述保护气体为如权利要求2所述的保护气体。
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