CN114835558A - 一种2,3,5,6-四氟对苯二甲醇的制备工艺 - Google Patents
一种2,3,5,6-四氟对苯二甲醇的制备工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种2,3,5,6‑四氟对苯二甲醇的制备工艺,该制备工艺通过苯环上对位的氰基醇解合成酯化基团，然后再进行酯还原成羟基，将苯环上其他位置的取代基团进行氟化，得到2,3,5,6‑四氟对苯二甲醇；该制备工艺，生产工艺操作相对简单，进行的是醇解、还原、氟化等简单反应，反应生产周期短，反应稳定，有利于放大生产；并且无废气产生，减少尾气处理步骤；原料廉价易得，收率提高，有利于降低产品成本；产品与反应过程中生成的副产物和杂质容易提纯和分离，产品也无需通过复杂的提纯工艺就可除去杂质，能达到高纯度的实际应用标准，简化了产品制备流程，产品纯度高，能满足大规模应用的产量和质量上需要，因此适用于工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于有机合成领域，涉及一种2,3,5,6-四氟对苯二甲醇的制备工艺。
背景技术
2,3,5,6-四氟对苯二甲醇是一种有机合成的重要中间体，可以用于农药七氟菊酯及四氟苯菊酯的合成，新型涂层材料派瑞林粉的合成等。2,3,5,6-四氟对苯二甲醇价格比较昂贵，但有关合成2,3,5,6-四氟对苯二甲醇的文献报道很少，因此寻求2,3,5,6-四氟对苯二甲醇新的优化的合成方法具有重大意义。
专利GB2127013A，EP1247792B1，CN1458137A，WO2005035474等提供了2,3,5,6-四氟对苯二甲醇的合成方法。但均是以四氟对苯二甲酸及其衍生物，例如酰氯、醛、酯等进行合成及还原反应制备四氟对苯二甲醇。这类路线是目前应用最多的且已投入工业生产，但是存在四氟对苯二甲酸原料难得，合成过程产生大量废水废气，对环境不友好，原料活性大，反应存在一定危险性的缺点。
专利WO2002002504提供了一条合成新思路，先将四氟对苯二腈为原料还原成四氟对苯二甲胺，再利用亚硝酸钠进行重氮化反应后水解得到产物。该路线的还原反应条件苛刻，重氮化反应不好控制，副产物多，导致产物收率不高，因此还需继续优化。
中国专利CN106431833A提供了以四氟对苯二腈为原料，以甲醇为溶剂通入干燥的氯化氢气体制成四氟对苯二甲酸亚胺基酯，再通过水解制备四氟对苯二甲酸二甲酯，最后通过高压釜氢气还原制备四氟对苯二甲醇的制备路线。该路线成本低，路线短，但是也存在干燥氯化氢气体难得，反应过程会有大量氯化氢气体逸出，产生酸性废气，反应过后存在大量酸性废水难以处理的缺点。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种2,3,5,6-四氟对苯二甲醇的制备工艺,该制备工艺，生产工艺操作相对简单，反应生产周期短，反应稳定，无废气产生，有利于放大生产；原料廉价易得，收率提高，有利于降低产品成本；因此适用于工业化生产。
实现本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：
一种2,3,5,6-四氟对苯二甲醇的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
制备步骤S1：化合物1和酯化试剂反应，制备得到化合物2；
制备步骤S2：化合物2和还原试剂反应，制备得到化合物3；
制备步骤S3：化合物3与氟化试剂反应，制备得到2,3,5,6-四氟对苯二甲醇；
其中，化合物1的结构式为式I所示通式结构：
化合物2结构式为式II示通式结构：
化合物3构式为式III通式结构：
其中，X为卤素；R为饱和或不饱和、含直链或支链的C1-C30烃基中的一种；
其中制备步骤S1的反应式为式(1)所述：
其中制备步骤S2的反应式为式(2)所述：
其中制备步骤S3的反应式为式(3)所述：
进一步的，化合物1中X为F时，经过制备步骤S1和制备步骤S2即制得2,3,5,6-四氟对苯二甲醇。
进一步的，制备步骤S1中，酯化试剂为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、庚醇、辛醇、壬醇、癸醇中的至少一种。
进一步的，制备步骤S2中，还原试剂为硼氢化钠、氢化铝锂、硼氢化钾、氢气、锌粉、氯化亚锡中的至少一种。
进一步的，制备步骤S3，氟化试剂为氟化钠、氟化钾、氢氟酸、无水氟化氢中的至少一种。
进一步的，所述制备步骤S1中，反应温度为30-140℃，反应压力为0-2MPa，反应时间为3-18小时；
所述制备步骤S2中，反应温度为30-140℃，反应压力为0-2MPa，反应时间为3-18小时；
所述制备步骤S3中，反应温度为30-140℃，反应压力为0-2MPa，反应时间为3-18小时。
进一步的，制备步骤S1中化合物1和酯化试剂的摩尔比分别为1：(1-8)；制备步骤S2中化合物2和还原试剂的摩尔比分别为1：(1-8)；所述制备步骤S3中化合物3和氟化试剂的摩尔比分别为1：(1-8)。
进一步的，制备步骤S1中，化合物1与酯化试剂在反应溶剂A中反应，所述反应溶剂A为甲醇、乙醇、丙酮、四氢呋喃、乙酸乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、乙醚、乙腈、二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的一种或两种以上的组合物；
制备步骤S2中，化合物2和还原试剂在反应溶剂B中反应，所述反应溶剂B为甲醇、乙醇、丙酮、四氢呋喃、乙酸乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、乙醚、乙腈、二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的一种或两种以上的组合物；
制备步骤S3中，化合物3与氟化试剂在反应溶剂C中反应，所述反应溶剂C为甲醇、乙醇、丙酮、四氢呋喃、乙酸乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、乙醚、乙腈、二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的一种或两种以上的组合物。
进一步的，还包括如下制备步骤：
在干燥条件下，使用干燥密闭设备或在干燥气体吹扫下，将所得粗品的2,3,5,6-四氟对苯二甲醇溶于纯化溶剂中，然后进行重结晶、干燥，得到精制的2,3,5,6-四氟对苯二甲醇。
进一步的，所述纯化溶剂为甲醇、乙醇、丙酮、四氢呋喃、乙酸乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、乙醚、乙腈、二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的一种或两种以上的组合物
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明的2,3,5,6-四氟对苯二甲醇的制备工艺，通过苯环上对位的氰基醇解合成酯化基团，然后在进行酯还原成羟基，将苯环上其他位置的取代基团进行氟化，得到2,3,5,6-四氟对苯二甲醇；该制备工艺，生产工艺操作相对简单，进行的是醇解、还原、氟化等简单反应，反应生产周期短，反应稳定，有利于放大生产；并且无废气产生，减少尾气处理步骤；原料廉价易得，收率提高，有利于降低产品成本；因此适用于工业化生产。
本发明的制备方法得到的产品与反应过程中生成的副产物和杂质容易提纯和分离，产品也无需通过复杂的提纯工艺就可除去杂质能达到高纯度的实际应用标准，简化了产品制备流程，使产物收率高，产品纯度高，能满足大规模应用的产量和质量上需要。
具体实施方式
下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，本具体实施方式是通过部分非限定性的具体实施方式，用于更详细地说明本发明，但是，本发明不限定于以下的实施例，实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理；也就是说，以下所述仅仅是本发明的一部分优选实施例子，不能以此来限定本发明的权利范围，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明精神、原理和范围的前提下，本发明还可作出各种变化、改进和润饰，这些改进的额外特征可以单独或者以任意组合形式存在，这些变化、改进和润饰也应视为本发明的要求保护的发明范围之内。另外，本发明使用的原料一般均为普通市售产品，因此不需要对其来源做具体限定。
纯度是通过核磁纯度进行计算的：核磁分析测试，使用布鲁克(Bruker公司的AVANCE 400兆)核磁共振波谱仪。
本专利申请中提到的压力数值，如果无特殊说明，均指表压，表压指总绝对压力超过周围大气压力之数或液体中某一点高出大气压力的那部分压力。
产率，以实际的产品质量与理论的产品质量的百分比比值，理论的产品质量，以反应方程式中不过量的原料进行计算。
实施例1
一种2,3,5,6-四氟对苯二甲醇的制备工艺，包括如下制备步骤：
(1)制备步骤1：
在反应器中，将1摩尔的化合物1与甲醇反应，制备得到化合物2；溶剂为甲醇，反应温度为80℃，反应压力为常压，反应时间为20小时，反应完毕，冷却，加入饱和碳酸氢钠水溶液，过滤，乙酸乙酯萃取，旋干，得到化合物2，转化率65％。
(2)制备步骤2：
在反应器中，将1摩尔的上式中化合物2与硼氢化钠反应，制备得到2,3,5,6-四氟对苯二甲醇；化合物2与硼氢化钠的摩尔比为1:3；溶剂为四氢呋喃，反应温度为80℃，反应压力为常压，反应时间为3小时，反应完毕，旋去溶剂，加入乙酸乙酯，用水洗涤两次，无水硫酸钠干燥，然后旋去乙酸乙酯，得到2,3,5,6-四氟对苯二甲醇，收率90％。
(3)纯化步骤3：
在反应器中，将1摩尔的2,3,5,6-四氟对苯二甲醇的粗品进行纯化，溶剂为甲醇，将不溶物抽滤除去，滤液旋蒸除去溶剂，得到精品，纯化收率90％。
H-NMR(400MHz，rt，DMSO-D6)：δ＝4.87(s，4H)，7.85(s，2H)；C-NMR(400MHz，rt，DMSO-D6)：δ＝57.5，128.5，139.7。
实施例2
一种2,3,5,6-四氟对苯二甲醇的制备工艺，包括如下制备步骤：
(1)制备步骤1：
在反应器中，将1摩尔的上式中化合物1与甲醇反应，制备得到化合物2；溶剂为甲醇，反应温度为80℃，反应压力为常压，反应时间为20小时，反应完毕，冷却，加入饱和碳酸氢钠水溶液，过滤，乙酸乙酯萃取，旋干，得到化合物2，转化率70％。
(2)制备步骤2：
在反应器中，将1摩尔的化合物2与硼氢化钠反应，制备得到化合物3；化合物2与硼氢化钠的摩尔比为1:3；溶剂为THF，反应温度为80℃，反应压力为常压，反应时间为3小时，反应完毕，旋去溶剂，加入乙酸乙酯，用水洗涤两次，无水硫酸钠干燥，然后旋去乙酸乙酯，得到化合物3，收率90％。
(3)制备步骤3：
在反应器中，将1摩尔的化合物3与氟化钾反应，制备得到2,3,5,6-四氟对苯二甲醇；化合物3与氟化钾的摩尔比为1:8；溶剂为DMF，反应温度为120℃，反应压力为常压，反应时间为7小时，反应完毕，旋去溶剂，加入乙酸乙酯，用水洗涤两次，无水硫酸钠干燥，然后旋去乙酸乙酯，得到2,3,5,6-四氟对苯二甲醇，收率74％。
(4)纯化步骤4：
在反应器中，将1摩尔的2,3,5,6-四氟对苯二甲醇的粗品进行纯化，溶剂为丙酮，将不溶物抽滤除去，滤液旋蒸除去溶剂，得到精品，纯化收率97％。
H-NMR(400MHz，rt，DMSO-D6)：δ＝4.86(s，4H)，7.28(s，2H)；C-NMR(400MHz，rt，DMSO-D6)：δ＝51.8，118.5，145.7。
实施例3
一种2,3,5,6-四氟对苯二甲醇的制备工艺，包括如下制备步骤：
(1)制备步骤1：
在反应器中，将1摩尔的上式中化合物1与乙醇反应，制备得到化合物2；溶剂为乙醇，反应温度为90℃，反应压力为常压，反应时间为20小时，反应完毕，冷却，加入饱和碳酸氢钠水溶液，过滤，乙酸乙酯萃取，旋干，得到化合物2，转化率73％。
(2)制备步骤2：
在反应器中，将1摩尔的化合物2与硼氢化钾反应，制备得到化合物3；化合物2与硼氢化钾的摩尔比为1:3；溶剂为THF，反应温度为80℃，反应压力为常压，反应时间为3小时，反应完毕，旋去溶剂，加入乙酸乙酯，用水洗涤两次，无水硫酸钠干燥，然后旋去乙酸乙酯，得到化合物3，收率89％。
(3)制备步骤3：
在反应器中，将1摩尔的化合物3与氟化钠反应，制备得到2,3,5,6-四氟对苯二甲醇；化合物3与氟化钠的摩尔比为1:8；溶剂为DMF，反应温度为120℃，反应压力为常压，反应时间为7小时，反应完毕，旋去溶剂，加入乙酸乙酯，用水洗涤两次，无水硫酸钠干燥，然后旋去乙酸乙酯，得到2,3,5,6-四氟对苯二甲醇，收率81％。
(4)纯化步骤4：
在反应器中，将1摩尔的2,3,5,6-四氟对苯二甲醇的粗品进行纯化，溶剂为乙醇，将不溶物抽滤除去，滤液旋蒸除去溶剂，得到精品2,3,5,6-四氟对苯二甲醇，纯化收率98％。
H-NMR(400MHz，rt，DMSO-D6)：δ＝4.69(s，4H)，7.38(s，2H)；C-NMR(400MHz，rt，DMSO-D6)：δ＝54.2，121.5，136.7。
实施例4
一种2,3,5,6-四氟对苯二甲醇的制备工艺，包括如下制备步骤：
(1)制备步骤1：
在反应器中，将1摩尔的上式中化合物1与乙醇反应，制备得到化合物2；溶剂为乙醇，反应温度为90℃，反应压力为常压，反应时间为17小时，反应完毕，冷却，加入饱和碳酸氢钠水溶液，过滤，乙酸乙酯萃取，旋干，得到化合物2，转化率78％。
(2)制备步骤2：
在反应器中，将1摩尔的化合物2与氢化铝锂反应，制备得到2,3,5,6-四氟对苯二甲醇；化合物2与氢化铝锂的摩尔比为1:3；溶剂为四氢呋喃，反应温度为80℃，反应压力为常压，反应时间为1小时，反应完毕，旋去溶剂，加入乙酸乙酯，用水洗涤两次，无水硫酸钠干燥，然后旋去乙酸乙酯，得到2,3,5,6-四氟对苯二甲醇，收率91％。
(3)纯化步骤3：
在反应器中，将1摩尔的2,3,5,6-四氟对苯二甲醇的粗品进行纯化，溶剂为碳酸二甲酯，将不溶物抽滤除去，滤液旋蒸除去溶剂，得到精品2,3,5,6-四氟对苯二甲醇，纯化收率94％。
H-NMR(400MHz，rt，DMSO-D6)：δ＝4.79(s，4H)，7.35(s，2H)；C-NMR(400MHz，rt，DMSO-D6)：δ＝52.1，114.5，139.7。
实施例5
一种2,3,5,6-四氟对苯二甲醇的制备工艺，包括如下制备步骤：
(1)制备步骤1：
在反应器中，将1摩尔的上式中化合物1与正戊醇反应，制备得到化合物2；溶剂为正戊醇，反应温度为110℃，反应压力为常压，反应时间为12小时，反应完毕，冷却，加入饱和碳酸氢钠水溶液，过滤，乙酸乙酯萃取，旋干，得到化合物2，转化率74％。
(2)制备步骤2：
在反应器中，将1摩尔的化合物2与氯化亚锡反应，制备得到2,3,5,6-四氟对苯二甲醇；化合物2与氯化亚锡的摩尔比为1:3；溶剂为四氢呋喃，反应温度为80℃，反应压力为常压，反应时间为3小时，反应完毕，旋去溶剂，加入乙酸乙酯，用水洗涤两次，无水硫酸钠干燥，然后旋去乙酸乙酯，得到2,3,5,6-四氟对苯二甲醇，收率91％。
(3)纯化步骤3：
在反应器中，将1摩尔的2,3,5,6-四氟对苯二甲醇的粗品进行纯化，溶剂为甲醇，将不溶物抽滤除去，滤液旋蒸除去溶剂，得到精品2,3,5,6-四氟对苯二甲醇，纯化收率92％。
H-NMR(400MHz，rt，DMSO-D6)：δ＝4.78(s，4H)，7.31(s，2H)；C-NMR(400MHz，rt，DMSO-D6)：δ＝55.8，120.5，142.5。
实施例6 2,3,5,6-四氯对苯二甲醇的制备工艺
一种2,3,5,6-四氟对苯二甲醇的制备工艺，包括如下制备步骤：
(1)制备步骤1：
在反应器中，将1摩尔的化合物1与异丙醇反应，制备得到化合物2；溶剂为异丙醇，反应温度为135℃，反应压力为常压，反应时间为17小时，反应完毕，冷却，加入饱和碳酸氢钠水溶液，过滤，乙酸乙酯萃取，旋干，得到化合物2，转化率81％。
(2)制备步骤2：
在反应器中，将1摩尔的化合物2与锌粉反应，制备得到化合物3；化合物2与锌粉的摩尔比为1:3；溶剂为THF，反应温度为80℃，反应压力为常压，反应时间为3小时，反应完毕，旋去溶剂，加入乙酸乙酯，用水洗涤两次，无水硫酸钠干燥，然后旋去乙酸乙酯，得到化合物3，收率90％。
(3)制备步骤3：
在反应器中，将1摩尔的化合物3与氢氟酸反应，制备得到2,3,5,6-四氯对苯二甲醇；化合物3与氢氟酸的摩尔比为1:8；溶剂为DMF，反应温度为120℃，反应压力为常压，反应时间为7小时，反应完毕，旋去溶剂，加入乙酸乙酯，用水洗涤两次，无水硫酸钠干燥，然后旋去乙酸乙酯，得到2,3,5,6-四氯对苯二甲醇，收率95％。
(4)纯化步骤4：
在反应器中，将1摩尔的2,3,5,6-四氯对苯二甲醇的粗品进行纯化，溶剂为甲醇，将不溶物抽滤除去，滤液旋蒸除去溶剂，得到精品2,3,5,6-四氯对苯二甲醇，纯化收率97％。
H-NMR(400MHz，rt，DMSO-D6)：δ＝4.82(s，4H)，7.27(s，2H)；C-NMR(400MHz，rt，DMSO-D6)：δ＝52.8，115.5，143.7。
通过上述实验看出，实施例中制备的2,3,5,6-四氯对苯二甲醇的纯度高、杂质含量少，能够满足应用领域要求，而且本发明所述的制备方法的制备步骤1的转化率可以达到65％以上，最高可以达到81％；步骤2的收率可以达到90％，氟化步骤的也可以达到74％以上，最高可以达到95％，而纯化的收率在90％以上，最高可以达到98％。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种2,3,5,6-四氟对苯二甲醇的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
制备步骤S1：化合物1和酯化试剂反应，制备得到化合物2；
制备步骤S2：化合物2和还原试剂反应，制备得到化合物3；
制备步骤S3：化合物3与氟化试剂反应，制备得到2,3,5,6-四氟对苯二甲醇；
其中，化合物1的结构式为式I所示通式结构：
化合物2结构式为式II示通式结构：
化合物3构式为式III通式结构：
其中，X为卤素；R为饱和或不饱和、含直链或支链的C1-C30烃基中的一种。
2.根据权利要求1所述的一种2,3,5,6-四氟对苯二甲醇的制备工艺，其特征在于，化合物1中X为F时，经过制备步骤S1和制备步骤S2即制得2,3,5,6-四氟对苯二甲醇。
3.根据权利要求1-2任一项所述的一种2,3,5,6-四氟对苯二甲醇的制备工艺，其特征在于，制备步骤S1中，酯化试剂为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、庚醇、辛醇、壬醇、癸醇中的至少一种。
4.根据权利要求1-2任一项所述的一种2,3,5,6-四氟对苯二甲醇的制备工艺，其特征在于，制备步骤S2中，还原试剂为硼氢化钠、氢化铝锂、硼氢化钾、氢气、锌粉、氯化亚锡中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种2,3,5,6-四氟对苯二甲醇的制备工艺，其特征在于，制备步骤S3，氟化试剂为氟化钠、氟化钾、氢氟酸、无水氟化氢中的至少一种。
6.根据权利要求1-2任一项所述的一种2,3,5,6-四氟对苯二甲醇的制备工艺，其特征在于，所述制备步骤S1中，反应温度为30-140℃，反应压力为0-2MPa，反应时间为3-18小时；
所述制备步骤S2中，反应温度为30-140℃，反应压力为0-2MPa，反应时间为3-18小时；
所述制备步骤S3中，反应温度为30-140℃，反应压力为0-2MPa，反应时间为3-18小时。
7.根据权利要求1-2任一项所述的一种2,3,5,6-四氟对苯二甲醇的制备工艺，其特征在于，制备步骤S1中化合物1和酯化试剂的摩尔比分别为1：(1-8)；制备步骤S2中化合物2和还原试剂的摩尔比分别为1：(1-8)；所述制备步骤S3中化合物3和氟化试剂的摩尔比分别为1：(1-8)。
8.根据权利要求1-2任一项所述的一种2,3,5,6-四氟对苯二甲醇的制备工艺，其特征在于，制备步骤S1中，化合物1与酯化试剂在反应溶剂A中反应，所述反应溶剂A为甲醇、乙醇、丙酮、四氢呋喃、乙酸乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、乙醚、乙腈、二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的一种或两种以上的组合物；
制备步骤S2中，化合物2和还原试剂在反应溶剂B中反应，所述反应溶剂B为甲醇、乙醇、丙酮、四氢呋喃、乙酸乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、乙醚、乙腈、二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的一种或两种以上的组合物；
制备步骤S3中，化合物3与氟化试剂在反应溶剂C中反应，所述反应溶剂C为甲醇、乙醇、丙酮、四氢呋喃、乙酸乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、乙醚、乙腈、二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的一种或两种以上的组合物。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种2,3,5,6-四氟对苯二甲醇的制备工艺，其特征在于，还包括如下制备步骤：
在干燥条件下，使用干燥密闭设备或在干燥气体吹扫下，将所得粗品的2,3,5,6-四氟对苯二甲醇溶于纯化溶剂中，然后进行重结晶、干燥，得到精制的2,3,5,6-四氟对苯二甲醇。
10.根据权利要求9所述的一种2,3,5,6-四氟对苯二甲醇的制备工艺，其特征在于，所述纯化溶剂为甲醇、乙醇、丙酮、四氢呋喃、乙酸乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、乙醚、乙腈、二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的一种或两种以上的组合物。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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