CN114835589A - 一种2, 4-二氟-3, 5-二氯苯胺的制备方法 - Google Patents

一种2, 4-二氟-3, 5-二氯苯胺的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种2,4‑二氟‑3,5‑二氯苯胺的制备方法，包括如下步骤：步骤(1)、2,3,4,5‑四氯苯甲酰氯与氨气或氨水反应得到2,3,4,5‑四氯苯甲酰胺；步骤(2)、将步骤(1)制备得到的2,3,4,5‑四氯苯甲酰胺脱水生成2,3,4,5‑四氯苯甲腈；步骤(3)、将步骤(2)制备得到的2,3,4,5‑四氯苯甲腈与KF反应制备得到2,4‑二氟‑3,5‑二氯苯甲腈；步骤(4)、将步骤(3)制备得到的2,4‑二氟‑3,5‑二氯苯甲腈水解得到2,4‑二氟‑3,5‑二氯苯甲酰胺；步骤(5)、将将步骤(4)制备得到的2,4‑二氟‑3,5‑二氯苯甲酰胺在氧化剂作用下制备得到2,4‑二氟‑3,5‑二氯苯胺。本发明工艺反应条件温和，工艺绿色环保，更利于工业化生产。

Description

一种2，4-二氟-3，5-二氯苯胺的制备方法
技术领域
本发明涉及化学领域的合成方法，特别是涉及一种2,4-二氟-3,5-二氯苯胺的制备方法。
背景技术
伏虫隆(Teflubenzuron)是由Celamerck GmbH&Co.于1984年开发的苯甲酰脲类杀虫剂，1986年上市，几经收购后，现归于巴斯夫公司。伏虫隆化学名称为1-(3,5-二氯-2,4-二氟苯基)-3-(2,6-二氟苯甲酰基)脲，英文名称为1-(3,5-dichloro-2,4-difluorophenyl)-3-(2,6-d ifluoro benzyl)urea，CAS号：83121-18-0，分子式：C14H6Cl2F4N2O2，分子量：381.11，化学结构式：
Figure BDA0003668579940000011
参考文献1(CN111995538A，2020-11-27)中公开了目前合成伏虫隆的方法如下。其中使用到一个重要的中间体原料2,4-二氟-3,5-二氯苯胺。
Figure BDA0003668579940000012
2,4-二氟-3,5-二氯苯胺(2,4-Difluoro-3,5-dichloroaniline)，CAS No:83121-15-7,分子式：C6H3NF2Cl2分子量：197.99752，外观通常呈类白色结晶粉末至无色固体，作为农药和医药重要的中间体被广泛应用。
目前，合成2,4-二氟-3,5-二氯苯胺的主要方法是2,4-二氟-3,5-二氯硝基苯在酸性条件下铁粉还原制备得到。反应路线如下：
Figure BDA0003668579940000021
该方法中使用浓盐酸预蚀还原铁粉后加入2,4-二氟-3,5-二氯硝基苯还原反应，会产生大量的铁泥废弃物，不易处理，造成环境污染。
参考文献2(苯甲酰基脲类杀虫剂伏虫隆的合成，贾建洪等，农药，第44卷，第6期，第263-264，268页，2005-6-30)中公开了2,4-二氟-3,5-二氯硝基苯工艺合成主要路线有：
1、以1,2,4-三氯苯为原料，经硝化、氯化、氟化和还原等步骤制得关键中间体3,5-二氯-2,4-二氟苯胺
Figure BDA0003668579940000022
该路线在三氯苯硝化时存在较多的硝化异构体，而且不易分离，直接影响中间体3,5-二氯-2,4-二氟苯胺的质量，工业化意义不大。
2、以1,2,3,4-四氯苯为原料，经硝化、氟化、还原生产工艺等步骤制得关键中间体3,5-二氯-2,4-二氟苯胺；
Figure BDA0003668579940000023
该路线中硝化反应存在爆炸的危险，此外，也会产生大量的铁泥固体废弃物污染环境。
3、以2,4-二氟硝基苯为原料，经氯化、还原合成重要中间体3,5-二氯-2,4-二氟苯胺；
Figure BDA0003668579940000024
该路线没有公开硝化反应步骤，其实，2,4-二氟硝基苯的制备通过2，4-二氟苯进行硝化反应，也存在硝化反应定位效果不好，存在较多硝化异构体的缺陷。
由上可知，现有技术中制备2,4-二氟-3,5-二氯硝基苯过程中都涉及到硝化反应，还原反应等，反应过程中选择性差，污染大，导致2,4-二氟-3,5-二氯苯胺的合成成本高居不下。
因此，本本领域急需要研发一种绿色环保，耗能低，收率高的2,4-二氟-3,5-二氯苯胺的合成方法。
发明内容
针对现有技术中合成2,4-二氟-3,5-二氯苯胺存在的问题，本发明公开了一种工艺耗能低，环境友好，反应选择性和收率高的2,4-二氟-3,5-二氯苯胺的合成路线。
为实现上述目的，本发明提供一种高效合成2,4-二氟-3,5-二氯苯胺的方法，包括如下步骤：
步骤(1)、2,3,4,5-四氯苯甲酰胺的合成
2,3,4,5-四氯苯甲酰氯与氨水或氨气反应得到2,3,4,5-四氯苯甲酰胺；
步骤(2)、2,3,4,5-四氯苯甲腈合成
2,3,4,5-四氯苯甲酰胺在脱水剂的存在下脱水生成2,3,4,5-四氯苯甲腈；
步骤(3)、2,4-二氟-3,5-二氯苯甲腈的合成
2,3,4,5-四氯苯甲腈与KF反应制备得到2,4-二氟-3,5-二氯苯甲腈的合成；
步骤(4)、2,4-二氟-3,5-二氯苯甲酰胺的合成
2,4-二氟-3,5-二氯苯甲腈水解得到2,4-二氟-3,5-二氯苯甲酰胺；
步骤(5)、2,4-二氟-3,5-二氯苯胺的合成
2,4-二氟-3,5-二氯苯甲酰胺在氧化剂作用下合成成2,4-二氟-3,5-二氯苯胺。
本发明有益效果：
1、原料2,3,4,5-四氯苯甲酰氯为商业化产品，廉价易得；
2、反应工艺绿色环保，不涉及高耗能、高污染的硝化和铁粉还原反应，
3、各步骤反应条件温和，不涉及危险的操作，更易于放大化生产；
4、各步骤的选择性高，后处理简单，克服现有技术中选择性差的问题，极大的降低了生产成本。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的成分和步骤，而并未排除其它物质成分或步骤的存在。
另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。
本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实施例中，对于本领域技术人员熟知的原料、方法、手段等未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
本发明总的方面提供一种2,4-二氟-3,5-二氯苯胺的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤(1)、2,3,4,5-四氯苯甲酰氯与氨水或氨气反应得到2,3,4,5-四氯苯甲酰胺；
步骤(2)、将步骤(1)制备得到的2,3,4,5-四氯苯甲酰胺在脱水剂的存在性脱水生成2,3,4,5-四氯苯甲腈；
步骤(3)、将步骤(2)中制备得到的2,3,4,5-四氯苯甲腈与KF反应制备得到2,4-二氟-3,5-二氯苯甲腈；
步骤(4)、将步骤(3)中制备得到的2,4-二氟-3,5-二氯苯甲腈水解得到2,4-二氟-3,5-二氯苯甲酰胺；
步骤(5)、将步骤(4)中制备得到的2,4-二氟-3,5-二氯苯甲酰胺在氧化剂作用下合成成2,4-二氟-3,5-二氯苯胺。
采用本发明路线的条件反应温和，克服现有技术中使用2,4-二氟-3,5-二氯硝基苯为原料制备2,4-二氟-3,5-二氯苯胺的硝基苯原料贵，且制备硝基苯过程中涉及到的选择性较差的硝化反应，会存在硝化异构体不易分离的缺陷，也避开了硝基还原过程中需要铁粉作还原剂，反应过程中产生大量的铁泥固体废弃物不环保，高耗能的缺陷。本发明的工艺路线更加环保，各步骤选择性高，反应条件温和，易于工业放大，降低合成了2,4-二氟-3,5-二氯苯胺的成本。
上述反应中，所述步骤(1)中2,3,4,5-四氯苯甲酰胺的合成路线如下：
Figure BDA0003668579940000051
其中，2,3,4,5-四氯苯甲酰氯可以与氨水或氨气直接酰胺化反应得到酰胺反应物。反应在有机溶剂中进行，有机溶剂选自二氯甲烷、二氯乙烷、氯仿、乙酸乙酯、苯、甲苯、二氯苯、硝基苯中一种或多种，优选二氯甲烷。当与氨水反应时，滴加2,3,4,5-四氯苯甲酰氯有机溶液时控制温度在-10℃-30℃，优选-10℃-20℃，更有选-10℃-10℃。氨水的浓度可以为10％-40％，优选28％。反应时间为1-10h，优选1-5h。在上述反应条件下，本发明酰胺化反应具有较好的收率。
上述反应步骤(2)中2,3,4,5-四氯苯甲腈合成路线如下：
Figure BDA0003668579940000052
其中，2,3,4,5-四氯苯甲酰胺在脱水剂的作用脱水得到2,3,4,5-四氯苯甲甲腈。所述的脱水剂选自P2O5、POCl3、SOCl2、PCl3、三氟醋酸酐三乙胺、甲烷磺酰氯、四氯化钛中一种或多种，优选POCl3；反应温度为80-150℃，优选80-140℃，在上述温度范围内可以较好的控制反应速度和副产物的生成。同时发现在反应中加入助剂氯化钠有助于反应加快，缩短反应时间，减少副产物的产生。
上述反应所述步骤(3)中2,4-二氟-3,5-二氯苯甲腈的合成路线如下：
Figure BDA0003668579940000053
其中，2,3,4,5-四氯苯甲腈与KF反应制备2,4-二氟-3,5-二氯苯甲腈过程中选择性是难点，条件选择直接影响到产物的选择性和收率，条件不合适可能导致产生过多的反应副产物，目标产物的收率将会有明显的下降。本发明反应条件较好的控制了反应的选择性。反应在溶剂中进行，所述的溶剂选自DMF、DMSO、二甲苯、硝基苯中一种或多种，2,3,4,5-四氯苯甲腈与KF反应制备2,4-二氟-3,5-二氯苯甲腈过程中可以添加催化剂，催化剂选自四丁基溴化铵、四甲基氯化铵、聚乙二醇及冠醚一种或多种。反应温度在100-140℃，优选110-130℃，反应温度过低，反应产物中单氟产物较多，温度过高时出现了三氟和四氟产物。反应时间约为1-12h，优选2-8h。反应时间过长副产物也会增加，2,3,4,5-四氯苯甲腈与KF的摩尔比为1:2-1:10；优选1:2.5-1:6。在上述反应条件下具有较好的选择性。
上述反应所述步骤(4)中2,4-二氟-3,5-二氯苯甲酰胺的合成路线如下：
Figure BDA0003668579940000061
其中，2,4-二氟-3,5-二氯苯甲腈水解可以在酸性条件下水解。所述的酸性条件中所述的酸选自硫酸、盐酸、硝酸及磷酸中一种，优选浓硫酸，本发明中浓硫酸指的浓度大于65％的浓硫酸。反应温度在80-120℃范围内，反应时间为1-48h。研究发现，本发明2,4-二氟-3,5-二氯苯甲腈水解生成2,4-二氟-3,5-二氯苯甲酰胺过程中容易产生杂质，本发明优选在酸性条件下进行水解。本申请研究发现，使用常规的碱性水解方法水解2,4-二氟-3,5-二氯苯甲腈反应效果较差。
上述所述步骤(5)中2,4-二氟-3,5-二氯苯胺的合成路线如下：
Figure BDA0003668579940000062
其中，2,4-二氟-3,5-二氯苯胺的制备是通过2,4-二氟-3,5-二氯苯甲酰胺和氧化剂反应制得。反应在水溶液中进行。所述的氧化剂优选NaClO，所述的2,4-二氟-3,5-二氯苯甲酰胺和氧化剂的摩尔比为1:1-1:2；
当NaClO的用量过多将会发生副反应，甚至得不到产品。反应过程中滴加氧化剂时的温度为-10-10℃，优选为-10-0℃，反应时间为1-10h，优选为5-10h。
本发明中百分含量是指重量百分含量。
以下实施例用于进一步的说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明实施中的原材料试剂如果没有特别说明，都可以从市场上购买得到。
实施12,3,4,5-四氯苯甲酰胺的合成
于4L圆底烧瓶瓶中加入氨水0.4L(28％的氨水水溶液)，而后在低温-10℃下滴加入2,3,4,5-四氯苯甲酰氯(1.6mol)的二氯甲烷溶液(1L)，加完后缓慢升温至室温，于室温下继续反应2h。然后过滤反应物得固体，固体用水洗两次，得白色固体产品2,3,4,5-四氯苯甲酰胺，真空干燥得产品，产率96％，HPLC纯度为98.5％。
实施例2-5采用与实施例1类似的反应条件制备2,3,4,5-四氯苯甲酰胺，仅改变反应时间，结果表1所示：
表1不同的反应时间酰胺化反应的结果
序号 反应时间 产率 纯度(％)
实施例2 3h 98.52 98.7
实施例3 5h 99.16 99.35
实施例4 8h 99.07 99.24
实施例5 10h 99.05 99.17
实施例62,3,4,5-四氯苯甲腈的合成
于1L圆底瓶中加入酰胺(0.8mol,207.2g)、POCl3(400mL)，反应于110℃下反应3h。减压蒸出多余的POCl3,降至室温，加入冰水以淬灭残余的POCl3，过滤，水洗过滤物2次(每次100ml水)，得白色固体产品，真空干燥得产品2,3,4,5-四氯苯甲腈，产率86.8％，HPLC纯度96.3％。
实施例7-10采用与实施例6基本相同的条件制备2,3,4,5-四氯苯甲腈，通过改变脱水剂的种类考察反应，反应结果如表2所示。
表2脱水剂种类对反应的影响
Figure BDA0003668579940000071
Figure BDA0003668579940000081
实施例11-16采用与实施例6基本相同反应条件制备2,3,4,5-四氯苯甲腈，改变反应温度进行考察，结果如表3。
表3反应温度对脱水反应的影响
Figure BDA0003668579940000082
实施例172,3,4,5-四氯苯甲腈的合成
于1L圆底瓶中加入酰胺(0.8mol,207.2g)、POCl3(400mL)和氯化钠(51.4g，0.878mol)，反应于110℃下反应3h。减压蒸出多余的POCl3,降至室温，加入冰水以淬灭残余的POCl3，过滤，水洗过滤物2次(每次100ml水)，得白色固体产品，真空干燥得产品2,3,4,5-四氯苯甲腈188.8g，产率98％，HPLC纯度98％。
实施例18-20采用与实施例17基本相同的反应条件制备2,3,4,5-四氯苯甲腈，选择不同的脱水剂和添加助剂氯化钠度进行考察，结果如表4。
表4助剂对反应的影响
Figure BDA0003668579940000083
实施例212,4-二氟-3,5-二氯苯甲腈
于500ml圆底瓶中加入DMF(300mL)，氟化钾(1.680mol)，四丁基溴化铵(8.0g)及2,3,4,5-四氯苯甲腈(336mmol)，升温至120℃反应4h，反应结束后真空蒸馏获得产品2,4-二氟-3,5-二氯苯甲腈(67.1g)，产率96％，HPLC纯度95％。
实施例22-24采用与实施例21基本相同的反应条件制备2,4-二氟-3,5-二氯苯甲腈。通过改变溶剂种类考察反应，结果如表5所示。
表5溶剂选择对氟交换反应的影响
序号 溶剂名称 产率(％) 纯度(％)
实施例22 DMSO 92.2 95.0
实施例23 二甲苯 79.8 94.8
实施例24 硝基苯 76.6 94.3
实施例25-27采用与实施例21基本相同反应条件制备2,4-二氟-3,5-二氯苯甲腈。通过改变催化剂种类考察反应，结果如表6所示。
表6催化剂的选择对氟交换反应的影响
Figure BDA0003668579940000091
实施例282,4-二氟-3,5-二氯苯甲酰胺的合成
于500ml圆底瓶中加入2,4-二氟-3,5-二氯苯甲腈(100mmol,20.8g)及浓硫酸(98％，120mL)，升温至100℃搅拌24h。反应结束后，冰浴下加入氨水碱化反应液，布氏漏斗抽滤反应液、水洗2次(每次100ml)，真空干燥得产品2,4-二氟-3,5-二氯苯甲酰胺(白色固体20.3g)，产率90％，HPLC纯度96％。
实施例29-31采用与实施例28基本相同的反应条件制备2,4-二氟-3,5-二氯苯甲酰胺，通过改变酸种类考察水解反应情况，结果如表7所示。
表7不同的酸对水解反应的影响
序号 酸的种类 反应时间(h) 产率(％) 纯度(％)
实施例29 HCl 24 73.7 95.1
实施例30 HNO<sub>3</sub> 24 85.2 94.8
实施例31 HPO<sub>3</sub> 24 75.4 94.7
实施例322,4-二氟-3,5-二氯苯胺的合成
于1L圆底瓶中加入2,4-二氟-3,5-二氯苯甲酰胺(200mmol，45.2g)和水，-5℃-0℃下滴加NaClO溶液(270mmol,160mL，浓度约10％)，而后反应0.5-2.0h。随后加入NaOH(300mmol,12g),室温下反应而后升温至60℃反应至结束，加入2M的稀盐酸酸化，使用二氯甲烷萃取(250ml，分两次萃取)。除去溶剂可以得到产品2,4-二氟-3,5-二氯苯胺(37.6g),产率为95％，HPLC纯度96％。
实施例33-35采用实施例32类似的反应条件制备2,4-二氟-3,5-二氯苯胺，改变反应温度、反应时间和原料配比考察反应情况，结果如表8所示。
表8改变配比等参数的反应结果
序号 酰胺：NaClO 产率(％) 纯度(％)
实施例33 1:1.2 83.7 96.0
实施例34 1:1.5 96.1 96.3
实施例35 1:1.8 88.5 95.8
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种2,4-二氟-3,5-二氯苯胺的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤(1)、2,3,4,5-四氯苯甲酰氯与氨水或氨气反应得到2,3,4,5-四氯苯甲酰胺；
步骤(2)、将步骤(1)制备得到的2,3,4,5-四氯苯甲酰胺在脱水剂的存在下反应脱水生成2,3,4,5-四氯苯甲腈；
步骤(3)、将步骤(2)中制备得到的2,3,4,5-四氯苯甲腈与KF反应制备得到2,4-二氟-3,5-二氯苯甲腈；
步骤(4)、将步骤(3)中制备得到的2,4-二氟-3,5-二氯苯甲腈水解得到2,4-二氟-3,5-二氯苯甲酰胺；
步骤(5)、将步骤(4)中制备得到的2,4-二氟-3,5-二氯苯甲酰胺在氧化剂作用下合成成2,4-二氟-3,5-二氯苯胺。
2.根据权利要求1所述的2,4-二氟-3,5-二氯苯胺的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中2,3,4,5-四氯苯甲酰氯与氨水或氨气的酰胺化反应在有机溶剂中进行，所述的有机溶剂选自二氯甲烷、二氯乙烷、氯仿、乙酸乙酯、苯、甲苯、二氯苯、硝基苯中一种或多种，优选二氯甲烷；所述的酰胺化反应温度在-10℃-30℃范围内，优选-10℃-20℃，更有选-10℃-10℃；所述氨水的浓度为10％-40％，优选28％；所述的反应反应时间为1-10h，优选1-5h。
3.根据权利要求1或2所述的2,4-二氟-3,5-二氯苯胺的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述的脱水剂选自P2O5、POCl3、SOCl2、PCl3、三氟醋酸酐三乙胺、甲烷磺酰氯、四氯化钛中一种或多种，优选POCl3；所述的反应的反应温度为80-150℃，优选80-140℃。
4.根据权利要求1-3任一项所述的2,4-二氟-3,5-二氯苯胺的制备方法，其特征在于，步骤(2)的脱水反应中还加入助剂，所述的助剂优选氯化钠。
5.根据权利要求1-4任一项所述的2,4-二氟-3,5-二氯苯胺的合成方法，其特征在于，所述步骤(3)中2,3,4,5-四氯苯甲腈与KF反应在溶剂中进行，所述的溶剂选自DMF、DMSO、二甲苯、硝基苯中一种或多种。
6.根据1-5任一项所述的2,4-二氟-3,5-二氯苯胺的合成方法，其特征在于，反应中可以添加催化剂，所述的催化剂选自四丁基溴化铵、四甲基氯化铵、聚乙二醇及冠醚中一种或多种；所述的反应反应温度在100-140℃，优选110-130℃；所述的反应反应时间约为1-12h，优选2-8h，其中，所述的2,3,4,5-四氯苯甲腈与KF的摩尔比为1:2-1:10,优选1:2.5-1:6。
7.根据权利要求1-6任一项所述的2,4-二氟-3,5-二氯苯胺的合成方法，其特征在于，所述步骤(4)中2,4-二氟-3,5-二氯苯甲腈在在酸性条件下水解反应，在水解反应中加入酸，所述的酸选自硫酸、盐酸、硝酸及磷酸中一种，优选浓硫酸；
上述反应温度在80-120℃范围内，反应时间为1-48h。
8.根据权利要求1-7任一项所述的2,4-二氟-3,5-二氯苯胺的合成方法，其特征在于，所述步骤(5)中反应在水溶液中进行；所述的氧化剂为NaClO，所述的2,4-二氟-3,5-二氯苯甲酰胺和氧化剂的摩尔比为1:1-1:2；所述的反应反应温度为-10℃～0℃，优选为-5℃～0℃。
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