CN1301946C - 一种2,3－二氟－5－溴苯酚的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属氟化合物，特别涉及一种2.3-二氟-5-溴苯酚的制备方法，以2.3-二氟苯甲醚为原料与浓硫酸、硝酸钾硝化反应，硝化生产物2.3-二氟-4-硝基苯甲醚Ⅰ，产物Ⅰ经水合肼和氯化亚锡还原反应生成2.3-二氟-4-胺基苯甲醚产物Ⅱ，产物Ⅱ与溴素在二氯甲烷中，经溴代反应生成产物2.3-二氟-4-胺基-5-溴苯甲醚Ⅲ，产物Ⅲ经过次亚磷酸脱胺基反应生成2.3-二氟-5-溴苯甲醚Ⅳ，化合物Ⅳ由三氯化铝脱掉甲基生产最后产物2.3-二氟-5-溴苯酚Ⅴ，原料易得，工艺科学，操作简单，成本低，收率高，易于工业化制备，应用含氟液晶中间体。
Description
所属技术领域
本发明属氟化合物，特别涉及一种2.3-二氟-5-溴苯酚的制备方法。
背景技术
经检索，目前国内外在专利、非专利文献上以及Aidrich上都未见报道2.3-二氟-5-溴苯酚的制备方法，根据经典工艺和理论，合成2.3-二氟-5-溴苯酚可通过如下路线：(1)以2.3-二氟苯酚为原料，在二氯甲烷溶剂中直接溴化得到2.3-二氟-6-溴苯酚；2.3-二氟-5-溴苯酚；2.3-二氟-4-溴苯酚三种产物，经特殊柱分离才能得到2.3-二氟-5-溴苯酚。(2)以2.3-二氟-6-硝基苯酚为原料，经加氢还原；溴化剂溴化，分离提纯，可得到少量2.3-二氟-5-溴苯酚，而由于取代基官能团的作用得到2.3-二氟-4-溴苯酚多而真正产物少。(1)(2)路线中的原料2.3-二氟苯酚和2.3-二氟-6-硝基苯酚，不但价格昂贵，而且不易得。另外两种原料苯环上取代基定位效应不一致，电子效应也不一致，导致溴化时产生的异构体多，产物少且难于分离，存在成本高，收率低，工业化生产设备要求高等缺点，不易工业化生产。
发明内容
本发明的目的在于克服以上技术不足，提供了一种原料易得，工艺科学，操作简单，成本低，收率高，易于工业化制备的化合物2.3-二氟-5-溴苯酚的技术。本发明涉及烷基的硝化反应生成产物I，还原反应形成的产物II，溴代反应生成化合物III，脱氨基反应生成产物IV，再经脱甲基反应生成最终产品V。
本发明的任务在于，2.3-二氟-5-溴苯酚的制备方法包括如下步骤：
以2.3-二氟苯甲醚为原料与浓硫酸、硝酸钾硝化反应，硝化生产物2.3-二氟-4-硝基苯甲醚I，产物I经水合肼和氯化亚锡还原反应生成2.3-二氟-4-胺基苯甲醚产物II，产物II与溴素在二氯甲烷中，经溴代反应生成产物2.3-二氟-4-胺基-5-溴苯甲醚III，产物III经过次亚磷酸脱胺基反应生成2.3-二氟-5-溴苯甲醚IV，化合物IV由三氯化铝脱掉甲基生产最后产物2.3-二氟-5-溴苯酚V。
在反应瓶内加入2.3-二氟苯甲醚、浓硫酸中加入十六烷基三甲基溴化铵做为催化剂，10℃以下加入硝酸钾进行硝化反应4-7小时生成产物I，产物I在乙醇回流条件下加水合肼，温度75-85℃，经8小时提纯处理生成产物II，产物II放入二氯甲烷中溶解，在20-30℃滴加溴素进行溴代反应，生成产物III，产物III加入浓硫酸进行成盐反应，温度70-80℃，降至0℃以下，滴加亚硝酸钠溶液进行重氮化反应，生成重氮盐液，加入次亚磷酸中进行脱氨基反应，生成产物IV，生成物IV干燥处理后，以苯为溶剂，用无水三氯化铝温度80-90℃，时间8-9小时，脱掉甲基制备产物V生成2.3-二氟-5-溴苯酚。
本发明以十六烷基三甲基溴化铵做为催化剂，硝酸钾为硝化剂对2.3-二氟苯甲醚的硝化反应，有利于甲氧基(-OCH3)对位的位置上引入硝基，而不是在甲氧基(-OCH3)邻位位置上引入硝基，最大限度避免同分异构体2.3-二氟-6-硝基苯甲醚的生成，诱导硝基(-NO2)向指定的位置甲氧基对位上硝化，而不是甲氧基(-OCH3)的邻位上。还原反应上采用氯化亚锡、水合肼为还原剂，避免由于加氢还原导致易燃、易爆事故的发生，同时也不同铁粉还原产生大量的铁泥污染。通过两步反应后使第三步溴代反应产物III，脱胺基得到产物Ⅳ，脱甲基反应产物V纯度高，易于提纯处理。
2.3-二氟-5-溴苯酚的合成原理，用化学反应方程式表示如下：
2.3-二氟苯甲醚 2.3-二氟-4-硝基苯甲醚 2.3-二氟4-胺基苯甲醚
(分子量144) (分子量189) (分子量159)
2.3-二氟-4-胺基-5-溴苯甲醚 2.3-二氟-5溴苯甲醚 2.3-二氟-5-溴苯酚
(分子置238) (分子量223) (分子量209)
各步总收率34.9％、平均收率30-35％。结构式
2.3-二氟-5-溴苯酚
具体实施方式
以下结合实施例具体说明本发明。
实施例1
1、硝化反应：2.3-二氟-4-硝基苯甲醚的合成
(1)配料与混料：
2.3-二氟苯甲醚∶浓硫酸∶硝酸钾1∶2∶1～1.5(mol)
(2)装料及操作
1000ml三口玻璃反应瓶，安装机械搅拌、温度计，然后加入2.3-二氟苯甲醚144g，浓硫酸200g、十六烷基三甲基溴化铵10g、水75g，冰盐水浴降温10℃以下搅拌，加入硝酸钾kNO3106g，反应混合物总体积不超过反应瓶总容积的三分之二为宜，10℃以下搅拌8小时，气相色谱仪跟踪，无原料剩余为止，投入冰水中吸滤得黄白色固体，水洗烘干。
(3)纯化处理：
将干燥的固体用乙醇重结晶，吸滤干燥得2.3-二氟-4-硝基苯甲醚180g，收率95％，纯度98％。
2、还原反应
(1)配料与混料：
投料比：2.3-二氟-4-硝基苯甲醚∶氯化亚锡∶水合肼＝1∶2～2.5∶3(重量比)
(2)投料与操作
取100L三口反应瓶，投2.3-二氟-4硝基苯甲醚I90g；氯化亚锡225g；乙醇500ml，升温回流，在回流条件下滴加85％的水合肼270g，4小时加完后再回流4小时，气相色谱仪跟踪至反应结束，蒸出乙醇回收再利用。
(3)提纯处理
把反应物投入10％NaOH水溶液5001中折出氯化亚锡固体，吸滤得到的黄色固体加入盐酸酸化到PH＜7，再用100ml×3次CH2Cl2萃取合并有机相，浓缩回收二氯甲烷再水汽蒸溜得56g2.3-二氟-4-胺基苯甲醚II，收率75-76％，纯度98％。
3、溴代反应：
(1)配料与混料
2.3-二氟-4-胺基苯甲醚∶溴素＝1∶1(mol)
(2)投料与操作
取1000ml三口瓶安装机械搅拌、温度计、回流冷凝器，投二氯甲烷溶剂400ml，2.3-二氟-4-胺基苯甲醚50g，搅拌溶解后20-30℃之间滴加溴素Br250.3g，反应4小时，气相色谱仪跟踪反应完毕后加入20％亚硫酸氢钠NaHSO3水溶液，搅拌分层分出有机层。
(3)纯化处理
取有机层浓缩二氯甲烷得固体63g，烘干后90-120℃石油醚重结晶得58g棕色固体，收率77.49％，纯度95％，此反应共做三次投料同上，收率76-77.5％。
4、脱胺基反应
(1)配料与混料：
2.3-二氟-4-胺基-5-溴苯甲醚∶浓硫酸∶亚硝酸钠∶次亚磷酸＝1∶5～5.5∶1.1∶5(mol)
(2)投料与操作
1000ml三口反应瓶安装机械搅拌、温度计，加入2.3-二氟-4-胺基-5-溴苯甲醚47.6g，加水1000ml混合搅拌下滴加浓H2SO4100g，升温至全溶解，降温至0℃以下滴加亚硝酸钠15.2g，加水30ml配成亚硝酸钠水溶液0～-5℃滴加结束，保持反应1小时滴加85％次亚磷酸78g，30℃以下滴加结束，升至40-50℃，反应4小时静止过滤。
(3)纯化处理
分出下层粘度黑油，用二氯甲烷200ml提取水相分出有机层与黑油合并浓缩二氯甲烷回收利用，黑油加水进行水汽蒸镏得2.3-二氟-5-溴苯甲醚40g，硫酸钠干燥脱水后得35g，收率78％、纯度93.4％。
5、脱甲基反应
(1)配料与混料
2.3-二氟-5-溴苯甲醚∶三氯化铝(无水)＝1∶1.2(mol)
(2)投料与操作
取500ml三口瓶安装机械搅拌、温度计、回流冷凝器，加入2.3-二氟-5-溴苯甲醚41.8g，苯200ml，无水三氯化铝(分子量133)32g搅拌，升温回流7-8小时，气相色谱仪跟踪反应至结束，加入盐酸50ml调整PH＜7。
(3)纯化处理
分出苯层，水层再用苯50ml×3次提取水相合并苯层，用硫酸镁干燥过滤除水后减压精镏回收苯，减压精馏得产物31.5gV，收率80％，纯度98％，B·P＝178-188℃。
实施例2
1、硝化反应：2.3-二氟-4-硝基苯甲醚的合成
(1)配料与混料
2.3-二氟苯甲醚∶浓硫酸∶硝酸钾＝1∶2∶1.05(mol)
(2)装料及操作
500ml三口玻璃反应瓶，安装机械搅拌、温度计，然后加入2.3-二氟苯甲醚72g，浓硫酸100g，十六烷基三甲基溴化铵5g、水38g，冰盐水浴降温10℃以下搅拌，加入硝酸钾KNO353g，加完后反应混合物总体积不超过反应瓶总容积的三分之二为宜，10℃以下搅拌8小时，气相色谱仪跟踪，无原料剩余为止，投入冰水中吸滤得黄白色固体，水洗烘干。
(3)纯化处理
将干燥的固体用乙醇重结晶，吸滤干燥得2.3-二氟-4硝基苯甲醚I90g，收率95％，纯度98％
2、还原反应
(1)配料与混料
投料比：2.3-二氟-4-硝基苯甲醚∶氯化亚锡∶水合肼＝1∶2∶3(重量比)
(2)投料与操作
取500L三口反应瓶，投入2.3-二氟-4-硝基苯甲醚45g，氯化亚锡112.5g；乙醇250ml，升温回流，在回流条件下滴加水合肼135g(85％)，4小时加完后再回流4小时，气相色谱仪跟踪至反应结束，蒸出乙醇回收再利用。
(3)提纯处理
把反应物投入NaOH水溶液250L中析出氯化亚锡固体，吸滤得到的黄色固体加入盐酸酸化到PH＜7，再用500ml×3次CH2CI2萃取合并有机相，浓缩回收二氯甲烷再水汽蒸溜得28g，2.3-二氟-4-胺基苯甲醚II，收率75-76％，纯度98％。
3、溴代反应
(1)配料与混料
2.3-二氟-4-胺基苯甲醚∶溴素＝1∶1(mol)
(2)投料与操作
取500ml三口瓶安装机械搅拌、温度计、回流冷凝器，投溶剂二氯甲烷200ml，2.3-二氟-4-胺基苯甲醚25g，搅拌溶解后20-30℃，滴加溴素25.15g再反应4小时，气相色谱仪跟踪反应完毕后加入20％亚硫酸氢钠NaHSO3，搅拌分层分出有机层。
(3)纯化处理
取有机层浓缩二氯甲烷得固体31.5g，烘干后用90-120℃石油醚重结晶得58g棕色固体。收率77.49％、纯度95％，此反应共做三次投料同上，收率76-77％。
4、脱胺基反应
(1)配料与混料
2.3-二氟-4-胺基-5-溴苯甲醚∶浓硫酸；亚硝酸钠∶次亚磷酸＝1∶5～5.5∶1.1∶5(mol)
(2)投料与操作
500ml三口反应瓶安装机械搅拌、温度计，后投2.3-二氟-4-胺基-5-溴苯甲醚23.8g，加水500ml混合搅拌下滴加浓硫酸H2SO450g，升温至全溶解，降温至0℃以下，滴加亚硝酸钠7.6g加水15ml配成亚硝酸钠水溶液0～-5℃滴加结束，保持反应1小时后滴加次85％亚磷酸39g，30℃以下滴加结束，升至40-50℃，反应4小时静止过滤。
(3)纯化处理
分出下层粘度黑油，用二氯甲烷50ml×2次以上提取水相分出有机层与黑油合并浓缩二氯甲烷并回收利用，得黑油加水进行水汽蒸馏得2.3-二氟-5-溴苯甲醚20g，硫酸钠干燥脱水后得17.5g，收率78％、纯度93.4％
5、脱甲基反应
(1)配料与混料
2.3-二氟-5-溴苯甲醚∶三氯化铝(无水)＝1∶1.2(mol)
(2)投料与操作
取250ml三口瓶安装机械搅拌、温度计、回流冷凝器，加入2.3-二氟-5-溴苯甲醚20.9g，苯100ml，无水AlCI316g，搅拌升温回流7-8小时，气相色谱仪跟踪反应结束，加入盐酸50ml调整PH＜7。
(3)纯化处理
分出苯层、水层再用苯25ml×3次提取水相合并苯层，用硫酸镁干燥过滤除水后减压精馏回收苯，减压精馏得产物15.75gV，收率80％，纯度98％，B·P＝178-188℃。
本发明具有以下优点：
1、生成产物2.3-二氟-5-溴苯酚的纯度≥98％，单一杂质小于0.3％，符合含氟液晶中间体理化指标。
2、硝化反应中匹配催化剂组合，使催化物单一，副产物少，避免同分异构体难于分离的技术问题。
3、脱胺基反应采用次亚磷酸此其它方法好，脱胺基彻底，收率高。
4、脱甲基反应采用苯而不是甲苯等其它溶剂，避免甲苯氯化产生的各种杂质，便于分离。
5、本发明前四步都不需要减压精馏，只是重结晶提纯最终产成品才需减压精馏，利于工业化生产。
6、本发明最大优点在于该产品被应用到新型含氟液晶中间体，其清淅度、电阻值、粘度、扭曲度、排列组合都优于传统含氟液晶，达到高清淅，全彩色，响应时间快，无等待，广泛用于国防、军工高端数码摄像、显示器等产品，市场前景广阔。
Claims (2)
1、一种2，3-二氟-5-溴苯酚的制备方法，其特征在于包括以下步骤：以2，3-二氟苯甲醚为原料与浓硫酸、硝酸钾硝化反应，硝化生产物2，3-二氟-4-硝基苯甲醚I，产物I经水合肼和氯化亚锡还原反应生成2，3-二氟-4-氨基苯甲醚产物II，产物II与溴素在二氯甲烷中，经溴代反应生成产物2，3-二氟-4-氨基-5-溴苯甲醚III，产物III经过次亚磷酸脱氨基反应生成2，3-二氟-5-溴苯甲醚IV，化合物IV由三氯化铝脱掉甲基生产最后产物2，3-二氟-5-溴苯酚V。
2、根据权利要求1所述的一种2，3-二氟-5-溴苯酚的制备方法，其特征在于，在反应瓶内加入2，3-二氟苯甲醚、浓硫酸中加入十六烷基三甲基溴化铵做为催化剂，10℃以下加入硝酸钾进行硝化反应4-7小时生成产物I，生成产物I在乙醇回流条件下加水合肼，温度75-85℃，经8小时提纯处理生成产物II，产物II放入二氯甲烷中溶解，在20-30℃滴加溴素进行溴代反应，生成产物III，产物III加入浓硫酸进行成盐反应，温度70-80℃，降至0℃以下，滴加亚硝酸钠溶液进行重氮化反应，生成重氮盐液，加入次亚磷酸中进行脱氨基反应，生成产物IV，生成物IV干燥处理后，以苯为溶剂，用无水三氯化铝温度80-90℃，时间8-9小时，脱掉甲基制备产物V生成2，3-二氟-5-溴苯酚。
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