CN1349484A - 四氟苯甲醇类的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及以四氟氰基苯为原料,经过一系列的反应以高收率制备高纯度的可作为具有杀虫作用的环丙羧酸酯类的制备中间体等的四氟苯甲醇类、四氟苯甲醛缩二烷醇类、四氟苯甲醛类的方法,以及新颖的四氟苯甲醛缩二甲醇。
Description
本申请是按照美国法典第35卷第111条(b)款的规定，以美国法典第35卷第119条(e)款(1)的规定的1999年5月7日提出的申请第60/136,403号及1999年12月8日提出的申请第60/169,628号的申请日为优先权日，根据美国法典第35卷第111条(a)款提出的申请。
技术领域
本发明涉及可作为农药、医药等的中间体的式(4)
表示的四氟苯甲醇类的制备方法及其制备中间体的制备方法，式中，m表示1或2，n表示0或1，m+n＝2。
更具体涉及以四氟氰基苯为原料，经过一系列的反应制备可作为具有良好杀虫作用的环丙羧酸酯类的制备中间体的四氟苯甲醇类、四氟苯甲醛缩二烷醇类、四氟苯甲醛类的方法，以及新颖的四氟苯甲醛缩二甲醇。
背景技术
众所周知，被1～4个氟原子、0～2个氯原子取代的苯甲醇的2，2-二甲基-3-卤化乙烯基-环丙羧酸酯具有较高的杀虫活性(德国专利公开公报第2658074号等)。2，3，5，6-四氟苯甲醇的环丙羧酸酯不仅具备较高的杀虫活性，和五氟苯甲醇的环丙羧酸酯相比，它还是一种对哺乳动物的毒性较低的良好的杀虫剂(德国专利公开公报第3705224号)。
作为式(4)表示的四氟苯甲醇的制备方法，提出了利用NaBH4、LiAlH4等金属氢化物还原卤代苯甲酸衍生物的方法。
例如，德国专利公开公报第3714602号揭示了使2，3，5，6-四氟苯甲酸和NaBH4反应，然后用烷基化试剂进行处理制得2，3，5，6-四氟苯甲醇的方法。此外，德国专利公开公报第2658074号、第2714042号及2661074号揭示了利用NaBH4使多氟苯甲酰氟还原，制得多氟苯甲醇的方法；以及利用LiAlH4还原多氟苯甲酰氟，制得1个以上的氟取代基被脱氟化的多氟苯甲醇的方法。
另外，英国专利公开公报第2127013号揭示了使2，3，5，6-四氟对苯二酰氯和NaBH4反应，制得2，3，5，6-四氟苯二甲醇的方法。
欧洲专利公开公报第31199号揭示了使1，2，4，5-四氟苯和正丁基锂反应，然后与二氧化碳作用制得2，3，5，6-四氟苯甲酸，再利用LiAlH4还原，制得2，3，5，6-四氟苯甲醇的方法。
上述方法都使用了化学计算量的高价氢化金属试剂，因此这些方法都不是利于工业化生产的方法。
此外，作为式(4)表示的四氟苯甲醇的制备方法，还提出了利用电解还原的方法。例如，日本专利公开公报平1-119686号揭示了使用固体金属或固体合金作为阴极电极，硫酸、盐酸、磷酸或磺酸类的水溶液作为电解溶液，电解还原五氟苯甲酸，同时制得2，3，5，6-四氟苯甲醛和2，3，5，6-四氟苯甲醇的方法。
日本专利公开公报昭63-206491号揭示了使用固体金属或固体合金作为阴极电极，硫酸水溶液作为电解溶液，电解还原五氟苯甲酸，获得2，3，5，6-四氟苯甲醇和五氟苯甲醇的混合物的方法。
关于电解还原的方法虽然有许多报道，但如上所述，任何方法制得的都是作为混合物的苯甲醇类(J.Electroanal.Chem.，1991年，215页；J.Electroanal.Chem.，1987年，315页；J.Chem.，Soc.Perkin Trans I，1972年，189页；J.Appl.Electrochem.，1992年，1082页；电化学及工业物理化学，1990年，83页等)。
上述方法的收率都较低，而且，生成物的纯度也不佳。特别是无法避免对人体有害的可生成环丙羧酸酯的五氟苯甲醇的混入。
以解决上述问题为目的，国际专利公开公报9808795号揭示了在催化剂存在下使氟化二氰基苯氢化分解，通过仅使一侧的氰基氢化脱氰制得氟化苄腈，然后使该氟化苄腈的氰基转变为羟甲基而制得氟化苯甲醇的方法。该方法能够以高收率制得高纯度的2，3，5，6-四氟苯甲醇，所以是一种很有用的方法。此外，该方法中还揭示了作为氰基转变为羟甲基的方法，包括将氰基还原成醛基然后还原成羟甲基的方法；直接将氰基还原为羟甲基的方法；或使氰基水解为羧基然后再使羧基还原为羟甲基的方法。
但是，使氰基转变为羟甲基的步骤存在一些问题，即，使氰基水解为羧基，然后使羧基还原为羟甲基的方法中，由于使用了化学计算量的高价氢化金属试剂，所以不利于工业生产。此外，使氰基直接还原为羟甲基的方法的总反应收率较低。氰基还原为醛基，再还原为羟甲基的方法的氰基还原为醛基的步骤中，副产2，3，5，6-四氟苯甲醇。2，3，5，6-四氟苯甲醇虽然是目的组分，但由于其沸点较高，所以在醛通过蒸馏进行精制时残留在蒸馏釜内。因此，副产2，3，5，6-四氟苯甲醇会导致收率下降。此外，通过蒸馏回收醛和沸点较高的2，3，5，6-四氟苯甲醇时，有杂质混入，这样就存在产品纯度下降的问题。
由于醛是由氰基还原为羟甲基的反应的中间产物，所以很难抑制因过量反应生成苯甲醇。即，为使醛的收率达到最大，必须极其严格地控制反应终点。此外，由于任何方法都大量使用了反应溶剂、羧酸等催化助剂及水，所以存在生产性较差、溶剂等的损耗较多、回收负担增加等问题。
发明需要解决的问题
因此，本发明的目的是提供工业上能够以高收率制得高纯度的可作为农药、医药等的中间体的式(4)表示的四氟苯甲醇类，作为其制备中间体的四氟苯甲醛缩二烷醇类及四氟苯甲醛类的方法。
本发明的进一步目的是提供工业上能够制得的可作为杀虫活性较高、且对人体毒性较低的拟除虫菊酯类等的制备中间体的2，3，5，6-四氟苯甲醇、2，3，5，6-四氟苯甲醛、2，3，5，6-四氟苯二甲醇、2，3，5，6-四氟对苯二甲醛、2，3，5，6-四氟苯甲醛缩二甲醇、2，3，5，6-四氟对苯二甲醛缩二甲醇。
发明的揭示
本发明涉及以式(1)表示的四氟氰基苯为原料，经过一系列的反应制得可作为具有良好杀虫作用的环丙羧酸酯的制备中间体的以下[1]～[14]记载的式(4)表示的四氟苯甲醇类，式(2)表示的四氟苯甲醛缩二烷醇类，式(3)表示的四氟苯甲醛类的方法；以及式(5)表示的新颖的四氟苯甲醛缩二甲醇。
[1]式(4)
表示的四氟苯甲醇的制备方法，该方法的特征是，使式(1)表示的四氟氰基苯在R-OH表示的烷基醇及酸存在下接触还原，制得式(2)
表示的四氟苯甲醛缩二烷醇，然后水解，制得式(3)
表示的四氟苯甲醛，再还原，式中，m为1或2、n为0或1、m+n＝2、R表示碳原子数1～4的烷基。
[2]式(2)表示的四氟苯甲醛缩二烷醇的制备方法，该方法的特征是，使式(1)表示的四氟氰基苯在R-OH表示的烷基醇及酸存在下接触还原，式中，m、n和R如前述[1]所述。
[3]进一步限定前述[2]所述的四氟苯甲醛缩二烷醇的制备方法，其中，烷基醇为甲醇，式(2)的化合物为四氟苯甲醛缩二甲醇。
[4]进一步限定前述[2]或[3]所述的四氟苯甲醛缩二烷醇的制备方法，其中，用于接触还原的催化剂为海绵状镍。
[5]进一步限定前述[2]～[4]的任一项所述的四氟苯甲醛缩二烷醇的制备方法，其中，用于接触还原的催化剂中添加了作为异种金属组分的铜、锡或锌。
[6]进一步限定前述[2]～[5]的任一项所述的四氟苯甲醛缩二烷醇的制备方法，其中，反应系统中的水量对应于式(2)的四氟苯甲醛缩二烷醇的缩醛基在1倍摩尔以下，在此条件下进行接触还原。
[7]式(3)
表示的四氟苯甲醛的制备方法，该方法的特征是，使式(2)表示的四氟苯甲醛缩二烷醇水解，式中，m及n如前述[1]所述。
[8]进一步限定前述[6]所述的四氟苯甲醛的制备方法，其中，采用了使式(1)表示的四氟氰基苯在R-OH表示的烷基醇及酸存在下接触还原而制得的式(2)表示的四氟苯甲醛缩二烷醇，式中，m、n和R如前述[1]所述。
[9]进一步限定前述[7]或[8]所述的四氟苯甲醛的制备方法，其中，添加水，通过蒸馏分离出烷基醇的同时进行水解。
[10]进一步限定前述[7]～[9]的任一项所述的四氟苯甲醛的制备方法，其中，对应于式(2)的四氟苯甲醛缩二烷醇中的缩醛基，使用了10倍摩尔以上的过量的水。
[11]进一步限定前述[7]～[9]的任一项所述的四氟苯甲醛的制备方法，其中，式(2)表示的四氟苯甲醛缩二烷醇为2，3，5，6-四氟苯甲醛缩二烷醇或2，3，5，6-四氟对苯二甲醛缩二烷醇，式(3)表示的四氟苯甲醛为相应的2，3，5，6-四氟苯甲醛或2，3，5，6-四氟对苯二甲醛。
[12]式(4)
表示的四氟苯甲醇的制备方法，该方法的特征是，使式(2)表示的四氟苯甲醛缩二烷醇水解，制得式(3)
表示的四氟苯甲醛，然后还原，式中，m及n如前所述。
[13]进一步前述[12]所述的四氟苯甲醇的制备方法，其中，式(2)表示的四氟苯甲醛缩二烷醇为2，3，5，6-四氟苯甲醛缩二烷醇或2，3，5，6-四氟对苯二甲醛缩二烷醇，式(3)表示的四氟苯甲醛为相应的2，3，5，6-四氟苯甲醛或2，3，5，6-四氟对苯二甲醛，式(4)表示的四氟苯甲醇为相应的2，3，5，6-四氟苯甲醇或2，3，5，6-四氟苯二甲醇。
[14]式(5)
表示的四氟苯甲醛缩二甲醇，式中的m和n如前述[1]所述。
发明的实施方式
以下，对本发明进行详细说明。
本发明的一系列反应如以下反应式所示：
反应式中，R表示碳原子数1～4的烷基，m为1或2，n为0或1，m+n＝2。
本发明的步骤(a)中，以式(1)的四氟氰基苯为反应原料，在特定的烷基醇及酸的存在下进行接触还原反应，制得式(2)的四氟苯甲醛缩二烷醇。然后，在步骤(b)中加水进行水解反应，制得式(3)的四氟苯甲醛。接着，在步骤(c)中以步骤(b)获得的高纯度四氟苯甲醛类及其醛类为原料，不需要大量高价氢化金属试剂，就能够以工业生产的方式以高收率制得四氟苯甲醇类。
作为与本发明所用的反应有关的已有技术，日本专利公开公报昭63-39832号揭示了与将腈基转变为缩醛基的步骤(a)类似的反应，即，在硫酸及醇的存在下用海绵状镍使五氟苄腈氢化，制得五氟苯甲醛缩二烷醇的方法。
此外，作为使缩醛基转变为醛基的步骤(b)的反应，例如，以五氟苄腈为起始原料，通过和LiAlH4的反应等合成2，3，5，6-四氟苯甲醛缩二乙醇，然后进行水解以34％的较低收率制得2，3，5，6-四氟苯甲醛(J.General.Chem.USSR，1969年，39卷，7号，1576页)。
本发明通过步骤(a)制得式(2)表示的四氟苯甲醛缩二烷醇类，较好的例子是四氟苯甲醛缩二甲醇及四氟对苯二甲醛缩二甲醇。
与步骤(a)制得的化合物类似的化合物包括五氟苯甲醛缩二烷醇(日本专利公开公报昭63-39832号)及四氟苯甲醛缩二乙醇(J.General.Chem.USSR，1969年，39卷，7号，1576页)。但至今没有对四氟苯甲醛缩二甲醇的报道。四氟苯甲醛缩二甲醇是产业上非常有用的新颖的化合物。
作为本发明所用的起始原料的式(1)的四氟氰基苯的具体例子包括2，3，5，6-四氟苄腈、2，3，4，5-四氟苄腈、2，3，4，6-四氟苄腈、2，3，5，6-四氟对苯二腈、2，3，4，5-四氟苯邻二腈和2，3，4，6-四氟间苯二腈。
特别好的是2，3，5，6-四氟苄腈和2，3，5，6-四氟对苯二腈。
其中，四氟二氰基苯类通过使二氰基苯类氯化，再用氟化碱金属将所得四氯二氰基苯中的氯原子取代为氟原子就可制得。具体来讲，日本专利公报昭44-28493号揭示了使2，3，5，6-四氯对苯二腈和氟化碱金属反应，制得2，3，5，6-四氟对苯二腈的方法。此外，四氟苄腈可利用国际专利公开公报第9808795号揭示的在催化剂存在下，通过氢化分解仅使氟化二氰基苯一侧的氰基氢化脱氰基的方法制得。
采用通过本发明的方法制得的四氟苄腈对2，3，5，6-四氟苯甲醛缩二烷醇的制备特别有利。以此缩醛为原料制得的2，3，5，6-四氟苯甲醇完全不含有对哺乳动物毒性较高的作为拟除虫菊酯类的原料中的的五氟苯甲醇。
步骤(a)中采用的接触还原用催化剂包括镍、钯、铂、钌、钴、铜等金属催化剂。特别好的是镍催化剂。催化剂可以单用金属，也可以是载体催化剂的形式。可用载体包括活性炭、二氧化硅和氧化铝等。较好的催化剂具体例子为海绵状镍催化剂。
对催化剂的添加量无特别限定，对应于式(1)的四氟氰基苯，较好使用1质量％以上的催化剂。
此外，在催化剂中添加异种金属组分也有效。可添加铜、锡、铬、铅、镉、锑、铋、钼、锌和铁等金属本身或其盐类，特别好的是添加铜、铅和锌组分。异种金属组分在催化剂中的添加量对应于催化剂较好为0.1～50质量％。
步骤(a)中所用的酸包括硫酸、盐酸、磷酸、甲酸、乙酸、一氯乙酸、二氯乙酸、三氟乙酸等，特别好的是硫酸、盐酸及磷酸。
对酸的用量也无特别限定，对应于式(1)的四氟氰基苯，较好在1倍摩尔以上。
本发明所用的R-OH(式中，R表示碳原子数1～4的烷基)表示的烷基醇为碳原子数1～4的烷基醇。具体包括甲醇、乙醇、2-丙醇、正丁醇等。其中最好的是甲醇。
醇的用量对应于式(1)的四氟氰基苯，一般在2倍摩尔以上，更好是在10倍摩尔以上。
步骤(a)中溶剂并不是必需的，但可使用甲苯、乙苯等烃类，1，4-二噁烷和四氢呋喃等醚类，二甲基甲酰胺(DMF)，二甲亚砜(DMSO)和环丁砜等溶剂。
对反应温度无特别限定，最好在0℃左右～100℃左右的温度下进行反应。
对氢的供给方式也无特别限定，可吹入反应液中，也可导入气相部分或间歇供给。此外，也可供给与氮气等惰性气体相混的混合气体。氢的分压在减压～加压的范围内。
步骤(a)的反应系统中如果存在水，则一般通过四氟苯甲醛缩二烷醇的水解等会生成四氟苯甲醛等，所以不理想，但如果以水悬浮液的形式调制的海绵状镍中存在少量的水就没太大影响。如果水量对应于缩醛基在1倍摩尔以下，则不会影响步骤(a)的反应结果。
通过步骤(a)消耗了作为原料的式(1)表示的四氟氰基苯后，进行加热处理。通过加热处理可提高式(2)表示的四氟苯甲醛缩二烷醇的收率。加热处理较好是在40℃～100℃左右的温度下进行0.1～24小时。
本发明的步骤(a)制得的式(2)的四氟苯甲醛缩二烷醇通过蒸馏、萃取、2层分离等方法可得到精制，但也可不经过精制而直接进入其后的反应步骤(b)的水解反应。或者，以和式(3)表示的四氟苯甲醛的混合物的形式用于步骤(b)。
步骤(a)的反应终点是对应于四氟氰基苯的氰基消耗了1摩尔氢时，或者利用气相色谱仪等分析仪器对原料消耗量、式(2)的四氟苯甲醛缩二烷醇及式(3)的四氟苯甲醛的生成量进行定量分析来确认。此外，还确认本发明的方法中的步骤(a)的反应时间即使延长，也不会因生成物的分解等导致收率下降。
步骤(a)获得的式(2)的四氟苯甲醛缩二烷醇通过步骤(b)的水解可转变为式(3)的四氟苯甲醛。
步骤(a)的缩醛化中，有时可确认生成了四氟苯甲醛缩一烷醇，但这种缩一烷醇通过水解同样可以转变为四氟苯甲醛。
反应步骤(b)在酸存在下进行。用于该反应的酸包括硫酸、盐酸、磷酸、甲酸、乙酸、一氯乙酸、二氯乙酸、三氟乙酸等，特别好的是采用硫酸、盐酸和磷酸。对酸的用量无特别限定，步骤(b)最好直接采用步骤(a)所用的酸。
步骤(b)所用的水的添加量对应于生成的式(2)的四氟苯甲醛缩二烷醇中的缩醛基只要在1倍摩尔以上即可，对其无特别限定，但由于步骤(b)为平衡反应，所以最好使用10倍摩尔以上的过量的水，这样能够有效地以高收率制得高纯度的式(3)的四氟苯甲醛。
步骤(b)中溶剂并不是必需的，但也可使用甲苯和乙苯等烃类，1，4-二噁烷和四氢呋喃等醚类，DMF，DMSO和环丁砜等溶剂。
对反应温度无特别限定，最好在0℃左右～200℃左右的温度下进行反应。
步骤(b)中，通过所谓的蒸馏除去所含的醇及反应生成的醇能使反应朝生成物方向移动，通过此种反应性蒸馏，能够有效地使含有的式(2)的四氟苯甲醛缩二烷醇转化为式(3)的四氟苯甲醛。由于通过该反应性蒸馏能够有效地使反应向生成物方向移动，所以，步骤(b)的水解反应所用的酸及水的用量能够大幅度减少。
在进行反应性蒸馏时，所用醇最好为甲醇。由于甲醇价格便宜且沸点较低(64.7℃)，所以能够容易地被除去，这样就能够有效促进了步骤(b)的水解反应。此外，由于未和水形成共沸混合物，所以抑制了水的蒸馏，这样在促进步骤(b)进行的同时，还可容易地实现循环利用。
步骤(b)制得的式(3)的四氟苯甲醛可通过蒸馏、萃取和2层分离等方法精制。特别好的精制方法是蒸馏，能够获得高纯度的四氟苯甲醛。
四氟苯甲醛和水作为2层馏分被蒸出。馏分通过2层分离能够制得高纯度的四氟苯甲醛。溶于水层的四氟苯甲醛可以通过有机溶剂的萃取回收。对萃取溶剂无特别限定，较好采用甲苯等芳香族烃类。此外，还可以不对所得水层中的四氟苯甲醛进行萃取，再次用于步骤(b)的水解，实现水的循环利用。这样不仅可以提高四氟苯甲醛的收率，还可大幅度减少废水处理量。
步骤(b)制得的式(3)的四氟苯甲醛再通过步骤(c)的还原反应就可制得式(4)的四氟苯甲醇。
步骤(c)的反应可使用镍、钯、铂、钌、钴、铜等金属催化剂。特别好的是镍催化剂。在催化剂中添加异种金属也有效，例如添加铜、锡、铬、铅、镉、锑、铋、钼、锌和铁等。催化剂可以是金属本身，也可以是载体催化剂的形式。可用载体包括活性炭、二氧化硅和氧化铝等。较好的催化剂具体例子为海绵状镍催化剂。此外，还可以使用NaBH4、LiAlH4等金属氢化物将醛还原为醇。
步骤(c)的反应中溶剂并不是必需的，但可使用作为溶剂的甲苯和乙苯等烃类，甲醇、乙醇和2-丙醇等醇类，1，4-二噁烷和四氢呋喃等醚类，乙酸和甲酸等羧酸类。特别好的是采用甲苯、乙苯等芳香族烃类。
对反应方式也无特别限定，可采用催化剂悬浮流通式、固定床流通式、连续式或间歇式等方法。
对反应温度无特别限定，最好在常温～200℃左右的温度下进行反应。反应压力在大气压～加压的范围内。此外，对氢还原时的氢分压也无特别限定，最好在1MPa以下。
在对催化剂进行了过滤、离心分离、沉降分离等操作后，再通过蒸馏、萃取和2层分离等方法就可完成对步骤(c)的反应获得的式(4)的四氟苯甲醇的精制。
实施发明的最佳方式
以下，例举实施例及比较例对本发明进行说明，但本发明并不仅限于以下例子。
实施例1：2，3，5，6-四氟苯甲醛缩二甲醇的调制
在附有冷凝管的容积为50ml的玻璃反应容器中加入0.50g经过甲醇充分置换的海绵状镍后，再加入2，3，5，6-四氟苄腈3.53g、97％硫酸4.08g及甲醇19.78g的混合溶液，用氢气充分置换气相部分后，在冷凝管顶部安装氢球，于10℃搅拌6小时。反应液通过气相色谱法分析后确认，2，3，5，6-四氟苄腈的转化率为65.9％。然后，于25℃搅拌一晚，转化率达到100％。过滤反应液中的催化剂后，于60℃加热2小时，除去甲醇。使残渣冷却至室温后，由2，3，5，6-四氟苯甲醛缩二甲醇生成的油层2.09g被分离出来。用气相色谱仪对油层进行分析后确认，面积百分率为97.0％，其余为2，3，5，6-四氟苯甲醛。最后通过NMR及质谱分析对2，3，5，6-四氟苯甲醛缩二甲醇进行确认。
NMR(CDCl3，δ)：3.50(6H，s)，5.65(1H，s)，7.19(1H，m)。
MASS：M+224
实施例2：2，3，5，6-四氟苯甲醛的调制
在附有冷凝管的容积为200ml的玻璃反应容器中加入实施例1制得的97％的2，3，5，6-四氟苯甲醛缩二甲醇2.09g后，添加水25.29g和97％的硫酸45.72g，于25℃搅拌1小时。然后，加入100ml二氯甲烷，分离有机层。用旋转蒸发器蒸去二氯甲烷后，冷却，获得1.67g结晶。通过o-二氯苯的内标法，利用气相色谱仪对该结晶进行分析后确认，获得了纯度为99.8％的2，3，5，6-四氟苯甲醛。由2，3，5，6-四氟苯甲醛缩二甲醇生成的2，3，5，6-四氟苯甲醛的收率为99.6％。
实施例3：2，3，5，6-四氟苯甲醛的调制
在附有冷凝管的容积为1L的玻璃反应容器中装入2，3，5，6-四氟苄腈127.08g和甲醇120.00g后，在水浴中一边搅拌一边滴加甲醇228.48g和97％的硫酸146.88g的混合液，再加入经过甲醇充分置换的海绵状镍9.33g。用氢气充分置换气相部分后，在大气压下于20℃在氢氛围气中搅拌6小时。用气相色谱仪对反应液进行分析后确认，2，3，5，6-四氟苄腈完全消失。接着，用氮气置换气相部分，于60℃搅拌3小时。反应液用气相色谱仪分析后确认，主要生成了2，3，5，6-四氟苯甲醛缩二甲醇。蒸去反应液中的甲醇后，加入660.22g水进行常压蒸馏。切割含由2，3，5，6-四氟苯甲醛缩二甲醇的水解反应生成的甲醇的初馏分后，蒸出384.71g主馏分。主馏分在室温下静置后，分出油层和水层，分离出的103.65g油层冷却后结晶化。通过o-二氯苯的内标法，利用气相色谱仪对该结晶进行分析后确认，获得了纯度为99.9％的2，3，5，6-四氟苯甲醛。此外，利用气相色谱法完全未检测出其他杂质。由2，3，5，6-四氟苄腈生成的2，3，5，6-四氟苯甲醛的收率为80.1％。水层经气相色谱仪分析后确认，其中溶解了2，3，5，6-四氟苯甲醛4.52g(按2，3，5，6-四氟苄腈计算的收率为3.5％)。
实施例4：2，3，5，6-四氟苯甲醛的调制
在附有冷凝管的容积为2L的玻璃反应容器中装入2，3，5，6-四氟苄腈127.08g和甲醇464.48g后，在水浴中一边搅拌一边滴加甲醇228.48g和97％的硫酸146.88g的混合液，再加入经过甲醇充分置换的海绵状镍9.33g。用氢气充分置换气相部分后，在大气压下于20℃在氢氛围气中搅拌2小时。然后进行与实施例3同样的操作，蒸馏后获得作为主馏分油层的纯度为99.9％的2，3，5，6-四氟苯甲醛101.59g(以2，3，5，6-四氟苄腈为基准计收率为78.5％)。
此外，水层中溶解了2，3，5，6-四氟苯甲醛4.50g(以2，3，5，6-四氟苄腈为基准计收率为3.5％)。
实施例5：2，3，5，6-四氟苯甲醛的调制
除了将在氢氛围气中进行搅拌时的温度改为10℃之外，其他操作都和实施例4相同。蒸馏后获得101.43g作为主馏分油层的纯度为99.9％的2，3，5，6-四氟苯甲醛(以2，3，5，6-四氟苄腈为基准计收率为78.4％)。
此外，水层中溶解了2，3，5，6-四氟苯甲醛4.54g(以2，3，5，6-四氟苄腈为基准计收率为3.5％)。
实施例6：2，3，5，6-四氟苯甲醛的调制
除了将在氢氛围气中进行搅拌时的温度改为30℃之外，其他操作都和实施例4相同。蒸馏后获得101.47g作为主馏分油层的纯度为99.9％的2，3，5，6-四氟苯甲醛(以2，3，5，6-四氟苄腈为基准计收率为78.4％)。
此外，水层中溶解了2，3，5，6-四氟苯甲醛4.50g(以2，3，5，6-四氟苄腈为基准计收率为3.5％)。
实施例7：2，3，5，6-四氟苯甲醛的调制
除了使用含有6.83g水的海绵状镍9.33g之外，其他操作都和实施例3相同。蒸馏前反应液的主要生成物为2，3，5，6-四氟苯甲醛及2，3，5，6-四氟苯甲醛缩二甲醇。蒸馏后获得104.29g作为主馏分油层的纯度为99.9％的2，3，5，6-四氟苯甲醛(以2，3，5，6-四氟苄腈为基准计收率为80.6％)。
此外，水层中溶解了2，3，5，6-四氟苯甲醛4.40g(以2，3，5，6-四氟苄腈为基准计收率为3.4％)。
实施例8：2，3，5，6-四氟苯甲醛的调制
在附有冷凝管的容积为1L的玻璃反应容器中装入2，3，5，6-四氟苄腈127.08g和甲醇120.00g后，在水浴中一边搅拌一边滴加甲醇228.4g和97％的硫酸146.88g的混合液，再加入经过甲醇充分置换的海绵状镍9.33g。用氢气充分置换气相部分后，在大气压下于20℃在连续供给氢的同时搅拌6小时。用气相色谱法对反应液进行分析后确认，2，3，5，6-四氟苄腈完全消失。接着，继续供给氢，于此同时在20℃搅拌12小时。用气相色谱法分析后确认，完全未生成2，3，5，6-四氟苯甲醇。
以后的操作和实施例2相同，蒸馏后获得105.76g作为主馏分油层的纯度为99.9％的2，3，5，6-四氟苯甲醛。
此外，水层中溶解了2，3，5，6-四氟苯甲醛4.27g。油层和水层中合计的以2，3，5，6-四氟苄腈为基准计收率为84.3％。
由于本实施例的收率和实施例2的收率相差不大，所以可以确认，即使本实施例的加氢反应时间有所延长，也不会因生成物的分解等而导致收率下降。实施例9：2，3，5，6-四氟苯甲醛的调制
除了在附有冷凝管的容积为500ml的玻璃反应容器中加入海绵状镍12.39g和10％的硫酸铜水溶液14.36g，搅拌30分钟后除去上清液，制得催化剂之外，其他操作都和实施例3相同。蒸馏前反应液的主要生成物为2，3，5，6-四氟苯甲醛及2，3，5，6-四氟苯甲醛缩二甲醇。蒸馏后获得110.7g作为主馏分油层的纯度为99.9％的2，3，5，6-四氟苯甲醛(以2，3，5，6-四氟苄腈为基准计收率为85.6％)。
此外，水层中溶解了2，3，5，6-四氟苯甲醛4.50g(以2，3，5，6-四氟苄腈为基准计收率为3.5％)。
实施例10：2，3，5，6-四氟苯甲醛的调制
除了使用含有1.74g硫酸锡和6.96g水的海绵状镍12.39g，在氢氛围气中进行搅拌的时间为7小时之外，其他操作都和实施例9相同。蒸馏前反应液的主要生成物为2，3，5，6-四氟苯甲醛及2，3，5，6-四氟苯甲醛缩二甲醇。蒸馏后获得109.33g作为主馏分油层的纯度为99.9％的2，3，5，6-四氟苯甲醛(以2，3，5，6-四氟苄腈为基准计收率为84.6％)。
此外，水层中溶解了2，3，5，6-四氟苯甲醛4.20g(以2，3，5，6-四氟苄腈为基准计收率为3.3％)。
实施例11：2，3，5，6-四氟苯甲醛的调制
除了使用含有1.15g硫酸锌和6.31g水的海绵状镍8.26g，在氢氛围气中进行搅拌的时间为7.5小时之外，其他操作都和实施例9相同。蒸馏前反应液的主要生成物为2，3，5，6-四氟苯甲醛及2，3，5，6-四氟苯甲醛缩二甲醇。蒸馏后获得106.31g作为主馏分油层的纯度为99.9％的2，3，5，6-四氟苯甲醛(以2，3，5，6-四氟苄腈为基准计收率为82.2％)。
此外，水层中溶解了2，3，5，6-四氟苯甲醛4.80g(以2，3，5，6-四氟苄腈为基准计收率为3.7％)。
实施例12：2，3，5，6-四氟苯甲醛的调制
在容积为300ml的玻璃高压釜中装入2，3，5，6-四氟苄腈25.03g和甲醇69.70g后，在水浴中一边搅拌一边滴加97％的硫酸29.38g。然后加入含有1.17g水的海绵状镍1.33g，用氮气充分置换气相部分后，通过氢气加压至0.098MPa(表压)。将压力维持在0.098MPa的同时继续供氢，于20℃继续搅拌。用流量表监控氢的吸收量4.5小时后，氢的吸收停止。接着，用氮气置换气相部分，于60℃搅拌3小时。反应液用气相色谱仪分析后，确认主要生成了2，3，5，6-四氟苯甲醛及2，3，5，6-四氟苯甲醛缩二甲醇。蒸去反应液中的甲醇后，加入70.2g水进行常压蒸馏。切割含由2，3，5，6-四氟苯甲醛缩二甲醇的水解反应生成的甲醇的初馏分后，蒸出75.0g主馏分。主馏分在室温下静置后，分出油层和水层，分离出19.75g油层，冷却后变为结晶。通过o-二氯苯的内标法，利用气相色谱仪对该结晶进行分析后确认，获得了纯度为99.9％的2，3，5，6-四氟苯甲醛。此外，利用气相色谱法完全未检测出其他杂质。由2，3，5，6-四氟苄腈生成的2，3，5，6-四氟苯甲醛的收率为78.83％。水层经气相色谱仪分析后确认，其中溶解了2，3，5，6-四氟苯甲醛0.88g(按2，3，5，6-四氟苄腈计算的收率为3.5％)。
实施例13：2，3，5，6-四氟苯甲醛的调制
除了氢气的加压压力为0.059MPa(表压)，从开始氢的吸收到氢的吸收停止所需的5小时内连续搅拌之外，其他操作都和实施例12相同。蒸馏前反应液的主要生成物为2，3，5，6-四氟苯甲醛及2，3，5，6-四氟苯甲醛缩二甲醇。蒸馏后获得19.97g作为主馏分油层的纯度为99.9％的2，3，5，6-四氟苯甲醛(以2，3，5，6-四氟苄腈为基准计收率为79.70％)。
此外，水层中溶解了2，3，5，6-四氟苯甲醛0.80g(以2，3，5，6-四氟苄腈为基准计收率为3.2％)。
实施例14：四氟对苯二甲醛的调制
在附有冷凝管的容积为200ml的玻璃反应容器中装入四氟对苯二腈5.0g和甲醇67.5g，开始搅拌。用氮气置换反应容器内的气体后，用冰水冷却将温度保持在25℃，同时通过滴液漏斗慢慢滴加97％的硫酸11.0g。然后，投入0.5g海绵状镍，用氢气置换反应容器中的气体后，在反应器中安装氢球，连续搅拌4小时。接着，取下氢球，在80℃的浴温下加热1小时后，用旋转蒸发器蒸去反应液中的甲醇。在残渣中加入23.4g水，于120℃的浴温加热回流1小时后，在常压下进行简单蒸馏，作为目的产物的四氟对苯二甲醛和水一起蒸出。用滴液漏斗添加蒸出的相当量的水的同时以不蒸出四氟对苯二甲醛为限进行蒸馏。蒸馏液用旋转蒸发器蒸干后，获得1.83g作为纯度为99％的四氟对苯二甲醛的乳白色结晶(收率为35.5％)。
实施例15：四氟对苯二甲醛的调制
除了使用35.3g的甲醇和97％的硫酸10.3g，并添加1.0g乙酸铜，然后投入0.7g海绵状镍之外，其他操作都和实施例14相同，获得2.96g纯度为99％的四氟对苯二甲醛的乳白色结晶(收率为58.5％)。
实施例16：四氟对苯二甲醛的缩醛体及四氟对苯二甲醛的调制
在附有冷凝管的容积为1L的玻璃反应容器中加入四氟对苯二腈50.0g和甲醇465.0g，开始搅拌。反应容器中的气体用氮气置换后，用冰水冷却，在将温度保持为25℃的同时用滴液漏斗慢慢滴加97％的硫酸103.0g。然后，投入2.0g硫酸铜和6.5g海绵状镍。反应容器内的气体用氢气置换后，在反应器中安装氢球，于25±5℃的温度下搅拌8小时。接着，过滤催化剂，用旋转蒸发器除去甲醇。在残渣中加入300.0g水后，室温下使结晶析出。过滤结晶后，获得47.6g作为四氟对苯二甲醛的缩醛体的淡黄色结晶。在附有冷凝管的容积为300ml的玻璃反应容器中装入以上制得的四氟对苯二甲醛的缩醛体、水140.0g和97％的硫酸0.75g，于100℃加热搅拌1小时后，在常压下蒸去因缩醛的水解而生成的甲醇。当蒸馏的最高温度达到99℃时结束蒸馏，然后搅拌反应液冷却至室温，使结晶析出。过滤结晶后，在减压下干燥，获得纯度为99％的四氟对苯二甲醛23.1g(收率为45％)。
实施例17：2，3，5，6-四氟苯甲醇的调制
在容积为500ml的不锈钢制高压釜中加入实施例7制得的纯度为99.9％的2，3，5，6-四氟苯甲醛31.42g，海绵状镍1.48g。用氮气置换后，用氢气充分置换，加压至0.5MPa(表压)。然后，在将压力维持为0.5MPa的同时继续供氢，于100℃继续搅拌。用流量表监控氢的吸收量，269分钟后氢的吸收停止。通过o-二氯苯的内标法，利用气相色谱仪对反应液进行分析后确认，2，3，5，6-四氟苯甲醛的转化率为100％，所得2，3，5，6-四氟苯甲醇的收率(以2，3，5，6-四氟苯甲醛为基准)为90.7％。
实施例18：2，3，5，6-四氟苯甲醇的调制
除了装入2，3，5，6-四氟苯甲醛88.25g、甲苯89.70g和海绵状镍2.69g之外，其他操作都和实施例17相同。75分钟后氢的吸收停止。通过o-二氯苯的内标法，利用气相色谱仪对反应液进行分析后确认，2，3，5，6-四氟苯甲醛的转化率为100％，所得2，3，5，6-四氟苯甲醇的收率(以2，3，5，6-四氟苯甲醛为基准)为99.3％。
对所得反应液进行蒸馏后获得纯度为99.8％的2，3，5，6-四氟苯甲醇85.77g。
实施例19：2，3，5，6-四氟苯二甲醇的调制
在容积为100ml的不锈钢制高压釜中加入纯度为99.9％的2，3，5，6-四氟对苯二甲醛5.92g，1，4-二噁烷28.66g及海绵状镍0.27g。用氮气置换后，用氢气充分置换，加压至0.5MPa(表压)。然后，在将压力维持为0.5MPa的同时继续供氢，于100℃继续搅拌。用流量表监控氢的吸收量150分钟后，氢的吸收停止。通过o-二氯苯的内标法，利用气相色谱仪对反应液进行分析后确认，四氟对苯二甲醛的转化率为100％，2，3，5，6-四氟苯二甲醇的收率为87.3％。过滤反应液中的催化剂后，用旋转蒸发器蒸去1，4-二噁烷，获得白色固体。在所得固体中加入甲苯30g，进行30分钟的加热回流后，冷却，再进行过滤获得5.30g纯度为93.4％的2，3，5，6-四氟苯二甲醇的白色结晶。
比较例1：不经过缩醛体的2，3，5，6-四氟苯甲醛的调制
在附有冷凝管的容积为500ml的玻璃反应容器中加入2，3，5，6-四氟苄腈5.00g、甲醇51.00g、水52.00g、乙酸45.00g及海绵状镍0.50g，用氢气置换气相部分后，在大气压下于60℃继续供氢并搅拌。经过一段时间后从反应液取样，用气相色谱法进行分析后确认，同时生成了2，3，5，6-四氟苯甲醛和2，3，5，6-四氟苯甲醇，反应液中的收率如下表所示。
| 反应时间(分钟) | 苯甲醛的收率(％) | 苯甲醇的收率(％) |
| 80 | 63.4 | 0.2 |
| 120 | 84.0 | 0.8 |
| 180 | 65.3 | 7.8 |
收率在120分钟后显现出最大值，然后急剧下降。
产业上利用的可能性
本发明利用工业上有利的方法，能够以高收率制得高纯度的式(4)的四氟苯甲醇类、式(3)的四氟苯甲醛类及式(5)的四氟苯甲醛缩二甲醇类。特别是能够以高收率制得高纯度的作为杀虫活性高、且对人体的毒性较低的拟除虫菊酯类的制备中间体的2，3，5，6-四氟苯甲醇、2，3，5，6-四氟苯二甲醇、2，3，5，6-四氟苯甲醛、2，3，5，6-四氟对苯二甲醛、2，3，5，6-四氟对苯二甲醛缩二甲醇及2，3，5，6-四氟苯甲醛缩二甲醇。
Claims (14)
1.式(4)表示的四氟苯甲醇的制备方法，其特征在于，使式(1)
表示的四氟氰基苯在R-OH表示的烷基醇及酸存在下接触还原，制得式(2)表示的四氟苯甲醛缩二烷醇，然后水解，制得式(3)
表示的四氟苯甲醛，再还原，式中，m为1或2、n为0或1、m+n＝2、R表示碳原子数1～4的烷基。
2.式(2)表示的四氟苯甲醛缩二烷醇的制备方法，其特征在于，使式(1)
表示的四氟氰基苯在R-OH表示的烷基醇及酸存在下接触还原，式中，m、n和R如权利要求1所述。
3.如权利要求2所述的四氟苯甲醛缩二烷醇的制备方法，其中，烷基醇为甲醇，式(2)的化合物为四氟苯甲醛缩二甲醇。
4.如权利要求2或3所述的四氟苯甲醛缩二烷醇的制备方法，其中，用于接触还原的催化剂为海绵状镍。
5.如权利要求2～4的任一项所述的四氟苯甲醛缩二烷醇的制备方法，其中，用于接触还原的催化剂中添加了作为异种金属组分的铜、锡或锌。
6.如权利要求2～5的任一项所述的四氟苯甲醛缩二烷醇的制备方法，其中，反应系统中的水量对应于式(2)的四氟苯甲醛缩二烷醇的缩醛基在1倍摩尔以下，在此条件下进行接触还原。
7.式(3)
表示的四氟苯甲醛的制备方法，其特征在于，使式(2)
表示的四氟苯甲醛缩二烷醇水解，式中，m及n如前所述。
8.如权利要求7所述的四氟苯甲醛的制备方法，其中，采用了使式(1)
表示的四氟氰基苯在R-OH表示的烷基醇及酸存在下接触还原而制得的式(2)
表示的四氟苯甲醛缩二烷醇，式中，m、n和R如前所述。
9.如权利要求7或8所述的四氟苯甲醛的制备方法，其中，添加水，通过蒸馏分离出烷基醇的同时进行水解。
10.如权利要求7～9的任一项所述的四氟苯甲醛的制备方法，其中，对应于式(2)的四氟苯甲醛缩二烷醇中的缩醛基，使用了10倍摩尔以上的过量的水。
11.如权利要求7～9的任一项所述的四氟苯甲醛的制备方法，其中，式(2)表示的四氟苯甲醛缩二烷醇为2，3，5，6-四氟苯甲醛缩二烷醇或2，3，5，6-四氟对苯二甲醛缩二烷醇，式(3)表示的四氟苯甲醛为相应的2，3，5，6-四氟苯甲醛或2，3，5，6-四氟对苯二甲醛。
12.式(4)
表示的四氟苯甲醇的制备方法，其特征在于，使式(2)
表示的四氟苯甲醛缩二烷醇水解，制得式(3)
表示的四氟苯甲醛，然后还原，式中，m及n如前所述。
13.如权利要求12所述的四氟苯甲醇的制备方法，其中，式(2)表示的四氟苯甲醛缩二烷醇为2，3，5，6-四氟苯甲醛缩二烷醇或2，3，5，6-四氟对苯二甲醛缩二烷醇，式(3)表示的四氟苯甲醛为相应的2，3，5，6-四氟苯甲醛或2，3，5，6-四氟对苯二甲醛，式(4)表示的四氟苯甲醇为相应的2，3，5，6-四氟苯甲醇或2，3，5，6-四氟苯二甲醇。
14.式(5)
表示的四氟苯甲醛缩二甲醇，式中的m和n如前所述。
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