一种3-氯-4-氟三氟甲苯的制备方法

1.本发明涉及一种3-氯-4-氟三氟甲苯的制备方法。


背景技术：

2.3-氯-4-氟三氟甲苯是一种重要的氟化物，具有含氟芳香族化合物独特的生物活性，广泛应用于医药、农药的合成。其外观为无色透明液体，化学结构式为：
[0003][0004]
由于氟原子电子云密度高，电负性大，故含氟基团的引入使得化合物具有良好的热稳定性，抗氧化性等独特的性质。3-氯-4-氟三氟甲苯为重要的医药和农药中间体，可合成苯基吡唑类和苯二醚类等药物。因此，优化其制备方法对于工业化生产具有重要意义。
[0005]
根据文献报道，现有的3-氯-4-氟三氟甲苯制备方法主要有以下几种。
[0006]
方法一，根据专利cn 102267871 a公开发明方法为在含有铜的卤化物和冠醚的催化剂的存在下，以3,4-二氯三氟甲苯为原料，在非质子溶剂中与无水氟化钾反应制得3-氯-4-氟三氟甲苯。该方法中涉及冠醚等价格较高的催化剂使得成本较高，并且有后处理工艺复杂、造成环境污染等缺点。
[0007]
方法二，根据美国专利us4582948中公开了一种3-氯-4-氟三氟甲苯的制备方法，其以4-氟-3-硝基三氟甲苯为原料，在290℃～450℃温度条件下通入氯气，氯原子取代硝基，馏出物经洗涤干燥后常压蒸馏即得产品。此方法在高温下氯化，反应条件苛刻，难以进行工业化生产。
[0008]
方法三，以3-氯-4-氨基三氟甲苯为原料，与亚硝酸钠反应后，再经氟硼酸处理制得氟硼酸重氮盐，之后将制好的氟硼酸重氮盐直接热解生成3-氯-4-氟三氟甲苯。此方法在热解过程中容易造成重氮盐受热不均匀，反应副产物较多，收率较低。


技术实现要素：

[0009]
针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种3-氯-4-氟三氟甲苯的制备方法，按照方法三所述路线，在氟硼酸重氮盐热分解操作中采用金属浴进行热分解反应，加入金属微球使其受热均匀，改善传统工业制备工艺，以提高反应的选择性和收率。
[0010]
本发明的技术方案如下：
[0011]
一种3-氯-4-氟三氟甲苯的制备方法，所述方法包括：
[0012]
原料3-氯-4-氨基三氟甲苯与盐酸、亚硝酸钠反应进行氨基重氮化后，加入氟硼酸生成氟硼酸重氮盐，然后在金属浴下经热裂解(希曼法)，制得产物3-氯-4-氟三氟甲苯；
[0013]
所述金属浴中使用的金属材料为：c276哈氏合金(50～200μm)、316l不锈钢(50～200μm)、18/8不锈钢(50～200μm)或钛材(50～200μm)，优选c276哈氏合金；
[0014]
反应式如下：
[0015][0016]
具体的，所述3-氯-4-氟三氟甲苯的制备方法为；
[0017]
(1)在浓盐酸(35～37％)中搅拌滴加原料3-氯-4-氨基三氟甲苯，加热40～50℃至完全混溶，然后冷却至-10～0℃，滴加亚硝酸钠水溶液，用碘化钾-淀粉试纸检测反应终点，得到芳胺重氮盐(无需从体系中分离，直接用于下一步反应)；
[0018]
其中，3-氯-4-氨基三氟甲苯与盐酸的物质的量之比为1：0.5～10，优选1：1～5；
[0019]
当碘化钾-淀粉试纸变蓝色即为反应终点，过量的亚硝酸钠用氨基磺酸除掉；通过液相内标法检测出体系中芳胺重氮盐的实际含量；
[0020]
(2)配制氟硼酸溶液，冷却至-10～0℃后加入步骤(1)所得芳胺重氮盐中，充分搅拌(1～50min)后抽滤，真空干燥(40～60℃，2～7h)，得到芳胺氟硼酸重氮盐；
[0021]
所述氟硼酸溶液的浓度为5～8mol/l，溶剂为水；
[0022]
所述氟硼酸与芳胺重氮盐的物质的量之比为1：1～15，优选1：1～6；
[0023]
(3)将步骤(2)所得芳胺氟硼酸重氮盐与金属材料混合，搅拌下加热至140～280℃进行热解，热解过程中冷凝收集馏出物，所得馏出物经洗涤干燥后，常压蒸馏收集134～138℃产品，即得3-氯-4-氟三氟甲苯；
[0024]
所述芳胺氟硼酸重氮盐与金属材料的质量比为2～3：1。
[0025]
相对于现有技术，本发明的有益效果在于；
[0026]
反应所选原料简单易得，本方法不使用金属催化剂和有机溶剂从而降低处理成本，减小环保压力，避免造成环境污染。其次反应时间短，生产效率显著提高，适合工业化生产。
[0027]
金属浴用c276哈氏合金微球可提高热解时导热效率，同时减少重氮盐自身偶联，提高选择性和收率。c276哈氏合金耐腐蚀能力强，经简单冲洗可多次重复使用，有效降低了目标产品的制造成本，提高了经济效益。
具体实施方式
[0028]
下面通过具体实施例进一步描述本发明，但本发明的保护范围并不仅限于此。
[0029]
实施例中使用的金属微球可通过常规途径商购获得。
[0030]
c276哈氏合金50～200μm，密度：8.9g/cm3，熔点：1325～1370℃，磁性：无。主要耐湿氯、各种氧化性氯化物、氯化盐溶液、硫酸与氧化性盐，在低温与中温盐酸中均有很好的耐蚀性能。
[0031]
316l不锈钢50～200μm，密度：7.8g/cm3，熔点：1200～1300℃，磁性：无。
[0032]
18/8不锈钢50～200μm，密度：7.93g/cm3，熔点：1398～1454℃，磁性：无。
[0033]
实施例一
[0034]
1000ml反应瓶中，加浓盐酸165ml(含hcl 2mol)，搅拌滴加3-氯-4-氨基三氟甲苯
196g(1mol)，45℃加热至溶液完全混溶，然后冷却至0℃，滴加1.1mol亚硝酸钠与100ml水的溶液，滴加过程中保持温度不超过5℃，用碘化钾-淀粉试纸检测终点，得到芳胺重氮盐。另用烧瓶配置氟硼酸溶液，取114g氟硼酸溶于200ml的水中至完全溶解，冷到0℃，在搅拌下倒入制好的冰冷的上述芳胺重氮盐中，充分搅拌10min后抽滤晾干，真空干燥，得到芳胺氟硼酸重氮盐。将所得275.5g芳胺氟硼酸重氮盐和100g c276哈氏合金颗粒加入到3l烧瓶中，搅拌加热至200℃进行热解15min，热解过程中用冷凝器进行冷凝并收集馏出物，bf3用热水吸收，生成的氮气放入空气中，馏出物用50ml饱和氯化钠溶液清洗两次，再用无水硫酸钠干燥后进行常压蒸馏，回收馏分134～138℃产品，得无色透明液体175.12g，收率88％。
[0035]
实施例二
[0036]
1000ml反应瓶中，加浓盐酸165ml(含hcl 2mol)，搅拌滴加3-氯-4-氨基三氟甲苯196g(1mol)，45℃加热至溶液完全混溶，然后冷却至0℃，滴加1.1mol亚硝酸钠与100ml水的溶液，滴加过程中保持温度不超过5℃，用碘化钾-淀粉试纸检测终点，得到芳胺重氮盐。另用烧瓶配置氟硼酸溶液，取114g氟硼酸溶于200ml的水中至完全溶解，冷到0℃，在搅拌下倒入制好的冰冷的上述芳胺重氮盐中，充分搅拌10min后抽滤晾干，真空干燥，得到芳胺氟硼酸重氮盐。将所得275.5g芳胺氟硼酸重氮盐和100g 18/8不锈钢金属颗粒加入到3l烧瓶中，搅拌加热至200℃进行热解15min，热解过程中用冷凝器进行冷凝并收集馏出物，bf3用热水吸收，生成的氮气放入空气中，馏出物用50ml饱和氯化钠溶液清洗两次，再用无水硫酸钠进行干燥后进行常压蒸馏，回收馏分134～138℃产品，得无色透明液体167.16g，收率84％。
[0037]
实施例三
[0038]
1000ml反应瓶中，加浓盐酸247.5ml(含hcl 3mol)，搅拌滴加3-氯-4-氨基三氟甲苯196g(1mol)，45℃加热至溶液完全混溶，然后冷却至0℃，滴加1.1mol亚硝酸钠与100ml水的溶液，滴加过程中保持温度不超过5℃，用碘化钾-淀粉试纸检测终点，得到芳胺重氮盐。另用烧瓶配置氟硼酸溶液，取114g氟硼酸溶于200ml的水中至完全溶解，冷到0℃，在搅拌下倒入制好的冰冷的上述芳胺重氮盐中，充分搅拌10min后抽滤晾干，真空干燥，得到芳胺氟硼酸重氮盐。将所得275.5g芳胺氟硼酸重氮盐和100g c276哈氏合金颗粒加入到3l烧瓶中，搅拌加热至200℃进行热解15min，热解过程中用冷凝器进行冷凝并收集馏出物，bf3用热水吸收，生成的氮气放入空气中，馏出物用50ml饱和氯化钠溶液清洗两次，再用无水硫酸钠进行干燥后进行常压蒸馏，回收馏分134～138℃产品，得无色透明液体163.18g，收率82％。
[0039]
实施例四
[0040]
1000ml反应瓶中，加浓盐酸330ml(含hcl 4mol)，搅拌滴加3-氯-4-氨基三氟甲苯196g(1mol)，45℃加热至溶液完全混溶，然后冷却至0℃，滴加1.1mol亚硝酸钠与100ml水的溶液，滴加过程中保持温度不超过5℃，用碘化钾-淀粉试纸检测终点，得到芳胺重氮盐。另用烧瓶配置氟硼酸溶液，取114g氟硼酸溶于200ml的水中至完全溶解，冷到0℃，在搅拌下倒入制好的冰冷的上述芳胺重氮盐中，充分搅拌10min后抽滤晾干，真空干燥，得到芳胺氟硼酸重氮盐。将所得275.5g芳胺氟硼酸重氮盐和100g c276哈氏合金颗粒加入到3l烧瓶中，搅拌加热至180℃进行热解15min，热解过程中用冷凝器进行冷凝并收集馏出物，bf3用热水吸收，生成的氮气放入空气中，馏出物用50ml饱和氯化钠溶液清洗两次，再用无水硫酸钠进行干燥后进行常压蒸馏，回收馏分134～138℃产品，得无色透明液体得无色透明液体159.2g，收率80％。