一种3-氯-4-氟三氟甲苯的制备方法

专利检索2022-05-11  2



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%。
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