3,4,5,6-四氟鄰苯二甲酸的合成方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種有機化合物3,4,5,6_四氟鄰苯二甲酸的合成方法。
【背景技術】
[0002] 3，4，5，6-四氟鄰苯二甲酸，其分子式為UH2F4O4，其結構式如S-ι所示，純品為白色 顆粒結晶固體。該化合物主要用于醫(yī)藥中間體及合成含氟芳香化學品的中間體。
[0003]
[0004] 目前3，4，5，6-四氟鄰苯二甲酸的合成方法有以下幾種：
[0005] 1、采用文獻(化工科技市場，2006(07): 30-33)，以四氯苯酐為原料，經(jīng)酰亞胺化、 氟化、硫酸水解得到四氟鄰苯二甲酸，此法氟化選擇性差，副產(chǎn)物多，產(chǎn)率低，使用硫酸進行 水解反應，反應時間長約15~40小時，生產(chǎn)效率低，產(chǎn)生大量廢酸污染環(huán)境。
[0006] 2、采用文獻(Journal of the Chemical Society, 1965(5):3372)，以四氯鄰苯二 甲腈為原料，經(jīng)氟化、硫酸水解得到目標產(chǎn)品，該合成方法原料來源有限，水解反應會產(chǎn)生 含腈廢水，對環(huán)境不友好。
[0007] 3、采用文獻（Chemische Berichte, 1968,101(6) :2004-2009; Journal of the American Chemical Society ,2014,136(32): 11321-11330)，通過全氣萘在硝酸中氧化或 者在乙腈溶劑中使用過氧化氫氧化得到目標產(chǎn)品，這兩種方法使用全氟萘為原料，其制備 困難，氧化反應會產(chǎn)生氮氧化合物廢氣，環(huán)保壓力大。
[0008] 現(xiàn)有的制備方法中，沒有以鄰苯二甲酰肼及其類似物為原料合成目標產(chǎn)物的文獻 報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種工藝簡單、反應條件適宜、產(chǎn)率優(yōu)良的3,4， 5，6-四氟鄰苯二甲酸的合成方法
[0010]為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種3,4,5,6_四氟鄰苯二甲酸的合成方法， 包括以下步驟：
[0011] 1)、將鄰苯二甲酰肼加入發(fā)煙硫酸（S〇3質(zhì)量分數(shù)為20 % )與稀鹽酸（20wt %~ 32wt% )的混合液中，然后加入催化劑I混合攪拌，溫度控制0°C~80°C，控制通入氯氣，保溫 反應，反應時間為5~10小時(較佳為7~10小時）；所述混合液中發(fā)煙硫酸與稀鹽酸的體積 比為1:1~1:5,鄰苯二甲酰肼與氯氣的摩爾比為1:3~8,催化劑I與鄰苯二甲酰肼的質(zhì)量比 為1%~10%;
[0012] 將所得的反應液(氯化完全后的反應液)冷卻結晶，過濾干燥后得到四氯鄰苯二甲 酰肼（白色晶體）；
[0013] 2)將氟化鉀(工業(yè)氟化鉀)加入盛有甲醇、甲苯和溶劑I的反應裝置中（該反應裝置 帶有回流管、溫度計及氮氣置換裝置），升溫至95~105°C(較佳為100°C)混合攪拌1~5小時 (較佳為2~5小時），將反應液進行常壓蒸餾從而回收甲醇和甲苯;然后在氮氣保護下，加入 步驟1)制備所得的四氯鄰苯二甲酰肼以及加入催化劑Π ，升溫至120~200°C(較佳為150~ 200 °C)進行氟化反應，反應時間為4~10小時；
[0014] 所述甲醇和甲苯的體積比為1:1~3(較佳為1:2);四氯鄰苯二甲酰肼與氟化鉀(工 業(yè)氟化鉀)的摩爾比為1:5~1:10;催化劑Π 與四氯鄰苯二甲酰肼的質(zhì)量比為1~10%;
[0015] 反應完畢后對所得的反應液減壓蒸餾對溶劑I進行回收;余下的反應液加入至1~ 5°C(較佳為5°C)的水中，析出物(黃色固體)過濾干燥，得到四氟鄰苯二甲酰肼；
[0016] 3)、將步驟2)制備所得的四氟鄰苯二甲酰肼和過氧化鈉加入水中于10~50°C的溫 度進行水解反應2~8h，所述四氟鄰苯二甲酰肼與過氧化鈉的摩爾比為1:2~1:5;
[0017] 然后將得到的反應液進行調(diào)酸至pH為1~4(較佳為1~3)、抽濾、干燥，得到四氟鄰 苯二甲酸（白色固體）。
[0018] 作為本發(fā)明的3,4,5,6-四氟鄰苯二甲酸的合成方法的改進：
[0019 ] 步驟1)中，所述催化劑I為KI、NaI或12;
[0020]步驟2)中，所述催化劑Π 為季膦鹽和聚醚類的組合，季膦鹽與聚醚類的質(zhì)量比為 2.8 ~3.2:2(較佳為 3:2);
[0021] 所述溶劑I為N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、二甲砜、環(huán)丁 砜、N-甲基吡咯烷酮中的任意一種。
[0022]作為本發(fā)明的3,4,5,6_四氟鄰苯二甲酸的合成方法的進一步改進：
[0023] 步驟2)中，
[0024]所述季膦鹽為四苯基溴化膦、四苯基氯化膦、三苯基乙基溴化膦、三苯基丁基溴化 膦、三苯基芐基溴化膦中的任意一種；
[0025] 聚醚類為18-冠-6、二苯基-18-冠-6、二環(huán)已基-18-冠-6、15-冠-5、聚乙二醇6000 中的任意一種。
[0026] 在本發(fā)明中，
[0027] 步驟1)中，每0. lmol的鄰苯二甲酰肼作為原料，配用40~60mL(例如50mL)發(fā)煙硫 酸；
[0028] 步驟2)中，
[0029] 每0. lmol的四氯鄰苯二甲酰肼作為原料，需要加入100~200mL溶劑I以及50~ 100mL甲醇；
[0030] 所述減壓蒸餾的具體操作為1.33 X l(T3MPa條件下完成對溶劑I的回收。
[0031] 步驟3)中，
[0032]每0.05mol的四氟鄰苯二甲酰肼作為原料，需要加入50~100mL水。
[0033]本發(fā)明所得的3,4,5,6_四氟鄰苯二甲酸，具有以下結構：
[0034]
[0035] 本發(fā)明的反應工藝如下：
[0036]
[0037] 采用本發(fā)明的方法合成3，4，5，6-四氟鄰苯二甲酸，具有如下技術優(yōu)勢：
[0038] 1、本發(fā)明首次以鄰苯二甲酰肼為起始原料合成3,4,5,6_四氟鄰苯二甲酸，該合成 方法較現(xiàn)有技術提高了關鍵步驟氟化反應、水解反應的收率和選擇性，大大提高了產(chǎn)品收 率。
[0039] 2、本發(fā)明中的每步反應的后處理簡單，水解反應副產(chǎn)氮氣，對環(huán)境污染小。
[0040] 3、本發(fā)明中的總收率提高至72.9%，工業(yè)化生產(chǎn)前景廣闊。
【具體實施方式】
[0041] 實施例1、一種3,4,5,6_四氟鄰苯二甲酸的合成方法，依次進行以下步驟：
[0042] 1)、將16.2g(0. lmol)鄰苯二甲酰肼加入至50mL發(fā)煙硫酸(S03質(zhì)量分數(shù)為20 % )與 50mL稀鹽酸(20wt % )組成的混合液中，然后加入0.16g KI催化劑混合攪拌，溫度控制50 °C， 控制通入0.3mo 1氯氣，反應時間10小時。氯化完全后的反應液冷卻(冷卻至室溫)結晶，過濾 干燥(于80°C干燥60分鐘）后得到四氯鄰苯二甲酰肼的白色晶體28.3g，收率為94.3% (以鄰 苯二甲酰肼計），含量為99.1 %。
[0043] 2)、將14.53g(0.25mol)工業(yè)氟化鉀加入盛有50mL甲醇、50mL甲苯和50mL N，N-二 甲基甲酰胺混合溶液的反應瓶中，反應裝置帶有回流管、溫度計及氮氣置換裝置，升溫至 l〇〇°C混合攪拌2小時，將反應液進行常壓蒸餾回收甲醇和甲苯溶液。然后通入氮氣保護，將 步驟1)制備的15g(0.05mol)四氯鄰苯二甲酰肼和1.5g催化劑(0.9g四苯基溴化膦和0.6g 18-冠-6)加入至反應瓶，升溫至150°C進行氟化反應，反應時間為6小時。反應完畢后減壓蒸 餾（1.33 X l(T3MPa)，在40-45 °C收集餾分N，N-二甲基甲酰胺，回收。余下反應液加入5 °C水 (約50ml)中，析出大量黃色固體，過濾干燥（于50°C干燥40分鐘）得到四氟鄰苯二甲酰肼 l〇g，收率為85.4% (以四氯鄰苯二甲酰肼計），含量98.9%。
[0044] 3)、將步驟2)制備而得的全部的四氟鄰苯二甲酰肼（10g，即，0.042mol)和6.66g (0.085mol)過氧化鈉加入65mL水中于25°C進行水解反應3h，然后將得到的反應液進行調(diào)酸 (利用濃度為lmol/L的鹽酸溶液進行調(diào)節(jié)，直至pH為1)、抽濾、干燥(于70 °C干燥60分鐘），得 到白色固體四氟鄰苯二甲酸9.2g，收率為90.5 % (以四氟鄰苯二甲酰肼計），含量99 %。
[0045]實施例2、一種3,4,5,6_四氟鄰苯二甲酸的合成方法，依次進行以下步驟：
[0046] 1)、將16.2g(0.1mol)鄰苯二甲酰肼加入50mL發(fā)煙硫酸（S03質(zhì)量分數(shù)為20%)與 100mL稀鹽酸（25wt% )的混合液中，然后加入0.08g Nal催化劑混合攪拌，溫度控制0°C，控 制通入0.4mol氯氣，反應時間8小時。氯化完全后的反應液冷卻結晶，過濾干燥后得到四氯 鄰苯二甲酰肼的白色晶體27.8g，收率為92.7 % (以鄰苯二甲酰肼計），含量為99.0 %。
[0047] 2)、將29.1g(0.5mol)工業(yè)氟化鉀加入盛有50mL甲醇、lOOmL甲苯和50mL Ν，Ν-二甲 基乙酰胺混合溶液的反應瓶中，反應裝置帶有回流管、溫度計及氮氣置換裝置，升溫至100 °(：混合攪拌2小時，將反應液進行常壓蒸餾回收甲醇和甲苯溶液。然后通入氮氣保護，將步 驟1)制備的15g(0.05mol)四氯鄰苯二甲酰肼和0.75g催化劑(0.45g四苯基氯化膦和0.3g二 苯基-18-冠-6)加入至反應瓶，升溫至160°C進行氟化反應，反應時間為4小時。反應完畢后 減壓蒸餾（1.33 X 1 (T3MPa)，在44-50 °C收集餾分N，N-二甲