本发明涉及化合物的制备方法，尤其是2,3-二氟苯甲酸的制备方法，属于有机化学合成领域。
背景技术：
2,3-二氟苯甲酸，英文名称为2,3-difluorobenzoicacid，分子式为c7h4f2o2，分子量为158，密度1.432g/cm3，熔点163～165℃，沸点248.1℃，闪点103.9℃。2,3-二氟苯甲酸是一种重要的化工中间体，在精细化学品领域有重要的应用，可作为合成液晶显示材料、医药、农药、香料、油墨的原料或中间体。
目前2,3-二氟苯甲酸的市场价格较高，主要原因在于其工业化生产制备难度大、原料成本高、产品收率低、副产物含量高(主要为2,3-二氟-1,4-苯二甲酸)。现有的合成2,3-二氟苯甲酸的方法所使用的原料和催化剂成本高昂、溶媒毒性和污染性大、反应条件苛刻、工艺复杂、难以实现工业化大规模生产制备。因此，上述制备工艺中存在的问题成为了制约2,3-二氟苯甲酸开发和应用的主要因素。
技术实现要素：
本发明需要解决的技术问题是提供一种2,3-二氟苯甲酸的制备方法，能够降低生产成本，减小环境污染，提高产品纯度和收率，且具有原料易得、操作简便、适合大规模工业化生产的优点。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种2,3-二氟苯甲酸的制备方法，采用邻二氟苯经取代反应得到2,3-二氟苯锂，再经加成反应得到2,3-二氟苯甲酸。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述取代反应为将邻二氟苯加入含有机溶剂与金属取代试剂的反应容器中，在-80～-70℃下反应4～8小时后得到含2,3-二氟苯锂的反应液。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述有机溶剂为甲苯、甲基环己烷、四氢呋喃中的任一种；所述金属取代试剂为苯锂、甲基锂、乙基锂、二异丙基氨基锂、丁基锂、仲丁基锂中的任一种。
本发明技术方案的进一步改进在于：有机溶剂与金属取代试剂质量比为4～10:1，邻二氟苯与金属取代试剂的摩尔比为1～1.5:1。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述加成反应为在-75～-60℃下向含2,3-二氟苯锂的反应液中通入二氧化碳，反应4～6小时后水解，将有机溶剂分离，在20～50℃下对剩余物进行酸化，保温1～3小时。
本发明技术方案的进一步改进在于：二氧化碳与金属取代试剂的摩尔比为1～2.5:1。
本发明技术方案的进一步改进在于：水解时加入水，水与含2,3-二氟苯锂的反应液的质量比为0.8～1.5:1，控制温度在0～20℃，通过加热蒸馏将有机溶剂分离。
本发明技术方案的进一步改进在于：酸化时加入酸液，所述酸液为盐酸溶液、硫酸溶液、硝酸溶液、磷酸溶液中的任一种，酸液的浓度为10～30％，酸液与金属取代试剂的摩尔比为2～5:1。
本发明技术方案的进一步改进在于：酸化后降温至0～25℃并抽滤，将晶体用ph2～4的缓冲溶液洗涤后再水洗、烘干得2,3-二氟苯甲酸。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
本发明提供的一种2,3-二氟苯甲酸的制备方法，以邻二氟苯作为初始生产原料合成2,3-二氟苯甲酸，并对合成路线中各步骤的反应条件进行了优化，降低了对环境的污染，是一种成本低、收率高、纯度好、工业化可行性强的合成方法。
本发明取代反应中所用金属取代试剂，具有常见易得、价格便宜、污染小的特点，克服了其他取代试剂价格昂贵、不易获取、催化体系复杂和底物适应性不广等缺陷。而且本发明所选用的金属取代试剂对反应物具有很好的选择性，提高了反应速率，副产物比例明显降低，同时本发明的金属取代试剂在使用量上最适宜的范围是邻二氟苯与金属取代试剂的摩尔比为1～1.5:1，用量过少不能达到良好的反应效果，过多则增加生产成本。
本发明各个反应过程和操作均设定了最佳时间范围，如加热时间、反应物的加入时机、保温时间、搅拌析晶时间等，当时间控制在所限定的范围内时，反应效果最佳，当时间超出该范围时，效率低且副产物明显增多，而时间低于该范围时，则反映不够彻底，产率较低。
本发明取代反应和加成反应均采用了优化后的最佳温度条件，当温度控制在所限定的适宜范围内时，反应的效果最为理想，当温度低于该范围时，反应速率过低，当温度高于该范围时，容易反应过于剧烈，反应不易控制，产品颜色容易变深，副产物明显增多，产品收率和纯度降低。
本发明所使用的原料、溶剂和其他反应试剂均是十分容易得到的常规化学品，成本相对较低，对环境和人员污染性和毒性相对较小，而且便于回收，后处理难度不大。本发明各步骤中反应物种类的选择和反应条件均为最佳范围，能够使反应效率、产品纯度和收率得到最大化。而且本发明的操作步骤简单易行，便于工作人员的实际操作和控制，也更适合工业化大规模生产的需要。通过本发明所提供的制备方法能显著提高产品纯度和收率，最终2,3-二氟苯甲酸的液相纯度可达到99.8％，收率可达到90％。
具体实施方式
下面是本发明的一些具体实施方式，用以作进一步详细说明。
一种2,3-二氟苯甲酸的制备方法，采用邻二氟苯经取代反应得到2,3-二氟苯锂，再经加成反应得到2,3-二氟苯甲酸，其合成路线如下：
a)取代反应
先将有机溶剂与金属取代试剂按质量比为4～10:1在反应容器中混合，在-80～-70℃下滴入邻二氟苯，1～2小时滴完，邻二氟苯与金属取代试剂的摩尔比为1～1.5:1，搅拌反应4～8小时后得到含2,3-二氟苯锂的反应液。所述有机溶剂为甲苯、甲基环己烷、四氢呋喃中的任一种；所述金属取代试剂为苯锂、甲基锂、乙基锂、二异丙基氨基锂、丁基锂、仲丁基锂中的任一种。
b)加成反应
在-75～-60℃下,向含2,3-二氟苯锂的反应液中通入二氧化碳，通入的二氧化碳与金属取代试剂的摩尔比为1～2.5:1，反应4～6小时后加水水解并终止反应，加入的水与含2,3-二氟苯锂的反应液的质量比为0.8～1.5:1，控制温度在0～20℃，通过加热蒸馏将有机溶剂分离出去并浓缩回收，在20～50℃下向去除有机溶剂后的剩余物中加入酸液进行酸化1～3小时，所述酸液为盐酸溶液、硫酸溶液、硝酸溶液、磷酸溶液中的任一种，酸液的浓度为10～30％，酸液与金属取代试剂的摩尔比为2～5:1。将酸化后的反应液降温至0～25℃，抽滤后得到的晶体用ph2～4的缓冲溶液洗涤，然后水洗、烘干得2,3-二氟苯甲酸。
实施例1
一种2,3-二氟苯甲酸的制备方法，包括如下步骤：
(a)取代反应
将四氢呋喃和仲丁基锂按质量比4:1加入反应容器中，控温-75～-70℃滴加邻二氟苯，邻二氟苯与仲丁基锂的摩尔比为1.2:1，1小时滴完，保温-75～-70℃搅拌反应4小时，得到含2,3-二氟苯锂的反应液。
(b)加成反应：控温-65～-60℃，向含2,3-二氟苯锂的反应液中通入二氧化碳，二氧化碳通入量与金属取代试剂的摩尔比为1.5:1，保温反应时间为4小时。加水水解，加入的水与含2,3-二氟苯锂的反应液的质量比为1.5:1，水解温度为15～20℃。然后通过加热蒸馏将有机溶剂分离出去并浓缩回收，控温20～22℃用10％浓度的盐酸酸化，酸液与金属取代试剂的摩尔比为2:1。加完盐酸溶液后保温反应3小时。降温至0℃，抽滤后得到的晶体用ph＝2的缓冲溶液洗涤，然后水洗、烘干得2,3-二氟苯甲酸。制得的产品纯度为99.5％，产品收率为90％。
实施例2～6
实施例2～6与上述实施例1所采用的方法步骤相同，所不同的工艺参数如表1所示。表中出现的缩写所代表的含义为：步骤(a)中“x”指金属取代试剂，“y”指反应溶剂，“温度a(℃)”指滴加邻二氟苯温度，“x:y(m)”表示金属取代试剂与有机溶剂质量比，“邻:x(mol)”表示邻二氟苯与金属取代试剂摩尔比，“温度b(℃)”指加完邻二氟苯保温反应温度；步骤(b)中“温度c(℃)”指通入二氧化碳温度及保温反应温度，“碳:x(mol)”表示二氧化碳与金属取代试剂摩尔比，“温度d(℃)”指水解温度，“温度e(℃)”指酸化温度，“酸:x(mol)”表示酸液用量与金属取代试剂摩尔比。
表1