本发明提供一种制备三氟甲基苯甲醛及其中间体的改进方法。
背景技术：
三氟甲基苯甲醛是用于生产农药和医药产品的有用化学中间体。
在现有技术中已经描述了制备三氟甲基苯甲醛的各种方法。
美国专利no.2,180,772描述了在浓硫酸存在下于80℃至150℃下通过皂化从三氟甲基二氟甲基苯(trifluoromethylbenzalfluorides)制备三氟甲基苯甲醛的方法。
该方法的主要缺点是使用由三氯甲基二氯甲基苯(trichloromethylbenzalchloride)制备的三氟甲基二氟甲基苯，该额外步骤使该方法冗长且不经济。
欧洲专利no.0077853描述了一种由间二甲苯制备间三氟甲基苯甲醛的方法，该方法包括以下步骤：氯化间二甲苯以形成间三氯甲基二氯甲基苯，使间三氯甲基二氯甲基苯在卤素转移催化剂的存在下与无水氟化氢反应，形成间三氟甲基二氯甲基苯，其在分离后经过水解形成间三氟甲基苯甲醛。
该方法的主要缺点是使用卤素转移催化剂和使用数种技术如蒸馏、蒸发来分离间三氟甲基二氯甲基苯，这使该方法变得冗长。
因此，迫切需要开发一种成本划算的、稳健的且工业上可应用的制备三氟甲基苯甲醛的方法。
本发明提供了一种在不使用任何催化剂的情况下由三氯甲基二氯甲基苯制备三氟甲基二氯甲基苯，并将三氯甲基二氯甲基苯水解为三氟甲基苯甲醛的方法。
发明目的
本发明的主要目的是提供一种制备三氟甲基苯甲醛及其中间体的简单的、成本划算的且工业上可应用的方法。
技术实现要素：
第一方面，本发明提供一种制备式1的化合物的方法，
包括：
a)氟化式3的化合物以获得式2的化合物，
b)冲洗惰性气体通过系统，
c)使式2的化合物与水解剂接触以获得式1的化合物，和
d)分离式1的化合物；
其中步骤a)至c)在没有溶剂的情况下进行；
其中步骤a)在不使用任何催化剂的情况下进行；和
其中所述方法在不分离式2化合物的情况下原位进行。
第二方面，本发明提供一种制备式2的化合物的改进方法，
包括：a)氟化式3的化合物以获得式2的化合物，和
b)分离由步骤a)获得的式2的化合物；
其中步骤a)的工艺在没有溶剂和任何催化剂的情况下进行。
具体实施方式
如本文所用，“水解剂”选自硫酸、三氧化硫、硝酸、磷酸、在路易斯酸催化剂存在下的水等。路易斯酸催化剂选自氯化锌、氯化钛、三氟化硼、氯化锡、氯化铁等。路易斯酸催化剂以催化量使用并且可以在该方法中回收。当在路易斯酸催化剂存在下进行水解反应时，通过减少废水负荷降低了整个方法的成本。
通过将包含酸的反应混合物加入到冷却水中来进行使用该酸的水解反应。
步骤b)的水解反应在30℃至150℃的范围内的温度和3kg/cm2至60kg/cm2的范围内的压力下进行。
如本文所用“惰性气体”选自氮气、氦气和氩气。冲洗步骤包括使惰性气体以选自每小时1升至每小时25升的范围内的流速通过系统的步骤，该步骤去除盐酸并减少中和所需的碱量。去除盐酸也有助于提高该方法的效率和产率。
如本文所用，“氟化步骤”在不存在催化剂的情况下使用氟化氢进行，并且可以使用相对于式3的化合物为3至20摩尔当量的氟化氢气体。更优选地，可以使用相对于式3的化合物为3至6摩尔当量的氟化氢气体。氟化在没有溶剂或催化剂的情况下进行。
为了本发明的目的，溶剂通常包括有机溶剂。
氟化在50℃至150℃的范围内、优选60℃至100℃的范围内、更优选70℃至90℃的范围内的温度和在3kg/cm2至60kg/cm2的范围内、优选10kg/cm2至30kg/cm2的范围内、更优选16kg/cm2至22kg/cm2的范围内的压力下进行。
如本文所用，“分离步骤”使用本领域已知的技术进行，例如萃取、倾析、过滤、蒸馏、蒸发、柱色谱法和层分离或其组合。
在第一方面的一个实施方案中，本发明提供了一种制备3-三氟甲基苯甲醛的原位方法，该方法包括：
a)氟化3-三氯甲基二氯甲基苯，得到3-三氟甲基二氯甲基苯，
b)在反应器中冲洗惰性气体，
c)使3-三氟甲基二氯甲基苯与水解剂接触，和
d)从步骤c)中分离出3-三氟甲基苯甲醛；
其中步骤a)至c)在没有溶剂的情况下进行；
其中步骤a)在不使用任何催化剂的情况下进行；和
其中该方法在不分离式2化合物的情况下原位进行。
在第二方面的一个实施方案中，本发明提供一种制备3-三氟甲基二氯甲基苯的改进方法，包括：
a)氟化3-三氯甲基二氯甲基苯，得到三氟甲基二氯甲基苯，和
b)从步骤a)中分离三氟甲基二氯甲基苯；
其中步骤a)的工艺在没有溶剂和催化剂的情况下进行。
用作原料的式3的化合物可通过现有技术中已知的任何方法制备或可商购获得。
在一个实施方案中，从式3的化合物制备式1的化合物在无需分离式2的化合物的情况下原位进行，这导致工艺步骤和工艺时间的减少，并且还防止了中间体不希望地暴露于环境中，并消除了额外分离步骤的需要，这可以实现简单的、成本划算的且工业上可应用的方法。
氟化和水解反应均在无溶剂条件下进行。
在一个优选的实施方案中，将间三氯甲基二氯甲基苯装入高压釜中。然后将氟化氢气体装入高压釜中。在80℃和16kg/cm2至22kg/cm2范围内的压力下加热和搅拌反应物料。通过最终排出氯化氢气体来维持压力范围。通过气相色谱监测反应进程。反应完成后，使反应温度达到30℃，并排出氟化氢气体。然后将反应物料用氮气冲洗以去除过量的氯化氢气体和氟化氢气体。将如此获得的粗产物蒸馏以获得纯的间三氟甲基二氯甲基苯。
尽管已经根据本发明的特定实施方案描述了本发明，但是某些修改和等同形式对于本领域技术人员将是显而易见的，并且意在包括在本发明的范围内。
下列实施例通过举例给出，因此不应解释为限制本发明的范围。
实施例
实施例-1：间三氟甲基二氯甲基苯的制备。
将间三氯甲基二氯甲基苯(500g)装入高压釜中。将系统抽真空。将氟化氢气体(162g)装入高压釜中。在80℃下加热并搅拌反应物料，并通过排出氯化氢气体将压力保持在16kg/cm2至22kg/cm2的范围内。通过气相色谱监测反应进程。反应完成后，使反应温度达到30℃，并排出氟化氢气体。用氮气冲洗反应物料，以去除过量的氯化氢气体和氟化氢气体。将如此获得的粗产物蒸馏以获得标题化合物。
产率：90％
纯度：98.5％(通过气相色谱法)。
实施例-2：间三氟甲基苯甲醛的制备
将间三氯甲基二氯甲基苯(500g)装入高压釜中。将系统抽真空。然后将氟化氢(162g)气体装入高压釜中。将反应物料加热至80℃，并通过排出氯化氢气体将压力保持在16kg/cm2至22kg/cm2的范围内。反应进程通过气相色谱监测。反应完成后，使温度达到30℃，并排出氟化氢气体。用氮气冲洗反应物料，以去除过量的氯化氢气体和氟化氢气体。将粗反应物料(415g)放入反应容器中，并在80℃至85℃下向反应物料中加入硫酸水溶液(834g；93％)。在80℃至85℃下搅拌反应，并通过气相色谱监测反应进程。反应完成后，将反应物料加入到冷水(-10℃至5℃)中，并将粗产物用二氯甲烷萃取。如此获得的有机层用碳酸氢钠水溶液中和。将由此获得的粗产物(310g)在真空下蒸馏以得到标题化合物。
产率(％)：76.5
纯度：99.7％(通过气相色谱)
实施例-3：邻三氟甲基苯甲醛的制备
将邻三氯甲基二氯甲基苯(500g)装入高压釜中。将系统抽真空。然后将氟化氢(180g)气体装入高压釜中。将反应物料加热至80℃，并通过排出氯化氢气体将压力保持在16kg/cm2至22kg/cm2。通过气相色谱监测反应进程。反应完成后，使温度达到30℃，并排出氟化氢气体。用氮气冲洗反应物料，以去除过量的氯化氢气体和氟化氢气体。将粗反应物料(425g)放入反应容器中，并在80℃至85℃下向其中加入硫酸水溶液(834g；93％)。在80℃至85℃下搅拌反应，并通过气相色谱监测反应进程。反应完成后，将反应物料用冷水(-10℃至5℃)淬灭，并将粗产物用二氯甲烷萃取。如此获得的有机层用碳酸氢钠水溶液中和。将由此获得的粗产物(360g)在真空下蒸馏以得到标题化合物。
产率(％)：80.2
纯度：99.5％(通过气相色谱)
实施例-4：对三氟甲基苯甲醛的制备
将对三氯甲基二氯甲基苯(500g)装入高压釜中。将系统抽真空。然后将氟化氢(162g)气体装入高压釜中。将反应物料加热至80℃，并通过排出氯化氢气体将压力保持在16kg/cm2至22kg/cm2的范围内。通过气相色谱监测反应进程。反应完成后，使温度达到30℃，并排出氟化氢气体。用氮气冲洗反应物料，以去除过量的氯化氢气体和氟化氢气体。将粗反应物料(418g)放入反应容器中，并在80℃至85℃下向其中加入硫酸水溶液(834g；93％)。在80℃至85℃下搅拌反应，并通过气相色谱监测反应进程。反应完成后，将反应物料用冷水(-10℃至5℃)淬灭，并将粗产物用二氯甲烷萃取。如此获得的有机层用碳酸氢钠水溶液中和。将由此获得的粗产物(350g)在真空下蒸馏以得到标题化合物。
产率(％)：78.5
纯度：99.8％(通过气相色谱)
实施例-5：间三氟甲基苯甲醛的制备
将间三氯甲基二氯甲基苯(70g)装入高压釜中。将系统抽真空。然后将氟化氢(23g)气体装入高压釜中。将反应物料加热至80℃，并通过排出氯化氢气体将压力保持在16kg/cm2至22kg/cm2的范围内。通过气相色谱监测反应进程。反应完成后，使温度达到30℃，并排出氟化氢气体。用氮气冲洗反应物料，以去除过量的氯化氢气体和氟化氢气体。将间三氟甲基二氯甲基苯的粗反应物料(51g)和氯化铁(0.36g)放入多颈反应器中。将该混合物加热至90℃至100℃，并在保持相同温度90℃至100℃的情况下加入水(3.52g)3小时。加水完成后，将反应物料在90℃至100℃下搅拌1小时。反应完成后，将粗产物直接蒸馏，得到29g标题化合物。
产率(％)：84.8
纯度：99.78％(通过气相色谱)
实施例-6：间三氟甲基苯甲醛的制备
将间三氯甲基二氯甲基苯(70g)装入高压釜中。将系统抽真空。然后将氟化氢(23g)气体装入高压釜中。将反应物料加热至80℃，并通过排出氯化氢气体将压力保持在16kg/cm2至22kg/cm2的范围内。反应进程通过气相色谱监测。反应完成后，使温度达到30℃，并排出氟化氢气体。用氮气冲洗反应物料，以去除过量的氯化氢气体和氟化氢气体。将间三氟甲基二氯甲基苯(51g)的粗反应物和氯化锌(0.3g)放入多颈反应器中。将该混合物加热至90℃至100℃，并在保持相同温度90℃至100℃下加入水(3.52g)3小时。加水完成后，将得到的反应物料在90℃至100℃下搅拌1小时。反应完成后，将粗产物直接蒸馏以得到标题化合物。
产率(％)：81.8
纯度：99.8％(通过气相色谱)
比较例-1：间三氟甲基苯甲醛的制备(不冲洗氮气)
将间三氯甲基二氯甲基苯(500g)装入高压釜中。将系统抽真空。然后将氟化氢(162g)气体装入高压釜中。将反应物料加热至80℃。反应进程通过气相色谱监测。反应完成后，使温度达到30℃。将粗反应物料(415g)放入反应容器中，并在80至85℃下向反应物料中加入硫酸水溶液(834g；93％)。在80℃至85℃下搅拌反应，并通过气相色谱监测反应进程。反应完成后，将反应物料加入到冷水(-10℃至5℃)中，并将粗产物用二氯甲烷萃取。如此获得的有机层用碳酸氢钠水溶液中和。将由此获得的粗产物(310g)在真空下蒸馏以得到标题化合物。
产率(％)：65.5
纯度：82.3％(通过气相色谱)
比较例-2：间三氟甲基苯甲醛的制备(不冲洗氮气)
将间三氯甲基二氯甲基苯(70g)装入高压釜中。将系统抽真空。然后将氟化氢(23g)气体装入高压釜中。将反应物料加热至80℃。反应进程通过气相色谱监测。反应完成后，使温度达到30℃。将间三氟甲基二氯甲基苯(51g)的粗反应物料和氯化铁(0.36g)放入多颈反应器中。将该混合物加热至90℃至100℃，并在保持相同温度90℃至100℃下加入水(3.52g)3小时。加水完成后，将反应物料在90℃至100℃下搅拌1小时。反应完成后，将粗产物直接蒸馏，得到29g标题化合物。
收率(％)：84.8
纯度：84.78％(通过气相色谱)