一种芳香类或吡啶类间位氟代化合物的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于化工领域，涉及一种氟化反应，特别涉及一种芳香类或吡啶类间位氟 代化合物的制备方法。
【背景技术】
[0002] 芳香族和吡啶类氟代化合物是重要的化工中间体，用途十分广泛，可以用来合成 除草剂、杀菌剂、功能染料等，是许多医药和农药的重要组成单元。该类氟化物的氟化方法 主要包括电化学法和化学法，化学法又包括重氮氟化、卤素交换法等。电化学氟化法得到的 氟化产品纯度高，特别适用于医药合成，但该法工艺复杂，技术难度大，难以实现工业化；重 氮化法是制备氟代物的方法之一，但重氮盐容易发生分解，对设备要求也较高，限制了它的 工业应用。卤素交换法是通过卤代烃与氟盐反应制备氟化物的方法，它主要应用于电子云 密度低和易发生亲核取代反应的芳香族和吡啶类氟化物的制备。如果含有被硝基、氰基这 种强吸电子基团所活化的芳香族卤化物和吡啶类的卤化物，由于吸电子基团的诱导效应和 共辄效应，使得邻、对位上的碳原子电子云密度降低，氟取代易于进行，但对于间位氟代反 应比较困难。因此使用合适的催化剂及反应工艺对芳香族和吡啶类化合物的间位氟代反应 有着重要的作用。因此，目前对于间位的氟化主要采用在催化剂条件下进行高温下氟化反 应，且常用的催化剂主要有冠醚类、季胺盐类、苯基卤化磷类催化剂，但此类催化剂在强碱 和高温下很容易分解，导致产率不高，一般收率小于40%。因此，对于间位氟代的催化剂和 反应工艺进行开发，得到反应迅速，反应时间短、耐高温，间位取代收率高的条件是具有十 分重要的意义。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是：提供一种反应速度快、反应时间短、间位取代收率 能大幅度提高的芳香类或吡啶类间位氟代化合物的制备方法。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种芳香类或吡啶类间位氟 代化合物的制备方法，其步骤包括：以芳香类或吡啶类卤代化合物为原料，以碱金属氟化物 为氟化试剂，非质子极性溶剂为反应溶剂，加入相转移催化剂，经取代反应得到芳香类或吡 啶类的间位氟代化合物；
[0005] 所述的芳香类或吡啶类卤代化合物选自下列结构表示的化合物中的一种：
[0006]
[0007] 所述的结构式中，X为Cl、Br或I;R1和R2为H、F、Cl、Br、I或C nlHnl+1，m=l-4且 m 为整数，R。为-NO 2、-CN、-CF3;
[0008] 所述的相转移催化剂，选自下述结构式表示的物质中的一种或几种：
[0009]
[0010] 所述的结构式中，X为F、Cl、Br、I、BF4中的一种；R p R2, R3,心为CJU，其中m = 6-16的整数。
[0011] 所述的氟化试剂用量是所需氟化原子摩尔量的1. 5-3倍；所述的非质子极性溶剂 用量为芳香族或吡啶类卤代化合物重量的5-10倍，所述的相转移催化剂用量是芳香族或 吡啶类卤代化合物摩尔量的〇. 05-0. 2倍。
[0012] 所述的碱金属氟化物选自下述物质的一种或多种：氟化钠、氟化钾、氟化铯、氟化 铷。所述的碱金属氟化物经脱水干燥后使用，其脱水干燥工艺选自下述干燥方法中的一 种：马弗炉烘干、溶剂回流带水、减压真空干燥；干燥后所述的碱金属氟化物的水含量在 200-500ppm〇
[0013] 所述的非质子极性溶剂选自下述物质的一种或多种：二甲基亚砜、环丁砜、二甲基 甲酰胺、二甲基乙酰胺、1，3-二甲基-2-咪唑啉酮、N-甲基吡咯烷酮。所述的非质子极性溶 剂经脱水干燥后使用，其脱水干燥工艺选自下述干燥方法中的一种：溶剂回流脱水、分子筛 干燥、减压真空共沸带水，干燥后所述的非质子极性溶剂的水份含量在200-500ppm。
[0014] 所述的取代反应过程中加入K2CO3，其用量为芳香类或吡啶类间位卤代化合物用量 的 1% -2%。
[0015] 所述的取代反应温度为160°C _240°C，优选为200°C _220°C，当温度在160-200°C 反应速度很慢，需要24小时以上，而且反应转化率较低，温度在220°C -240°C时会有焦油等 副反应。
[0016] 所述的取代反应时间为lh_8h，优选为3h_5h，在此优选的反应时间内既能得到较 尚的收率，又能降低能耗和副反应的发生，最为经济尚效。
[0017] 有益效果是：采用本申请公开的间位氟代化合物制备方法，所采用的催化剂能够 较好的耐高温性能，在200°C以上能够较好的保持稳定性，并且该制备方法反应速度快，反 应时间短，与传统的催化剂相比间位取代收率均能大幅度提高，大大降低了反应成本及工 艺复杂度，更适合工业化规模生产。
【具体实施方式】
[0018] 根据下述实施例，可以更好的理解本发明。然而，本领域技术人员容易理解，实施 例中所描述的具体原料、配比、工艺条件及结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权 利要求书所详细描述的本发明。
[0019] 实施例1
[0020] 1)将 34.86gKF，150g 环丁砜，7.79g(0.015mol)三己基（十四烷基）氯化膦，0.3g 1(20)3置于四口烧瓶中，加热至120-130°c进行减压脱水，蒸出约15g液体后结束脱水。
[0021] 2)脱水结束后，向其中加入27. 36g 2, 3, 5-三氯吡啶，升温至180°C，保温6. 5h。
[0022] 3)保温结束后取样，进行LC的外标检测。
[0023] 对照例1
[0024] 1)将 34. 86gKF，150g 环丁砜，I. 64g(0. 015mol)四甲基氯化铵，0· 3g K2CO3置于四 口烧瓶中，加热至120_130°C进行减压脱水，蒸出约15g液体后结束脱水。
[0025] 2)脱水结束后，向其中加入27. 36g 2, 3, 5-三氯吡啶，升温至180°C，保温20h。
[0026] 3)保温结束后取样，进行LC的外标检测。
[0027] 表1.实施例1与对照例1的2, 3-二氟-5-氯吡啶收率
[0029] 实施例2
[0030] 1)将27.3682,3,5-三氯吡啶，15(^1，3-二甲基-2-咪唑啉酮，8.448(0.015111〇1) 三己基（十四烷基）溴化膦，0. 3g 1(20)3置于四口烧瓶中，加热至120-130°C进行减压脱水， 蒸出约15g液体后结束脱水。
[0031] 2)90g CsF经马弗炉500°C烘干干燥后，加入至反应釜中，升温至200°C，保温 3. 5h〇
[0032] 3)保温结束后取样，进行LC的外标检测。
[0033] 对照例2
[0034] 1)将27.3682,3,5-三氯吡啶，15(^1，3-二甲基-2-咪唑啉酮，6.298(0.015111〇1) 四苯基溴化膦，0. 3g 1(20)3置于四口烧瓶中，加热至120-130°C进行减压脱水，蒸出约15g液 体后结束脱水。
[0035] 2)90g CsF经马弗炉500°C烘干干燥后，加入至反应釜中，升温至200°C，保温15h。
[0036] 3)保温结束后取样，进行LC的外标检测。
[0037] 表2.实施例2与对照例2的2, 3-二氟-5-氯吡啶收率
[0039] 实施例3
[0040] 1)将27. 36g 2, 3, 5-三氯吡啶，150g环丁砜置于密封锥形瓶中，加入分子筛干燥 7d〇
[0041] 2)将34.86gKF，200g环丁砜，8.56g(0.015mol)三己基（十四烷基）四氟硼酸膦， 0. 3g K2C03,70g甲苯置于四口瓶中，加装分水器于150°C下回流脱水15h后，80°C下减压抽 真空30min脱去甲苯。
[0042] 3)将分子筛干燥的2, 3, 5-三氯吡啶和环丁砜加入脱去甲苯的四口瓶中，升温至 220°C，保温 4h。
[0043] 4)保温结束后取样，进行LC的外标检测。
[0044] 对照例3
[0045] 1)将27. 36g 2, 3, 5-三氯吡啶，200g环丁砜置于密封锥形瓶中，加入分子筛干燥 7d〇
[0046] 2)将 34. 86gKF，70g 环丁砜，3. 96g (0· 015mol) 18 冠醚 6,0· 3g K2CO3, 70g 甲苯置于 四口瓶中，加装分水器于150°C下回流脱水15h后，80°C下减压抽真空30min脱去甲苯。
[0047] 3)将分子筛干燥的2, 3, 5-TCP和环丁砜加入脱去甲苯的四口瓶中，升温至220°C， 保温4h。
[0048] 4)保温结束后取样，进行LC的外标检测。
[0049] 表3.实施例3与对照例3的2, 3-二氟-5-氯吡啶收率
[0051] 实施例4
[0052] 1)将41. 32g五氯苯腈，200g环丁砜置于密封锥形瓶中，加入分子筛干燥7d。
[0053] 2)将 87gKF，100g 环 丁砜，7.8g(0.015mol)三己基（十四烷基）氯化膦，0.3g K2C03,70g甲苯置于四口瓶中，加装分水器于150°C下回流脱水15h后，80°C下减压抽真空 30min脱去