专利名称：5－正丙基－2－(3,5－二氟苯基)嘧啶的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种制备5-正丙基-2-(3，5-二氟苯基)嘧啶的工艺，属于一种含氟嘧啶类液晶材料的新的制备方法。
背景技术：
液晶显示器(LCD)现已广泛应用于钟表、计算器、便携式计算机、游戏机、袖珍电视等，但能满足显示用的液晶材料并不多见。氟原子取代氢原子在体积上较接近氢原子，不会因位阻效应影响液晶的有序排列，氟原子有较高的电负性，使含氟液晶结构仍有一定的偶极矩，粘度较小，响应速度较快，电阻较大，有合适的Δε值。5-正丙基-2-(3，5-二氟苯基)嘧啶不仅对空气、水份等具有化学稳定性，对光、热、电具有物理稳定性，与其他液晶单体混配时，能满足显示用液晶材料宽工作温度范围、低工作电压、快速响应等要求，是一种高质量的显示用液晶材料。因此，5-正丙基-2-(3，5-二氟苯基)嘧啶的制备对于高档液晶显示器的制造具有重要的意义。
关于5-正丙基-2-(3，5-二氟苯基)嘧啶全合成的报道目前鲜见，仅日本专利(公开号2002284768苯基嘧啶类衍生物的制备方法)披露了一种以2-卤代嘧啶和取代苯基硼酸为原料在碱性条件下，以过渡金属作为催化剂，经过偶联反应制备苯基嘧啶类衍生物的方法。该方法所用到的原料取代苯基硼酸商业上供应较少，且价格昂贵，不利于实际应用。且在反应过程中，对于2-卤代嘧啶和取代苯基硼酸的偶联反应，专利公开了通过催化偶联进行的，由于反应对设备的要求较高，且需要用到昂贵的过渡金属催化剂，因此该方法不利于实际生产。
发明内容
针对已有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种成本较低、工艺简单的液晶材料5-正丙基-2-(3，5-二氟苯基)嘧啶的全合成制备方法。
为了达到上述目的，本发明依次包括如下步骤A.3，5-二氟苯甲亚胺基甲基醚盐酸盐的制备向反应器中加入3，5-二氟苯甲腈、无水甲苯和溶剂，冷却并搅拌下向其中慢慢通入干燥氯化氢气体进行加成反应，得到3，5-二氟苯甲亚胺基甲基醚盐酸盐。
B.3，5-二氟苯甲脒盐酸盐的制备向反应器中加入A步骤生成的3，5-二氟苯甲亚胺基甲基醚盐酸盐和溶剂，然后加入NH3-C2H5OH溶液进行氨解反应，得到3，5-二氟苯甲脒盐酸盐。
C.Vilsmeier试剂的制备向反应器中加入酰氯和溶剂，冷却并搅拌下向其中慢慢滴加已经溶在溶剂中的N，N-二甲基甲酰胺(DMF)的溶液，反应完成后脱溶，得到Vilsmeier试剂。
D.2-正丙基-3-二甲胺基丙烯醛的制备向反应器中加入在C步骤得到的Vilsmeier试剂，慢慢滴加已溶在溶剂中的正戊醛的溶液，进行加成反应。再加入碳酸钾或钠的饱和溶液和二甲胺水溶液，进行水解反应，得到2-正丙基-3-二甲胺基丙烯醛。
E.5-正丙基-2-(3，5-二氟苯基)嘧啶的制备在反应装置中加入碱和溶剂，制得NaOCH3-CH3OH溶液。慢慢滴加B步骤制得的3，5-二氟苯甲脒盐酸盐，再慢慢滴加D步骤制得的2-正丙基-3-二甲胺基丙烯醛，加温回流进行缩合反应，得到5-正丙基-2-(3，5-二氟苯基)嘧啶。
其中所述A步骤的反应所用的溶剂为甲苯、二甲苯、苯或者乙醚、异丙醚中的一种或任意两种任意比例混合物，反应的温度范围为-20-20℃，以0～-5℃较优。
其中所述B步骤中的溶剂为甲醇、乙醇或水，反应温度范围为0～50℃，以20～30℃较优。
其中所述C步骤中的酰氯为氧氯化磷或草酰氯或光气或二氯亚砜等，溶剂为卤代烷烃二氯甲烷、氯仿、氯乙烷、1，2-二氯乙烷中的一种或任意两种任意比例混合物，反应的温度范围为-20-20℃，以0～-5℃较优。
其中所述E步骤中的碱为醇钠或钠氢或氨基钠，溶剂为甲醇或乙醇，反应的温度范围为-20～20℃，以0～-5℃较优。
本发明的优点1.本发明采用的各步原料均为市售，来源广泛，供应充足。而日本专利需要利用的各步原料不易得到，且过渡金属催化剂价格昂贵。
2.本发明反应条件温和且工艺简单，各步反应均为常规操作，依次经过加成反应、氨解反应和缩合反应，易于控制，无需复杂的设备。而日本专利需在无水无氧条件下使用过渡金属催化剂，对反应条件和设备的要求苛刻。
具体实施例方式
实施例1A、3，5-二氟苯甲亚胺基甲基醚盐酸盐(I)的制备 将3，5-二氟苯甲腈黄色粉末20.85g(139g/mol，0.15mol)、甲苯110mL、无水甲醇10.56g(32g/mol，0.33mol)置于250mL三颈瓶，上接球形冷凝回流管，干燥管，无水HCl发生装置，用磁力搅拌器搅拌，同时用冰盐浴冷却将反应体系冷至0～-5℃，于1.5小时内共通入干燥HCl 14.60g(36.5g/mol，0.40mol)。开始时反应放热明显，温度上升至2℃。通HCl结束后，于0～-5℃下继续搅拌3小时。静置，反应体系分层，上层为浅黄色，下层为橙色。低温0～-5℃放置1天，其间不时加以摇晃，有无色晶体析出。加入无水乙醚100mL，析出大量白色粉末状固体。抽滤，并用无水乙醚洗涤两次，每次20mL，尽量洗去HCl。真空干燥，抽去乙醚与HCl，得(I)26.85g(207.5g/mol，0.129mol)，收率86.3％。产物熔点157～159℃。1H NMR(CDCl3，500MHz)δ3.92(s，3H，OCH3)，6.91(s，1H，ArH)，7.29(s，2H，ArH)。
B、3，5-二氟苯甲脒盐酸盐(II)的制备 将化合物(I)I 20.75g(0.10mol)、100mL无水乙醇、18％NH3-C2H5OH溶液250mL置于500mL三颈瓶，上接球形冷凝回流管、干燥管。25～30℃下搅拌，TLC跟踪反应进程(展开剂石油醚/乙酸乙酯＝6/1)，10小时反应完成。将所得溶液冷却至室温，过滤。将滤液中的溶剂蒸干，析出白色晶体，真空干燥，得(II)18.73g(192.5g/mol，0.097mol)，收率97.3％。产物熔点246～248℃。1HNMR(CDCl3，500MHz)δ6.91(s，1H，ArH)，7.15(s，2H，ArH)。
C、Vilsmeier试剂的制备 Vilsmeier试剂将16.40g氧氯化磷(164g/mol，0.10mol)、二氯甲烷10mL置于100mL三颈瓶，冷至0～-5℃，滴入14.60gDMF(73g/mol，0.10mol)于20mL二氯甲烷的溶液，1小时滴完。然后将此体系升至室温，搅拌3小时。
D、2-正丙基-3-二甲胺基丙烯醛(III)的制备 向C步制得的Vilsmeier试剂中，滴入4.30g正戊醛(86g/mol，0.05mol)于10mL二氯甲烷的溶液，1小时滴完。室温搅拌1小时，回流搅拌1小时，冷却，得褐色液体。将其慢慢倒入15g碳酸钾与30g碎冰的混合物中，继续加入碳酸钾饱和溶液调pH至10，并加入10mL33％二甲胺水溶液。将上述溶液置于250mL三颈瓶中加热回流1小时，减压蒸去二氯甲烷与水的共沸物，再加热至90～95℃继续反应，TLC跟踪反应进程(展开剂石油醚/乙酸乙酯＝8/1)，2小时反应完成。冷却后用乙酸乙酯萃取三次，每次20mL，合并上层萃取液，无水碳酸钾干燥。滤去碳酸钾，蒸干乙酸乙酯，得8.22g粗产物。减压蒸馏，124～125℃/4～5mmHg，得(III)5.77g(141g/mol，0.041mol)，收率81.8％。1H NMR(CDCl3，500MHz)δ0.93(t，3H，CH2CH2CH3)，1.38-1.43(m，2H，CH2CH2CH3)，2.36(t，2H，CH2CH2CH3)，3.13(s，6H，N(CH3)2)，6.48(s，1H，CH＝C)，8.84(s，1H，CHO)。
E、5-正丙基-2-(3，5-二氟苯基)嘧啶(IV)的制备
将2.53g金属钠(23g/mol，0.11mol)、无水甲醇20mL置于100mL三颈瓶，上接球形冷凝回流管、干燥管。室温下，向此溶液中滴入9.63g(0.05mol)(II)的20mL甲醇溶液。加完后，再慢慢滴入7.05g(0.05mol)(III)，回流搅拌。TLC跟踪反应进程(展开剂石油醚/乙酸乙酯＝16/1)，6小时反应完成。常压蒸干甲醇，向残余物中加入20mL甲苯以萃取产物，萃取液用饱和食盐水洗涤2次，每次20mL。甲苯层用无水硫酸钠干燥，过滤，蒸干溶剂。残余物用20mL乙醇重结晶，得(IV)7.18g(234g/mol，0.031mol)，收率61.4％。产物熔点84～86℃。1HNMR(CDCl3，500MHz)δ1.00(t，3H，CH2CH2CH3)，1.67-1.74(m，2H，CH2CH2CH3)，2.63(t，2H，CH2CH2CH3)，6.90(s，1H，ArH)，7.97(s，2H，ArH)，8.63(s，2H，C(NCH)2C)。元素分析计算值C66.69％，H5.13％，N11.96％，F16.22％，测定值C66.58％，H5.17％，N11.87％，F16.38％。
实施例2其他步骤与实施例1相同，只是A步骤的制备方法如下A、3，5-二氟苯甲亚胺基甲基醚盐酸盐(I)的制备将3，5-二氟苯甲腈黄色粉末20.85g(139g/mol，0.15mol)、二甲苯100mL、无水甲醇10.56g(32g/mol，0.33mol)置于250mL三颈瓶，上接球形冷凝回流管，干燥管，无水HCl发生装置，用磁力搅拌器搅拌，同时用冰盐浴冷却将反应体系冷至0～-5℃，于1.5小时内共通入干燥HCl 14.60g(36.5g/mol，0.40mol)。开始时反应放热明显，温度上升至2℃。通HCl结束后，于0～-5℃下继续搅拌3小时。静置，反应体系分层，上层为浅黄色，下层为橙色。低温0～-5℃放置1天，其间不时加以摇晃，有无色晶体析出。加入无水乙醚100mL，析出大量白色粉末状固体。抽滤，并用无水乙醚洗涤两次，每次20mL，尽量洗去HCl。真空干燥，抽去乙醚与HCl，得(I)26.15g(207.5g/mol，0.126mol)，收率83.9％。
实施例3
其他步骤与实施例1相同，只是A步骤的制备方法如下A、3，5-二氟苯甲亚胺基甲基醚盐酸盐(I)的制备将3，5-二氟苯甲腈黄色粉末20.85g(139g/mol，0.15mol)、异丙醚100mL、无水甲醇10.56g(32g/mol，0.33mol)置于250mL三颈瓶，上接球形冷凝回流管，干燥管，无水HCl发生装置，用磁力搅拌器搅拌，同时用冰盐浴冷却将反应体系冷至0～-5℃，于1.5小时内共通入干燥HCl 14.60g(36.5g/mol，0.40mol)。开始时反应放热明显，温度上升至2℃。通HCl结束后，于0～-5℃下继续搅拌3小时。静置，反应体系分层，上层为浅黄色，下层为橙色。低温0～-5℃放置1天，其间不时加以摇晃，有无色晶体析出。加入无水乙醚100mL，析出大量白色粉末状固体。抽滤，并用无水乙醚洗涤两次，每次20mL，尽量洗去HCl。真空干燥，抽去乙醚与HCl，得(I)26.5g(207.5g/mol，0.128mol)，收率85.2％。
实施例4其他步骤与实施例1相同，只是B步骤的制备方法如下B、3，5-二氟苯甲脒盐酸盐(II)的制备将化合物(I)20.75g(0.10mol)、100mL无水甲醇、18％NH3-C2H5OH溶液250mL置于500mL三颈瓶，上接球形冷凝回流管、干燥管。25～30℃下搅拌，TLC跟踪反应进程(展开剂石油醚/乙酸乙酯＝6/1)，10小时反应完成。将所得溶液冷却至室温，过滤。将滤液中的溶剂蒸干，析出白色晶体，真空干燥，得(II)18.65g(192.5g/mol，0.097mol)，收率96.9％。
实施例5其他步骤与实施例1相同，只是B步骤的制备方法如下B、3，5-二氟苯甲脒盐酸盐(II)的制备将化合物(I)20.75g(0.10mol)、100mL水、18％NH3-C2H5OH溶液250mL置于500mL三颈瓶，上接球形冷凝回流管、干燥管。25～30℃下搅拌，TLC跟踪反应进程(展开剂石油醚/乙酸乙酯＝6/1)，10小时反应完成。将所得溶液冷却至室温，过滤。将滤液中的溶剂蒸干，析出白色晶体，真空干燥，得(II)18.52g(192.5g/mol，0.096mol)，收率96.2％。
实施例6
其他步骤与实施例1相同，只是C步骤的Vilsmeier试剂的制备方法如下C、Vilsmeier试剂的制备在100mL三颈瓶中，将31.20g草酰氯(0.25mol)溶于30mL二氯甲烷，冷至0～-5℃，滴入36.40gDMF(0.25mol)于60mL二氯甲烷的溶液，1小时滴完。然后将此体系升至室温，搅拌3小时。
实施例7其他步骤与实施例1相同，只是E步骤的5-正丙基-2-(3，5-二氟苯基)嘧啶的制备方法如下E、5-正丙基-2-(3，5-二氟苯基)嘧啶(IV)的制备将2.9gNaH(0.12mol)、THF50mL置于100mL三颈瓶，上接球形冷凝回流管、干燥管。室温下，向此溶液中滴入9.63g(0.05mol)(II)的20mL甲醇溶液。加完后，再慢慢滴入7.05g(0.05mol)(III)，回流搅拌。TLC跟踪反应进程(展开剂石油醚/乙酸乙酯＝16/1)，8小时反应完成。常压蒸干甲醇，向残余物中加入20mL甲苯以萃取产物，萃取液用饱和食盐水洗涤2次，每次20mL。甲苯层用无水硫酸钠干燥，过滤，蒸干溶剂。残余物用20mL乙醇重结晶，烘干，得(IV)6.54g(234g/mol，0.028mol)，收率55.9％。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的范围，凡依本发明所做的均等变化与修饰，皆为本发明专利范围所涵盖。
权利要求
1.5-正丙基-2-(3，5-二氟苯基)嘧啶的制备方法，其特征在于该方法依次包括如下步骤A.3，5-二氟苯甲亚胺基甲基醚盐酸盐的制备向反应器中加入3，5-二氟苯甲腈、无水甲醇和溶剂，冷却并搅拌下向其中慢慢通入干燥氯化氢气体进行加成反应，得到3，5-二氟苯甲亚胺基甲基醚盐酸盐；B.3，5-二氟苯甲脒盐酸盐的制备向反应器中加入A步骤生成的3，5-二氟苯甲亚胺基甲基醚盐酸盐和溶剂，然后加入NH3-C2H5OH溶液进行氨解反应，得到3，5-二氟苯甲脒盐酸盐；C.Vilsmeier试剂的制备向反应器中加入酰氯和溶剂，冷却并搅拌下向其中慢慢滴加已经溶在溶剂中的N，N-二甲基甲酰胺的溶液，反应完成后脱溶，得到Vilsmeier试剂；D.2-正丙基-3-二甲胺基丙烯醛的制备向反应器中加入在C步骤得到的Vilsmeier试剂，慢慢滴加溶在溶剂中的正戊醛溶液，进行加成反应，再加入碳酸钾或钠的饱和溶液和二甲胺水溶液，进行水解反应，得到2-正丙基-3-二甲胺基丙烯醛；E.5-正丙基-2-(3，5-二氟苯基)嘧啶的制备在反应装置中加入碱和溶剂，制得NaOCH3-CH3OH溶液，慢慢滴加B步骤制得的3，5-二氟苯甲脒盐酸盐，再慢慢滴加D步骤制得的2-正丙基-3-二甲胺基丙烯醛，加热回流进行缩合反应，得到5-正丙基-2-(3，5-二氟苯基)嘧啶。
2.根据权利要求1所述的5-正丙基-2-(3，5-二氟苯基)嘧啶的制备方法，其特征在于所述A步骤的反应所用的溶剂为甲苯、二甲苯、苯或乙醚、异丙醚中的一种或任意两种任意比例的混合物，反应的温度范围为-20～20℃，以0～-5℃较优。
3.如权利要求1所述的一种5-正丙基-2-(3，5-二氟苯基)嘧啶的制备方法，其特征在于所述B步骤中的溶剂为甲醇或乙醇或水，反应温度范围为0～50℃，以20～30℃较优。
4.如权利要求1所述的一种5-正丙基-2-(3，5-二氟苯基)嘧啶的制备方法，其特征在于所述C步骤中的酰氯为氧氯化磷或草酰氯或光气或二氯亚砜，溶剂为卤代烷烃二氯甲烷、氯仿、氯乙烷、1，2-二氯乙烷中的一种或任意两种任意比例的混合物，反应的温度范围为-20～20℃，以0～-5℃较优。
5.如权利要求1所述的一种5-正丙基-2-(3，5-二氟苯基)嘧啶的制备方法，其特征在于所述E步骤中的碱为醇钠或钠氢或氨基钠，溶剂为甲醇或乙醇，反应的温度范围为-20～20℃，以0～-5℃较优。
全文摘要
5－正丙基－2－(3，5－二氟苯基)嘧啶的制备方法，涉及一种制备5－正丙基－2－(3，5－二氟苯基)嘧啶的工艺。包括如下步骤A.5－二氟苯甲亚胺基甲基醚盐酸盐的制备B.3，5－二氟苯甲脒盐酸盐的制备；C.Vilsmeier试剂的制备D.2－正丙基－3－二甲胺基丙烯醛的制备E.5－正丙基－2－(3，5－二氟苯基)嘧啶的制备先制得NaOCH
文档编号C09K19/34GK1800168SQ20061002333
公开日2006年7月12日 申请日期2006年1月16日 优先权日2006年1月16日
发明者蒋忠良, 吴垚, 李乾坤 申请人:同济大学