专利名称：利用交叉偶联反应来制备联苯类单体液晶的方法
技术领域：
本发明涉及一种制备联苯类单体液晶的方法，尤其是一种利用交叉偶联反应来制备联苯类单体液晶的方法，属于单体液晶的制备方法技术领域。
背景技术：
4-(4′-烷基环己基)联苯类单体液晶一般都具有低的熔点，高的清亮点和较低的粘度，同时，与其他单体液晶相容性好。所以在STN型液晶显示中有着大量的应用。1983年Merck公司专利US4545922公开了一种含氟联苯类单体液晶的制备方法 该合成路线存在着诸多的缺点1、苯环上的硝化、重氮化反应会有大量的副反应发生，直接导致产品收率低；2、硝化及重氮化反应会有大量废酸、废气的排放，对环境造成污染；3、合成路线的不合理，以 为原料进行硝化、重氮化来制取产品的合成路线，会导致极高的生产成本。
Merck公司1993年专利DE4220082公开了另一合成路线 该合成路线虽然避免了直接的硝化、重氮化等多副产物，高污染反应，但苯环金属离子化所用强碱BuLi极其易燃易爆，且-70℃的反应温度条件工业生产上也难以达到。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺点，提供一种能够降低生产成本、减少对环境的污染、来满足工业生产需要的合成4-(4′-烷基环己基)联苯类单体液晶的制备方法。
本发明的目的可以通过以下措施来达到利用交叉偶联反应来制备联苯类单体液晶的方法，其特殊之处在于该联苯类单体液晶的合成路线为 即使用带有取代基的芳基氯代物与多种取代的芳基硼酸进行交叉偶联反应以制备所需的联苯类单体液晶。
其中A＝环己基或苯基，X，Y，Z，W＝F或H原子，X、Y至少有一个为F原子，n＝1或2，R1＝C1～C10，R2＝F或OCF3或C1～C10；交叉偶联反应所用的催化剂为PdCl2、Pd(OAC)2、Pd(NO3)2等钯盐，其中优选PdCl2；反应中钯盐的用量为原料 摩尔数的0.1～2‰，其中优选0.8-1.2‰；催化剂钯盐的配体为三环己基膦、三叔丁基膦、二金刚烷正丁基膦、联苯双环己基膦等，其中优选三叔丁基膦；配体用量为钯盐摩尔数的1～3倍，其中优选3倍；反应所用的碱为Na2CO3、KOH、K3PO4·3H2O、KF等，其中优选KF；反应溶剂为THF、DMF、DMA等有机溶剂与水的混合溶剂，其中优选THF和水的混合溶剂；反应温度70～110℃，其中优选70-80℃；反应时间4～10小时，其中优选5-6小时。
本发明与现有技术相比，有如下积极效果(1)制备路线中避免了正丁基锂(BuLi)、二异丙胺基锂(LDA)等易燃、易爆强碱的使用，使制备工艺的实施更具安全性；(2)减少了过去技术中的硝化、重氮化等一系列繁琐步骤，在现有原料的基础上只通过一步交叉偶联反应即得到了目标产物，缩短了合成周期，从而降低了生产成本；(3)由于避免了苯环的硝化、重氮化反应，从而大大减少了废酸、废气的排放，减少了对环境的污染，所以在工业生产上更具可行性。
本发明公开的4-(4′-烷基环己基)联苯类单体液晶的制备方法，适用于下列单体液晶2，3′，4′-三氟-4-(反-4-烷基环己基)联苯[结构式
]，R＝C1～C10直链烷基。
2，6，3′，4′，5′-五氟-4-(反-4-烷基环己基)联苯[结构式 ]，R＝C1～C10直链烷基。
2，6，3′，5′-四氟-4′-三氟甲氧基-4-(反-4-烷基环己基)联苯[结构式 ]，R＝C1～C10直链烷基。
2，3′，5′-三氟-4′-三氟甲氧基-4-(反-4-烷基环己基)联苯[结构式 ]，R＝C1～C10直链烷基。
2，3′，4′，5′-四氟-4-(反-4-烷基环己基)联苯[结构式 ]，R＝C1～C10直链烷基。
2，6，3′，4′，5′-五氟-4-(反-4-烷基环己基)联苯[结构式 ]，R＝C1～C10直链烷基。
2-氟-4′-烷基-4-(反-4-烷基环己基)联苯[结构式 ]，R＝C1～C10直链烷基。
4-烷基-2′-氟-4″-烷基[1，1′；4′，1″]三联苯[结构式 ]，R＝C1～C10直链烷基。
3，4，2′，6′-四氟-(反-4′-(反-4′-烷基双环己基)联苯[结构式 ]，R＝C1～C10直链烷基。
3，4，5，2′，6′-五氟-(反-4′-(反-4″-烷基双环己基)联苯[结构式 ]，R＝C1～C10直链烷基。
具体实施例方式
以下给出本发明的具体实施方式
，用来对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于以下实施方式。
实施例11.1原料4-(反式-4′-丙基环己基)-2-氟氯苯[结构式 ]的制备将12.2g(0.5mol)的镁屑加入1L三口瓶中，104.8g(0.5mol)2-氟-对溴氯苯混溶于300ml四氢呋喃中，滴加入三口瓶中少许，升温至70℃，引发反应，滴加剩余的2-氟-对溴氯苯溶液，滴加完毕，保温回流1小时。将70.0g(0.5mol)对丙基环己酮溶于100ml四氢呋喃中，滴入上述反应得到的格氏试剂中，滴加完毕保温1.5小时，然后加入稀盐酸中水解，以600ml甲苯萃取三次，合并有机相，水洗至中性，将8.6g(0.05mol)的对甲基苯磺酸加入上述甲苯溶液中，升温回流分水至甲苯相中没有明显的水为止，降温，有机相水洗至中性，脱去甲苯，得120g4-(4′-丙基环己烯)-2-氟氯苯[结构式 ]，GC95％。
将120g 4-(4′-丙基环己烯)-2-氟氯苯、35g雷尼镍、700ml甲苯加入1L高压釜中，釜中氢力压力保持20atm，于50℃保温5小时，然后，降温卸压，滤去雷尼镍，脱去甲苯，得到120g顺、反混合的4-(4′-丙基环己基)-2-氟氯苯[结构式 GC95％。
1L反应瓶中，加入400ml二氯乙烷，降温5℃，加入62.7g(0.47mol)三氯化铝，然后加入76.3g石油醚，温度控制在5℃以下，滴加入上述得到的120g(0.47mol)顺、反式混合的4-(4′-丙基环己基)-2-氟氯苯，于0～5℃保温6-8小时，倒入冰水中水解，有机相水洗至中性，脱去二氯乙烷，再在20Pa下减压蒸馏收集130℃以上的馏份，得到97.2g4-(反式-4′-丙基环己基)-2-氟氯苯[结构式 ]，GC95％，收率80％。
用类似的制备方法，可以得到以下化合物4-(反式-4′-戊基环己基)2-氟氯苯[结构式 ]，GC95％，收率80％。
4-(反式-4′-乙基环己基)2-氟氯苯[结构式 ]，GC96％，收率81.5％。
1.2产品2-氟-4′-乙基-4-(4″-丙基环己基)联苯[结构式 ]的制备
将89.0g(0.35mol0的)4-(反式-4′-丙基环己基)2-氟氯苯，52.4g(0.35mol)对乙基苯硼酸，20.3g(0.35mol)的氟化钾，9.3g(0.035mol)四丁基溴化铵，850ml四氢呋喃，170ml水，加入2L三口瓶中，再加入62mg(3.5×10-4mol)的氯化钯，0.14g(70×10-4mol)的三叔丁基膦，搅拌升温至60-80℃，保温回流4-6小时，然后降至室温，加入500ml甲苯，水洗三次至中性，脱去甲苯，得到106g油状物粗品，再在20Pa下减压蒸馏，收集顶温190℃以上的馏份，得到97.5g乳白色油状物。
以1ml/1g的石油醚重结晶2～3次，重结晶所得到的白色晶体以石油醚溶解，过适量的三氧化二铝层析柱，然后脱去石油醚，真空干燥，得到74.2g2-氟-4′-乙基-4-(反-4″-丙基环己基)联苯[结构式 ]，mp41.0～41.4℃，cp114.9～115.1℃，GC99.9％。用类似的制备方法，可以得到以下单体液晶2-氟-4′-乙基-4-(反-4-戊基环己基)联苯[结构式 ]，mp37.2～38℃，cp117.8～118℃。
2-氟-4′-戊基-4-(反-4-戊基环己基)联苯[结构式 ]，mp29℃，cp131℃。
实施例22.1原料4′-丙基-3-氟-4-氯联苯[结构式 ]的制备将73.8g(0.45mol)的对丙基苯硼酸，93.8g(0.45mol)的2-氟对溴氯苯，100.8g(1.8mol)的氢氧化钾，2.25g(0.009mol)的18-冠醚-6，400ml四氢呋喃，400ml水加入2L三口瓶中，再加入1.1g(9×10-4mol)四三苯基膦合钯，搅拌升温至70℃，保温回流2小时，降至室温，加入400ml甲苯，加入稀盐酸酸化至弱酸性，分出有机相，水洗至中性，脱去甲苯，粗品以2ml/1g的工业乙醇重结晶，得到89.5g4′-丙基-3-氟-4-氯联苯[结构式 ]GC99.5％。
2.24-乙基-2′-氟-4″丙基(1，1′；4′，1″)三联苯[结构式 ]的制备将87g(0.35mol)的4′-丙基-3-氟-4-氯联苯，52.4g(0.35mol)的对乙基苯硼酸，20.3g(0.35mol)氟化钾，9.3g(0.035mol)的四丁基溴化铵，850ml四氢呋喃，170ml水，加入到2L三口瓶中，再加入62mg(3.5×10-4mol)的氯化钯，0.14g(7×10-4mol)三叔丁基膦，升温至70℃，保温回流5小时，降温，加入500ml甲苯，水洗三次至中性，脱去甲苯，得到111g黄色油状物。
用无水乙醇和石油醚的混合溶剂重结晶(无水乙醇/石油醚＝2/1，v/v)，所得到的白色晶体以适量甲苯溶解，过适量的氧化铝层析柱，脱去甲苯，于90℃下真空干燥5小时，得到89g4-乙基-2′-氟-4″丙基(1，1′34′，1″)三联苯[结构式 ]GC99.9％，mp78.8～80.1℃，cp132.2～132.3℃。
实施例33.1按照实施例1.1的相似方法，可以得到下列化合物2，6-二氟-4-(反，反-4′-丙基双环己基)氯苯[结构式 ]，mp75.4～78.0℃，cp139.8～140.3℃。
2，6-二氟-4-(反，反-4′-戊基双环己基)氯苯[结构式 ]，mp66.5～68.3℃，cp136.2～136.4℃。
3.2按照实施例1.2的相似方法，可以得到下列单体液晶的化合物3，4，2′，6′-四氟-4′-(4′-丙基双环己基)联苯[结构式 ]，mp133℃，cp242℃。
3，4，5，2′，6′-五氟-4′-(4′-戊基双环己基)联苯[结构式 ]，mp156℃，cp211℃。
实施例4按照实施例1.2的相似方法，可以得到下列单体液晶的化合物2，6-二氟-4′-三氟甲氧基-4-(4-戊基环己基)联苯[结构式 ]，mp86℃，cp67℃。
2，6-二氟-4′-三氟甲氧基-4-(4-丙基环己基)联苯[结构式 ]，mp86℃，cp67℃。
实施例5按照实施例1.2的相似方法，可以得到下列单体液晶的化合物2，3′，4′-三氟-4-(反-4-丙基环己基)联苯[结构式 ]，mp42℃，cp59℃。
2，3′，4′-三氟-4-(反-4-戊基环己基)联苯[结构式 ]，mp17℃，cp52℃。
2，6，3′，4′-四氟-4-(反-4-丙基环己基)联苯[结构式 ]，mp81℃，cp19℃。
2，6，3′，4′-四氟-4-(反-4-戊基环己基)联苯[结构式 ]，mp72℃，cp34℃。
实施例6按照实施例1.2的相似方法，可以得到下列单体液晶的化合物2，3′，4′5′-四氟-4-(反-4-戊基环己基)联苯[结构式 ]，mp63℃，cp37℃。
2，3′，4′5′-四氟-4-(反-4-丙基环己基)联苯[结构式 ]，mp64℃，cp25℃。
2，6，3′，4′5′-五氟-4-(反-4-戊基环己基)联苯[结构式 ]，mp114℃。
权利要求
1.利用交叉偶联反应来制备联苯类单体液晶的方法，该联苯类单体液晶的结构代表式为 ，其中，n＝1或2，R1＝C1～C10直链烷基，R2＝F或OCF3或C1～C10直链烷基，A＝环己基或苯基，X、Y、Z、W＝F或H原子，X、Y至少一个为F原子，其特征在于该联苯类单体液晶的合成使用带有取代基的芳基氯代物与多种取代的芳基硼酸进行交叉偶联反应以制备所需的联苯类单体液晶路线为
2.按权利要求1所述利用交叉偶联反应来制备联苯类单体液晶的方法，其特征在于交叉偶联反应所用的原料为为 和 ；反应所用的催化剂为PdCl2或Pd(OAC)2或Pd(NO3)2钯盐；催化剂所用配体为三环己基膦或三叔丁基膦或二金刚烷正丁基膦或联苯双环己基膦；反应所用的碱为Na2CO3或KOH或K3PO4·3H2O或KF；反应所用的溶剂为THF或DMF或DMA有机溶剂与水的混合溶剂；反应时间4～10小时，反应温度70～110℃，反应催化剂钯盐的用量为原料 摩尔数的0.1～2‰。
3.按权利要求2所述利用交叉偶联反应来制备联苯类单体液晶的方法，其特征在于反应所用催化剂优选PdCl2，反应所用催化剂钯盐的配体优选三叔丁基膦，反应所用的碱优选KF，反应所用的溶剂优选THF与水的混合溶剂。
4.按权利要求2所述利用交叉偶联反应来制备联苯类单体液晶的方法，其特征在于反应中钯盐用量为原料 摩尔数的0.8-1.2‰。
5.按权利要求2所述利用交叉偶联反应来制备联苯类单体液晶的方法，其特征在于反应温度优选70-80℃，反应时间优选5-6小时。
6.按权利要求2所述利用交叉偶联反应来制备联苯类单体液晶的方法，其特征在于原料4-(反式-4′-丙基环己基)-2-氟氯苯[结构式 ]的制备(1)将镁屑加入瓶中，2-氟-对溴氯苯混溶于四氢呋喃中，滴加入瓶中，升温至70℃，引发反应，滴加2-氟-对溴氯苯溶液，保温回流1小时；(2)将对丙基环己酮溶于四氢呋喃中，滴入上述反应得到的格氏试剂中，滴加完毕保温1-2小时，然后加入稀盐酸中水解，以甲苯萃取三次，合并有机相，水洗至中性，将对甲基苯磺酸加入上述甲苯溶液中，升温回流分水至甲苯相中没有明显的水为止，降温，有机相水洗至中性，脱去甲苯，得4-(4′-丙基环己烯)-2-氟氯苯[结构式 ]；(3)将4-(4′-丙基环己烯)-2-氟氯苯、雷尼镍、甲苯加入高压釜中，釜中氢力压力保持20atm，于40-60℃保温4-6时，然后，降温卸压，滤去雷尼镍，脱去甲苯，得到顺、反混合的4-(4′-丙基环己基)-2-氟氯苯[结构式 ]；(4)反应瓶中，加入二氯乙烷，降温5℃，加入三氯化铝，然后加入石油醚，温度控制在5℃以下，滴加入上述得到的顺、反式混合的4-(4′-丙基环己基)-2-氟氯苯，于0～5℃保温6-8小时，倒入冰水中水解，有机相水洗至中性，脱去二氯乙烷，再在20Pa下减压蒸馏收集130℃以上的馏份，得到4-(反式-4′-丙基环己基)-2-氟氯苯[结构式 ]。
7.按权利要求2所述利用交叉偶联反应来制备联苯类单体液晶的方法，其特征在于产品2-氟-4′-乙基-4-(4″-丙基环己基)联苯[结构式 ]的制备(1)将4-(反式-4′-丙基环己基)2-氟氯苯，对乙基苯硼酸，氟化钾，四丁基溴化铵，四氢呋喃，水，加入瓶中，再加入氯化钯，三叔丁基膦，搅拌升温至60-80℃，保温回流4-6小时，然后降至室温，加入甲苯，水洗三次至中性，脱去甲苯，得到油状物粗品，再在20Pa下减压蒸馏，收集顶温190℃以上的馏份，得到乳白色油状物；(2)以石油醚重结晶2～3次，重结晶所得到的白色晶体以石油醚溶解，过适量的三氧化二铝层析柱，然后脱去石油醚，真空干燥，得到2-氟-4′-乙基-4-(反-4″-丙基环己基)联苯[结构式 ]。
8.按权利要求2所述利用交叉偶联反应来制备联苯类单体液晶的方法，其特征在于原料4′-丙基-3-氟-4-氯联苯[结构式 ]的制备将对丙基苯硼酸，2-氟对溴氯苯，氢氧化钾，18-冠醚-6，四氢呋喃，水加入瓶中，再加入四三苯基膦合钯，搅拌升温至70℃，保温回流2小时，降至室温，加入甲苯，加入稀盐酸酸化至弱酸性，分出有机相，水洗至中性，脱去甲苯，粗品以工业乙醇重结晶，得到4′-丙基-3-氟-4-氯联苯[结构式 ]。
9.按权利要求2所述利用交叉偶联反应来制备联苯类单体液晶的方法，其特征在于4-乙基-2′-氟-4″丙基(1，1′；4′，1″)三联苯[结构式 ]的制备将4′-丙基-3-氟-4-氯联苯，对乙基苯硼酸，氟化钾，四丁基溴化铵，四氢呋喃，水，加入到瓶中，再加入氯化钯，三叔丁基膦，升温至70℃，保温回流5小时，降温，加入甲苯，水洗三次至中性，脱去甲苯，得到黄色油状物；用无水乙醇和石油醚的混合溶剂重结晶(无水乙醇/石油醚＝2/1，v/v)，所得到的白色晶体以甲苯溶解，过氧化铝层析柱，脱去甲苯，于90℃下真空干燥5小时，得到4-乙基-2′-氟-4″丙基(1，1′34′，1″)三联苯[结构式 ]。
全文摘要
本发明涉及一种利用交叉偶联反应来制备联苯类单体液晶的方法，其结构代表式为(Ⅰ)式，其中，n＝1或2，R
文档编号C09K19/10GK1966608SQ200610070270
公开日2007年5月23日 申请日期2006年11月20日 优先权日2006年11月20日
发明者王立春, 刘静, 秦三进, 郝明, 张兆超, 崔晓日 申请人:烟台万润精细化工有限责任公司