专利名称：一种拟除虫菊酯化合物中间体的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于拟除虫菊酯合成的多氟代苯基醇2，3，5，6-四氟对苯二醇的制备方法，它是制备拟除虫菊酯的重要中间体，经过卤代、加氢、酯化得到七氟菊酯。
背景技术：
顺式-3-卤代烯基-2，2-二甲基环丙烷羧酸与4-甲基-2，3，5，6-四氟苯基醇形成的酯，特别是七氟菊酯[2，3，5，6-四氟-4-苯甲基-顺式-((Z)-2-氯-3，3，3-三氟-丙-1-烯基)-2，2-二甲基环丙烷羧酸酯]，是重要的杀虫剂和杀螨产品。因此需要一种可工业化的、有效的工艺来制备必要的象2，3，5，6-四氟对苯二醇这样的中间体。
已知的制备2，3，5，6-四氟对苯二醇的工艺在有些专利中已有描述。为了进一步提高收率和质量，要求发明一种更高质量和收率的2，3，5，6-四氟对苯二醇的工业化制备工艺。
发明内容
申请者发现了一种制备2，3，5，6-四氟对苯二醇的方法可以满足上述要求，而且相对于已有工艺该过程更加安全，易于控制。该工艺产品使用简单的溶剂，不需要更多的工艺步骤，副产少，三废处理简单，产品收率高，纯度达到97％以上。
因此，下面提出了由四氟二烷基苯羧酸酯在还原剂和溶剂的存在下还原成2，3，5，6-四氟对苯二醇的工艺。
本发明中提及的R1或R2分别是的相同或不同的1-6个碳原子的直链或支链烷基，优选为甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、异丙基、异丁基、叔丁基或新戊基。更优选R1和R2是相同的，特别是甲基，即R1和R2都是甲基的四氟对苯二甲酸二甲酯。
中间体(II)可以分离、提纯用作它用或者继续反应到目标产物(III)。结构式(II)中间体是一次新发现，也是本发明的另一方面。
初始物质(I)可以很简单地由四氟对苯二酸和烷基醇最好是低级烷基醇酯化制得。四氟对苯二甲酸是一种制备杀虫剂的中间体，通过四氟对苯二腈水解轻易制得，而且收率高。四氟对苯二腈可由四氯对苯二腈经氟化轻易制得，而起始物质四氯对苯二腈是一种可获得的工业品。
该工艺所用的合适的还原剂是金属氢化物，如锂、钠、钾或钙的硼氢化物，如硼氢化钾、硼氢化钠一种氢化铝金属如氢化钾铝、氢化锂铝；烷氧基氢化铝金属如MAlHx(OR)y，其中，M——碱金属，R——烷烃类，x、y可以是独立的1，2，3，并且x+y＝4；铝的氢化物、硼化物氢气一种氢气的给体，如异丙醇、甲酸胺、三烷基甲酸胺或环己烯。
在使用金属氢化物的还原反应情况下，金属氢化物的使用量除了硼氢化物均取决于还原剂本身的性质，一般与二酯(I)的摩尔比在1-3∶1，最好在1-1.5∶1。对于烷氧基氢化铝金属，相对于二酯(I)的摩尔比在4-12∶1，最好在4-8∶1。如果需要制备结构(II)的中间体的化，还原剂的用量一般减半。
还原反应合适的溶剂有醇类；乙二醇类；醚类；乙二醇醚类；乙二醚类；聚乙二醚类、多醚类、一种低级醇(如甲醇、乙醇)的混合物、一种两相溶剂混合物；极性惰性溶剂；有机酸；酯；水；醚；低级阴离子表面活性剂的混合物。
用硼氢化物作还原剂的还原反应中，合适的溶剂有醇类，如甲醇、乙醇、异丙醇；乙二醇类，如乙二醇或聚乙二醇；也可以是醚类，如甲醚，二噁烷、四氢呋喃；乙二醇醚类，如1，2-二甲氧基乙烷；乙二醚类，如二甘醇二甲醚；多醚类；一种低级烷基醇如甲醇、乙醇的混合物。为使反应进行完全可以加入一种助剂或催化剂来提高反应收率以及转化率，或用来减少硼氢化物的使用量。合适的助剂是变性金属盐或硼化物。最好的变性金属盐是铝、锌、钛盐如氯化铝，氯化锌、四氯化钛等。硼化物如三氟化硼或烷基硼化物。使用硼氢化钠、硼氢化钾时，则可以用锂化物如氯化锂或溴化锂作助剂。助剂量一般与还原剂摩尔比在0.05-1∶1，最佳为0.1-0.5∶1。合适的催化剂有鎓盐，如四烷基铵盐、膦酸鎓盐、开链的或环状的聚醚。催化剂的用量一般为还原剂的0.01-0.1摩尔/摩尔。
用硼氢化物做还原剂时，也可以使用一种两相溶剂混合物作为溶剂，由水和水溶性或非水溶性溶剂如芳香烃，特别是甲苯组成。这种情况下，一般需加入一种催化剂提高反应速率。适宜的催化剂有阳离子鎓盐，如四烷基铵盐、膦酸鎓盐、开链的或环状的聚醚如末端封闭的聚乙烯乙二醇醚，冠醚等。
用氢铝化物作还原剂时较适宜的溶剂为极性非质子惰性溶剂，如芳香烃，如甲苯、苯甲醚或醚类，如二噁烷、四氢呋喃、二甲氧基乙烷或相关的低聚醚。
还原反应可在-20℃到溶剂沸点的温度范围内进行，一般在30-120℃，更佳的温度范围是40-80℃，反应时间取决于还原剂的活性，一般在1-20小时。这种方法制备化合物(III)，反应最好是连续不间断，确保化合物(II)的含量小于5％，最好控制在1％以内。
另一种方法，用氢气或氢气给体如异丙醇、甲酸胺、三烷基甲酸胺或环己烯还原二酯，在金属、金属氧化物、混合金属氧化物、金属盐或金属复合催化剂的作用下进行，将二酯还原为2，3，5，6-四氟对苯二醇。金属主要是第VIII族金属，如钯、铂、铑、铼、镍，选择性地配以惰性载体，该载体可以是碳、氧化铝、碱土金属碳酸盐。金属氧化物有氧化铜、氧化铬。混合氧化物如铜铬合金。催化剂用量取决于催化剂的性质。第VIII族金属，盐或混合物的用量一般为还原剂的0.01-5mol％，最好在0.01-1mol％。非第VIII族金属的金属氧化物和混合氧化物作催化剂的用量为还原剂的0.1-10wt％，最好在0.1-1wt％。反应结束后，可以通过常规技术回收催化剂，如过滤、吸附到惰性材料上或沉淀，加以回收套用。若使用氢气，压力一般需1-200atm，最好是10-50atm。温度控制在50-200℃，最好在50-120℃。若用氢气给体，反应一般在溶剂自然压力和一定的温度条件下进行。
催化加氢还原反应适用的溶剂有醇类，如甲醇、异丙醇；芳香烃如甲苯、二甲苯；醚类如THF、1，2-二甲氧基乙烷；或有机酸，如乙酸；或酯，如乙酸乙酯，乙酸甲酯等。最好的溶剂是异丙醇或异丙醇与芳香族的混合溶剂。如果要制备化合物(II)，氢气的消耗量在一半时终止反应。
还原反应后，随后应按以下的一项或多项步骤进行1、过滤分离催化剂并回收2、用水或有机酸或无机酸水溶液终止反应3、蒸馏回收溶剂4、添加一种不同的溶剂5、用水溶性酸或碱萃取，除去水溶性的无机物或不回收的反应溶剂。
6、通过常规手段如结晶或蒸发回收产品。
产品也可以保留在溶剂中，直接进入下一步反应，可缩短反应步骤。
申请者同时通过下列步骤将2，3，5，6-四氟对苯二醇转化为七氟菊酯。
1)将2，3，5，6-四氟对苯二醇卤化得到2，3，5，6-四氟-4-卤甲基苯甲醇；该卤化过程通常使用的是盐酸或氢溴酸等氢卤酸族物质可进行稳定的反应。所用的溶剂是惰性的或不与水混溶的溶剂，例如芳香烃类，反应的适宜温度为50℃-150℃之间，最佳温度为75℃-100℃。
2)将2，3，5，6-四氟-4-卤甲基苯甲醇氢化后得到4-甲基-2，3，5，6-四氟苯甲醇该步骤中的加氢过程，使用氢气和金属催化剂如钯、镍，配合碱类物质用以吸收反应放出的卤化氢。合适的碱类物质有碱、碱土金属氧化物和碳酸盐。醇类、酯类及芳香烃是较为理想的溶剂，反应的适宜温度是0-60℃，适宜的压力条件是常压到10atm。
3)将4-甲基-2，3，5，6-四氟苯甲醇和顺式-((Z)-2-氯-3，3，3-三氟-丙-1-烯基)-2，2-二甲基环丙烷基酰氯或顺式-((Z)-2-氯-3，3，3-三氟-丙-1-烯基)-2，2-二甲基环丙烷基羧酸合成得到七氟菊酯。
通过酯化作用便可得到七氟菊酯。酯化过程的方法为通过物理法去除产生的HCl，如加热法或用惰性气体吹赶；化学方法可用碱如吡啶中和。酯化若使用环丙烷基羧酸可不使用溶剂或用惰性溶剂如甲苯、二甲苯或类似的溶剂在强酸性催化剂作用下脱水使反应完全。
具体实施例方式
下面以一些具体的例子来说明本发明，但本发明不仅仅局限于以下的实施例实施例一 2，3，5，6-四氟对苯二醇的制备方法(1)在一只2000ml的四口烧瓶中，投入甲醇500ml，硼氢化钠37g，升温至50℃，保温1小时后，投入四氟对苯二甲酸二乙酯294g，继续在50℃的温度下反应5小时，降温至室温，用30％盐酸300ml水解，再用5000ml四氯化碳萃取，减压脱去四氯化碳后得到白色固体的标题的四氟对苯二甲醇167.2g，含量为97.7％，收率为77.8％。
实施例二 2，3，5，6-四氟对苯二醇的制备方法(2)在一只2000ml的四口烧瓶中，投入乙醇500ml，硼氢化钾54g，升温至50℃，保温1小时后，投入四氟对苯二甲酸二甲酯266g，继续在50℃的温度下反应5小时，降温至室温，用30％盐酸300ml水解，再用500ml四氯化碳萃取，减压脱去四氯化碳后得到四氟对苯二甲醇176.4g，含量为98.1％，收率为82.4％。
实施例三 2，3，5，6-四氟对苯二醇的制备与法(3)过程如(例一)所述，甲醇投370ml，四氟对苯二甲醇的含量为93.1％，收率为76％实施例四 2，3，5，6-四氟对苯二醇的制备方法(4)在一只1000ml的高压釜中加入四氟对甲苯二甲酸丙酯161g，活性钯1.61g，甲醇500ml，在60~70℃的温度条件下通氢气加氢还原，压力条件为3.5atm。待无明显的吸收后，降温至室温，然后抽滤滤去Pd/c，滤液负压脱溶，得白色的固体四氟对苯二甲醇85.6g，含量为97.5％，收率为79.5％。
实施例五 2，3，5，6-四氟对苯二醇的制备方法(5)过程如(例四)所述，催化剂用雷尼镍1.61g，四氟对苯二甲醇的含量为97.8％，收率为80.7％实施例六 4-羟甲基-2，3，5，6-四氟苯甲酸酯的制备与法在一只干燥洁净的100ml烧瓶中，投入四氢呋喃20ml，二甲氧基乙烷10ml，硼氢化钠54g，控制温度在35℃缓慢加入四氟对甲苯二甲酸甲酯4.0g，升温至70℃，搅拌，保温5hr，定期取样进行气谱检测。反应物静置48hr降温后再震荡升温至，分析显示反应未完全，因此加入另一部分二甲氧基乙烷10ml，并继续震荡反应5hr。气谱显示二酯已消失，化合物II和化合物III的混合物用水100ml处理，再用乙酸乙酯50ml萃取3次。萃取物合并处理后得到有粘性的白色固体。气谱显示混合物为二醇63％以及单酯37％。通过柱层析法提纯可得4-羟甲基-2，3，5，6-四氟苯甲酸酯。
其检测数据是熔点65.6℃，纯度97.6％核磁共振数据D4甲醇中19F-135.2(多态，2F)；-146.3(多态，2F)D4甲醇中1H 4.67(单态，-CH2-，2H)；3.90(单态，OCH3，3H)质谱分子离子峰在m/z238(30％)，碎片离子峰在207(100％)，187(30％)，177(25％)，159(20％)，149(22％)，131(24％)，99(24％)，81(20％)，59(17％)实施例7七氟菊酯[2，3，5，6-四氟-4-苯甲基顺式-((Z)-2-氯-3，3，3-三氟-丙-1-烯基)-2，2-二甲基环丙烷羧酸酯]的制备方法(1)第一步合成2，3，5，6-四氟-4-溴甲基苯甲醇
2，3，5，6-四氟对苯二醇与甲基异丁基酮的溶液80g加入到1L反应器中，反应器配有回流和接受装置。通过蒸馏蒸去溶剂。冉加入甲苯(303g)，通过共沸蒸馏除水。加热到60℃，维持30min，加入Silcolapse(0.2g)and 48％氢溴酸(109.3g)，加热到95℃，先回流30min再共沸蒸馏带水5.5hr。然后加入水(150ml)和氢溴酸(36.6g)并降温到55℃。在55℃搅拌15min，再用30min分离水层。油层用预制溶液(水150ml+40％醋酸钠水溶液36g)洗涤分层，甲苯层分析2，3，5，6-四氟-4-溴甲基苯甲醇含量，收率为96.2％第二步合成4-甲基-2，3，5，6-四氟苯甲醇下面过程在一个配备一个分散搅拌器(1000rpm)的1L玻璃高压釜(工作容积350-500mls)中进行，H2进料通过探管经过Buchi气体控制器6002型。升降温控制通过JelaboFP40温浴。甲醇(362g)，水(6g)，2，3，5，6-四氟-4-溴甲基苯甲醇(95.1g 100％ wt.)，MgO(18.1g)，5％钯/碳催化剂((58型)Johnson Matthey公司提供)(0.8g 100％ wt.)加入到反应器中，加盖，用N2置换出O2(接近0)，用H2加压到2.5bar，搅拌，通过Buchi控制器控制压力2.5bar，通过温浴使整个反应温度控制在50℃。H2耗用量通过Buchi控制器控制。反应一直到H2不再耗用为止(一般60--90min)，卸压，并用N2置换，放料，用少量甲醇(30g)冲洗高压釜。过滤回收失效催化剂和无机盐，滤饼用少量甲醇(2×30g)洗涤。合并滤液，分析计算得2，3，5，6-四氟-4-甲基苯甲醇60.4g，收率89.4％第三步合成七氟菊酯顺式-((Z)-2-氯-3，3，3-三氟-丙-1-烯基)-2，2-二甲基环丙烷基酰氯(257g)加入到一个配有分散搅拌器的四口烧瓶中，加入甲苯(257g)，溶化了的2，3，5，6-四氟4-甲基苯甲醇(188.1g)中加入适量的吡啶(51g)一起置于滴液漏斗中，滴加醇的溶液入酰氯中，温度维持在35-45℃，滴加毕，升温至95℃，保温2小时，降温至60℃，加水溶盐后蒸去溶剂得七氟菊酯410.3g，含量为95.5％，收率为96.5％。
实施例8七氟菊酯[2，3，5，6-四氟-4-苯甲基顺式-((Z)-2-氯-3，3，3-三氟-丙-1-烯基)-2，2-二甲基环丙烷羧酸酯]的制备方法(2)在1000ml的搪瓷高压釜中，投甲醇250ml，硼氢化钠20g。控制温度在50℃缓慢加入四氟对苯二甲酸甲酯133g，搅拌保温5hr，取样分析，气谱显示二酯已消失时，混合物中加入30％的HCL20ml，用250ml的四氯化碳萃取，减压脱去四氯化碳，加入甲苯300ml，48％的氢溴酸(122.3g)，加热到95℃，在95-100℃回流30分钟后收集甲苯和水的共沸物。反应5.5小时后降温至55℃左右，用5％醋酸钠水溶液洗涤一次，脱去溶剂甲苯，剩余物中加入甲醇(450g)、水(7.5g)、5％的钯/碳催化剂(1.2g 100％wt)，密封好装置，用氮气置换至含氧量接近零，氢气加压到2.5bar，反应温度控制在50℃左右。一直到H2不再吸收为止，卸压，用氮气置换，过滤去失效的催化剂和无机盐，滤液蒸去溶剂。剩余物中加入甲苯150ml、吡啶28.8g，升温至35-45℃，滴入顺式-((Z)-2-氯-3，3，3-三氟-丙-1-烯基)-2，2-二甲基环丙烷基甲酰氯(85.8g)，滴毕，升温至75-90℃，保温2小时，降温至60℃，加水溶盐后蒸去溶剂得七氟菊酯71.1g，含量为94.9％，对四氟对苯二甲酸甲酯的总收率为64.1％。
申请者发明了一种拟除虫菊酯化合物的中间体新的制备方法，该中间体2，3，5，6-四氟对苯二甲醇，进而通过卤代、加氢、酯化得到七氟菊酯，该工艺具有工艺路线简单、安全可靠、质量收率高、成本低的特点，非常适合工业化生产。本发明同时还发现了新的中间体的化合物。
权利要求
1.一种拟除虫菊酯的中间体2，3，5，6-四氟对苯二醇，简称四氟对苯二醇的制备与法，结构式为 其特征在于以四氟对苯二甲酸酯为原料，在还原剂和溶剂的作用下还原制备2，3，5，6-四氟苯对苯二醇，其工艺路线如下 上式中R1或R2分别是相同或不同的1-6个碳原子的直链或支链烷基，优选为甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、异丙基、异丁基、叔丁基或新戊基。
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于R1或R2都是甲基。
3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于溶剂为醇类；乙二醇类；醚类；乙二醇醚类；乙二醚类；聚乙二醚类；多醚类；一种低级醇(如甲醇、乙醇)的混合物；一种两相溶剂混合物；极性惰性溶剂；有机酸；酯；水；醚；低级阴离子表面活性剂的混合物。
4.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇、聚乙二醇、乙醚、1，2-二甲氧基乙烷、二噁烷、四氢呋喃、二甘醇二甲醚或聚乙二醚、甲苯、二甲苯、苯甲醚、醋酸、乙酸乙酯、甲酸乙酯、水、四氢呋喃、甲醇与乙醇的混合物。
5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于还原剂为金属氢化物、氢硼化物氢化铝金属、氢化硼铝、氢气或氢气给体。
6.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于还原剂氢硼化物为氢硼化钾、氢硼化钠、氢硼化锂；氢化铝金属为氢化锂铝。
7.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于还原剂为氢硼化钾、氢硼化钠或氢硼化锂，同时加入助剂或催化剂。
8.根据权利要求7所述制备方法，其特征在于合适的助剂是变性金属盐或硼化物；最好的变性金属盐是铝、锌、钛盐，优选为氯化铝，氯化锌、四氯化钛等；硼化物优选为三氟化硼或烷基硼化物使用硼氢化钠、硼氢化钾时，用锂化物，优选为氯化锂或溴化锂作助剂；助剂量一般与还原剂摩尔比在0.05-1∶1，优选为0.1-0.5∶1；合适的催化剂有鎓盐，优选为四烷基铵盐、膦酸鎓盐、开链的或环状的聚醚；催化剂的用量一般为还原剂的0.01-0.1摩尔/摩尔。
9.根据权利要求5、6、7、8所述的制备方法，其特征在于溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇、聚乙二醇、乙醚、二噁烷、四氢呋喃、1，2-二甲氧基乙烷、二甘醇二甲醚、聚乙二醚。
10.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于用氢气作为还原剂时应有金属、金属氧化物、混合金属氧化物、金属盐或金属络合物催化剂的参与。
11.根据权利10所述制备方法，其特征在于溶剂为醇类、芳香烃、醚类、有机酸或酯。
12.根据上述任一权利要求的制备方法，其特征在于反应过程的温度均控制在-20℃到溶剂沸点的温度范围内进行，一般在30-120℃，优选温度范围是40-80℃。
13.根据权利要求书1所述的制备方法，其特征在于四氟对苯二醇再经卤代、加氢、酯化后得到七氟苯菊酯，可通过下列步骤将2，3，5，6-四氟对苯二醇转化为七氟菊酯1)将2，3，5，6-四氟对苯二醇卤化得到2，3，5，6-四氟-4-卤甲基苯甲醇；2)将2，3，5，6-四氟-4-卤甲基苯甲醇氢化后得到4-甲基-2，3，5，6-四氟苯甲醇；3)将4-甲基-2，3，5，6-四氟苯甲醇和顺式-((Z)-2-氯-3，3，3-三氟-丙-1-烯基)-2，2-二甲基环丙烷基酰氯或顺式-((Z)-2-氯-3，3，3-三氟-丙-1-烯基)-2，2-二甲基环丙烷基羧酸合成得到七氟菊酯。
14.一种中间体化合物(II) 其中R2为1-6个碳原子的直链或支链烷基，优选为甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、异丙基、异丁基、叔丁基或新戊基。
15.根据权利14所述的化合物，其特征在于R2为甲基，即2，3，5，6-四氟-4-羟甲基苯甲酸甲酯。
全文摘要
本发明涉及一种拟除虫菊酯化合物的中间体制备方法，其化学名称为2，3，5，6－四氟对苯二甲醇，本发明从2，3，5，6－四氟对苯二甲酸酯还原制备2，3，5，6－四氟对苯二甲醇，进而通过卤代、加氢、酯化得到七氟菊酯，该工艺具有工艺路线简单、安全可靠、质量收率高的特点。
文档编号C07C33/46GK1636949SQ20031012249
公开日2005年7月13日 申请日期2003年12月26日 优先权日2003年12月26日
发明者王东朝, 姜友法 申请人:江苏扬农化工股份有限公司