专利名称：一种2，3，5，6－四氟苯甲酸的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种有机化合物的合成方法，具体地说，本发明涉及一种2，3，5，6-四氟苯甲酸的合成方法。
背景技术：
2，3，5，6-四氟苯甲酸是合成拟除虫菊酯杀虫剂-四氟菊酯的很重要的中间体，它具有很好的杀虫效果，且对人体的毒性低，因此可以广泛用于农药、医药、液晶材料和光敏材料的合成。
目前，2，3，5，6-四氟苯甲酸的合成方法主要有以下几种(1)以五氟苯甲酸为原料，加入锌粉，在氢氧化钾溶液中进行脱氟而得到的2，3，5，6-四氟苯甲酸，其收率为81.3％。上述脱氟过程亦可以在碳酸钠溶液中，在钯/碳存在下进行加氢反应而制得2，3，5，6-四氟苯甲酸粗产品，该粗产品用硫化钠和氯气/水后处理得到所述的产物，其中仅含0.05％重量的原料。
(2)以4-三氟甲基苯甲酰氟为原料，经氯化得到2，3，5，6-四氯-4-三氟甲基苯甲酰氯，其收率83％，然后它与氟化钾进行氟交换，得到2，3，5，6-四氯-4-三氟甲基苯甲酰氟，再经水解并脱羧反应得2，3，5，6-四氯-4-三氟甲基苯，其收率72％，然后2，3，5，6-四氯-4-三氟甲基苯与20％发烟硫酸中水解得到2，3，5，6-四氟-苯甲酸。
(3)在碱性条件下水解2，3，5，6四氟-1，4-苯二甲腈。由于在碱浓度太低时，2，3，5，6四氟-1，4-苯二甲腈不进行水解，而碱浓度太高时出现玻璃烧瓶被腐蚀的现象，因此水解产物受到污染。
另外，GB2122190中公开了如下的方法2，3，5，6-四氟-1，4-苯二甲腈与冰醋酸、浓硫酸在175℃下加热回流3小时，冷却后把这种混合物倒入水中，然后用乙醚萃取，再加入无水硫酸镁干燥、过滤、旋转蒸馏后得到2，3，5，6-四氟-1，4-苯二酸。所得到的2，3，5，6-四氟-1，4-苯二甲酸与N，N-二甲基甲酰胺或极性非离子溶剂(如二甲基乙酰胺、二甲氧基乙烷、环丁砜)等混合物加热到70℃反应4小时，再冷却到20℃，加水并冷却到5℃。沉淀固体进行过滤、水洗和干燥，其滤液在真空下进行蒸馏，所得到产物中含98％的2，3，5，6-四氟苯甲酸。但该方法需要经过多次的过滤、干燥等操作，消耗更多的原材料，因此该方法不经济，而且还会对环境造成污染。
发明内容
要解决的技术问题本发明的目的是提供一种2，3，5，6-四氟苯甲酸的合成方法，该方法具有合成路线短、反应条件温和、成本低廉和回收率高等优点纯度高。
技术方案腈水解时先生成酰胺，后者继续水解生成羧酸。腈的水解在碱性或溶液或酸催化下进行。在酸或碱和水的比例以及温度合适时就会进而脱掉一边的羧酸，得到单羧酸化合物。
本发明提供了一种2，3，5，6-四氟苯甲酸的合成方法，其特征在于该方法包括在酸性催化剂存在下，2，3，5，6-四氟-1，4-苯二甲腈在温度125-165℃下进行水解3-6个小时。
更详细地说，该方法包括以下步骤(1)2，3，5，6-四氟-1，4-苯二甲腈与酸性催化剂和蒸馏水混合后，在搅拌下加热回流3-6小时；
(2)加热回流结束后，将该反应混合物冷却到室温，再把这种反应混合物缓慢地倒入蒸馏水中，再用萃取剂萃取三次，分离的有机层合并；(3)合并的有机相用干燥剂进行干燥，然后过滤除去干燥剂，其有机相先在常压下蒸去溶剂，再在减压下蒸去余下的醋酸，然后烘干；(4)烘干的有机相再用活性碳脱色，然后重结晶得到白色的目标产物晶体。
在上述的方法中，所述的酸性催化剂选自以下物质中的一种或多种冰醋酸、浓硫酸或浓盐酸；所述酸性催化剂与蒸馏水的体积比为10∶1～2∶1；所述2，3，5，6-四氟-1，4-苯二甲腈与所述酸性催化剂的体积比例为1∶5～1∶10。
所述的萃取剂是一种或选自乙醚、二正丁醚、叔丁基甲基醚、二异丙基醚、乙酸乙酯或甲苯的萃取剂；其萃取条件是萃取剂稀释剂为乙醚；萃取剂浓度100％；萃取相比5∶3；萃取温度室温；萃取方式反应混合物冷却到室温，再把这种反应混合物缓慢地倒入蒸馏水中，将此水溶液倒进分液漏斗，然后往分液漏斗中加入萃取剂，振荡摇匀，分出有机相和水相，然后将水相在倒回分液漏斗，再加入萃取剂，共3次，每次加入的相比5∶3(水相∶有机相)；所述的干燥剂选自以下物质中的一种或多种CaCl2、MgSO4、Na2SO4、CaSO4。
在上述的方法中，所述的2，3，5，6-四氟-1，4-苯二甲腈是使用2，3，5，6-四氯-1，4-苯二甲腈制得的，而2，3，5，6-四氯-1，4-苯二甲腈是直接从ALDRICH公司购买得到的。
该方法还包括一个脱色步骤，脱色时加入一种选自乙醚、二正丁醚、叔丁基甲基醚、二异丙基醚、乙酸乙酯或甲苯中的物质。加入所述物质的目的在于溶解2，3，5，6-四氟苯甲酸，使得活性炭发挥吸附作用。
该方法还包括重结晶步骤，其重结晶条件在常压下蒸馏出在脱色过程的大部分物质，然后加入石油醚将2，3，5，6-四氟苯甲酸沉淀出来，过滤后晾干，从而得到晶体。
积极效果本发明提供的2，3，5，6-四氟-1，4-苯二甲腈制备方法的回收率比传统方法提高约10％以上。此外，本发明方法省去了传统方法所采用的一些反应步骤，因此合成路线短，不需要加入金属或金属盐催化剂，反应条件温和，，这样，这种方法更加简便可行，，使用的原材料价格也便宜，，目标产物可以达到很高的纯度，适宜于大规模工业化生产。
具体实施例方式
下面结合具体实施例进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。
实施例1在装配有冷凝管、搅拌器和温度计的25ml的两口瓶中，装入1g2，3，5，6四氟-1，4-苯二甲腈、5ml浓硫酸、5ml冰醋酸和1ml蒸馏水，在搅拌下加热达到回流温度155℃，回流反应4小时，然后停止反应，冷却到室温，再把这种反应液混合物倒入50ml蒸馏水中，用100ml乙醚分三次进行萃取，分离的有机相合并后，再加入CaCl2干燥，过滤，在常压下蒸去乙醚，再在减压下蒸去多余的催化剂，烘干。用乙醚和活性炭脱色，重结晶(在常压下50℃蒸馏出在脱色过程的大部分乙醚，冷却致室温，然后加入石油醚20ml将2，3，5，6-四氟苯甲酸沉淀出来，过滤后将滤渣晾干，从而得到白色晶体)。回收率为87.7％，产品纯度为98％。
实施例2在装配有冷凝管、搅拌器和温度计的25ml的两口瓶中，放入1g的2，3，5，6四氟-1，4-苯二甲腈、5ml的浓硫酸、和1ml的蒸馏水，在搅拌下加热达到回流温度125℃，回流反应6小时，然后停止反应，冷却到室温，再把这种反应液混合物倒入50ml的蒸馏水中，用100ml二正丁醚分三次萃取，分离的有机相合并后，再加入MgSO4干燥，过滤，在常压下蒸出二正丁醚，再在减压下蒸出多余催化剂，烘干。用二正丁醚和活性炭脱色，重结晶(在常压下145℃蒸馏出在脱色过程的大部分二正丁醚，冷却致室温，然后加入20ml石油醚将2，3，5，6-四氟苯甲酸沉淀出来，过滤后将滤渣晾干，从而得到白色晶体)。回收率为80.9％，产品纯度为96％。
实施例3在装配有冷凝管、搅拌器和温度计的25ml的两口瓶中，放入1g的2，3，5，6四氟-1，4-苯二甲腈、5ml的冰醋酸和1ml的蒸馏水，在搅拌下加热达到回流温度165℃，回流反应3小时，然后停止反应，冷却到室温，再把这种反应液混合物倒入50ml的蒸馏水中，用100ml乙醚和叔丁基甲基醚分三次萃取，分离的有机相合并后，再加入氯化钙干燥，过滤，在常压下蒸出乙醚和叔丁基甲基醚，在减压下蒸出多余催化剂，烘干。用活性炭脱色，重结晶(在常压下65℃蒸馏出在脱色过程的大部分乙醚和叔丁基甲基醚，冷却致室温，然后加入20ml石油醚将2，3，5，6-四氟苯甲酸沉淀出来，过滤后将滤渣晾干，从而得到白色晶体)。回收率为82.7％，产品纯度为95％。
实施例4在装配有冷凝管、搅拌器和温度计的25ml的两口瓶中，放入1g的2，3，5，6四氟-1，4-苯二甲腈、6ml的浓盐酸和1ml的蒸馏水，在搅拌下加热达到回流温度145℃，回流反应5小时，然后停止反应，冷却到室温，再把这种反应液混合物倒入50ml的蒸馏水中，用100ml二异丙基醚分三次萃取，分离的有机相合并后，再加入Na2SO4干燥，过滤，在常压下蒸出二异丙基醚，在减压下蒸出多余催化剂，烘干。用二异丙基醚和活性炭脱色，重结晶(在常压下70℃蒸馏出在脱色过程的大部分物质，冷却致室温，然后加入20ml石油醚将2，3，5，6-四氟苯甲酸沉淀出来，过滤后将滤渣晾干，从而得到白色晶体)。回收率为77.4％，产品纯度为96％。
实施例5在装配有冷凝管、搅拌器和温度计的25ml的两口瓶中，放入1g的2，3，5，6四氟-1，4-苯二甲腈、7ml的浓盐酸、3ml的冰醋酸和1ml的蒸馏水，在搅拌下加热达到回流温度160℃，回流反应4.5小时，然后停止反应，冷却到室温，再把这种反应液混合物倒入50ml的蒸馏水中，用100ml乙酸乙酯分三次萃取，分离的有机相合并后，再加入氯化钙和MgSO4干燥，过滤，在常压下蒸出乙酸乙酯，在减压下蒸出多余催化剂，烘干。用乙酸乙酯和活性炭脱色，重结晶(在常压下80℃蒸馏出在脱色过程的大部分乙酸乙酯，冷却致室温，然后加入20ml石油醚将2，3，5，6-四氟苯甲酸沉淀出来，过滤后将滤渣晾干，从而得到白色晶体)。回收率为76.2％，产品纯度为96％。
实施例6在装配有冷凝管、搅拌器和温度计的25ml的两口瓶中，放入1g的2，3，5，6四氟-1，4-苯二甲腈、5ml的浓硫酸、5ml的浓盐酸和1ml的蒸馏水，在搅拌下加热达到回流温度130℃，回流反应5.5小时，然后停止反应，冷却到室温，再把这种反应液混合物倒入50ml的蒸馏水中，用100ml甲苯分三次萃取，分离的有机相合并后，再加入CaSO4干燥，过滤，在常压下蒸出甲苯，在减压下蒸出多余催化剂，烘干。用活性炭脱色，重结晶(在常压下85℃蒸馏出在脱色过程的大部分甲苯，冷却致室温，然后加入石油醚20ml将2，3，5，6-四氟苯甲酸沉淀出来，过滤后将滤渣晾干，从而得到白色晶体)。回收率为85.8％，产品纯度为95％。
权利要求
1.一种2，3，5，6-四氟苯甲酸的制备方法，其特征在于该方法包括在酸性催化剂存在下，2，3，5，6-四氟-1，4-苯二甲腈在温度125-165℃下进行水解3-6个小时。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤(1)2，3，5，6-四氟-1，4-苯二甲腈与酸性催化剂和蒸馏水混合后，在搅拌下加热回流3-6小时；(2)加热回流结束后，将该反应混合物冷却到室温，再把这种反应混合物缓慢地倒入蒸馏水中，再用萃取剂萃取三次，分离的有机层合并；(3)合并的有机相用干燥剂进行干燥，然后过滤除去干燥剂，其有机相先在常压下蒸去溶剂，再在减压下蒸去余下的醋酸，然后烘干；(4)烘干的有机相再用活性碳脱色，然后重结晶得到白色的目标产物晶体。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于所述的酸性催化剂选自以下物质中的一种或多种冰醋酸、浓硫酸、浓盐酸。
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于所述的酸性催化剂与蒸馏水的体积比为10∶1～2∶1。
5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于反应时2，3，5，6-四氟-1，4-苯二甲腈与酸性催化剂的体积比例为1∶5～1∶10。
6.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于所述的2，3，5，6-四氟-1，4-苯二甲腈由2，3，5，6-四氯-1，4-苯二甲腈制得。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述的萃取剂是一种或多种选自乙醚、二正丁醚、叔丁基甲基醚、二异丙基醚、乙酸乙酯或甲苯的萃取剂。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述的干燥剂选自以下物质中的一种或多种CaCl2、MgSO4、Na2SO4、CaSO4。
9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于脱色时加入一种或多种选自乙醚、二正丁醚、叔丁基甲基醚、二异丙基醚、乙酸乙酯或甲苯的物质。
全文摘要
本发明涉及一种2，3，5，6－四氟－1，4－苯二甲腈制备方法，其中包括在酸性催化剂的催化下水解2，3，5，6－四氟－1，4－苯二甲腈，其中反应温度为125－165℃，反应时间为3－6个小时，该方法回收率高，比传统方法提高约10％以上。此外，本发明方法的合成路线短，反应条件温和，原材料价格便宜，目标产物纯度高，因此适宜于大规模工业化生产。
文档编号C07C63/00GK1948263SQ20051008660
公开日2007年4月18日 申请日期2005年10月13日 优先权日2005年10月13日
发明者唐渝, 余剑峰, 屈伟月, 岑颖洲 申请人:暨南大学