一种2-硝基-4-三氟甲基苯腈的制备方法与流程

本发明属于有机化学领域，涉及一种2-硝基-4-三氟甲基苯腈的制备方法。

背景技术：

1、2-硝基-4-三氟甲基苯腈分子式为c8h3f3n2o2，相对分子质量为216.1，熔点44～47℃，沸点为156～158℃18mm hg(lit.)，密度为1.56g/ml，室温下为黄色结晶固体。2-硝基-4-三氟甲基苯腈广泛应用于医药、农药、化工等领，其是合成杀虫剂4-苯甲酰异恶唑、异恶唑草酮、除草剂5-环丙基异唑的重要中间体，以上提及的化合物及其中间体的合成公开在专利cn 1359372a，以及在欧洲专利申请中也有提及。

2、专利公布号cn 1359372 a中公开了一种2-硝基-4-三氟甲基苯腈的合成方法：在有机溶剂中，将4-氯-3-硝基三氟甲苯和氰化亚铜、相转移催化剂或碱金属氰化物、溴化亚铜、相转移催化剂或者在金属锂盐的存在下制备2-硝基-4-三氟甲基苯腈的方法，该制备方法成本高，操作冗杂，原料种类杂多，后处理回收套用难度大。

技术实现思路

1、为了克服现有技术中生产成本高、三废污染严重、后处理困难等问题，本发明开发了一种产率高、纯度好的制备2-硝基-4-三氟甲基苯腈的制备方法，且操作便捷，成本低，废弃物污染少，更有利于工业化应用。

2、本发明提供了一种2-硝基-4-三氟甲基苯腈的制备方法，其制备方法包括以下步骤：在有机溶剂存在或无溶剂情况下，将4-氟-3-硝基三氟甲苯和金属氰盐发生氰化反应，得到2-硝基-4-三氟甲基苯腈；

3、

4、其中，

5、所述氰化反应的温度为150-180℃；

6、所述有机溶剂为非质子极性溶剂；所述有机溶剂的沸点高于或等于所述氰化反应的温度。

7、所述氰化反应中，所述氰化反应的原料由所述4-氟-3-硝基三氟甲苯和所述金属氰盐组成，或由所述有机溶剂、所述4-氟-3-硝基三氟甲苯和所述金属氰盐组成。

8、所述氰化反应中，所述有机溶剂为dmso、dmf、dma或环丁砜；优选dmso或dmf。

9、所述氰化反应中，当所述有机溶剂为dmf时，所述氰化反应的温度优选为150℃。

10、所述氰化反应中，所述金属氰盐可为本领域氰化反应的常规的金属氰盐，优选kcn、nacn、cucn、亚铁氰化钾和铁氰化钾，更优选kcn、nacn，例如kcn。

11、所述氰化反应中，当所述氰化反应在有机溶剂存在时，所述4-氟-3-硝基三氟甲苯与所述有机溶剂的摩尔体积比可为本领域氰化反应的常规用量，优选1.0-2.6mol/l；例如1.5-2.1mol/l。

12、所述氰化反应中，所述金属氰盐中氰基与所述4-氟-3-硝基三氟甲苯的摩尔比可为本领域氰化反应的常规用量，优选(0.95-1.0):1.0；更优选(0.95-0.97):1.0，例如0.95:1.0或0.96:1.0。

13、所述氰化反应中，所述氰化反应的进程采用本领域常规的检测方法(例如gc)进行监测，优选以反应液中所述4-氟-3-硝基三氟甲苯的浓度低于0.1％为终点。

14、所述氰化反应中，其后处理可参照本领域后处理的常规操作方法；优选地，其后处理包括以下步骤：

15、(1)将所述氰化反应结束后的反应液过滤，回收滤液和滤饼，所述滤液为粗产物，所述滤饼为金属氟盐；

16、(2)所述滤液通过蒸馏，回收所述有机溶剂，得到2-硝基-4-三氟甲基苯腈。

17、所述后处理中，所述蒸馏为减压蒸馏，例如减压精馏。

18、所述氰化反应中，所述氰化反应的原料由所述有机溶剂、所述4-氟-3-硝基三氟甲苯和所述金属氰盐组成；所述有机溶剂为dmso或dmf；所述金属氰盐为kcn；所述4-氟-3-硝基三氟甲苯与所述有机溶剂的摩尔体积比为1.5-2.1mol/l；所述金属氰盐中氰基与所述4-氟-3-硝基三氟甲苯的摩尔比为0.95:1.0或0.96:1.0。

19、所述氰化反应中，所述氰化反应的原料由所述4-氟-3-硝基三氟甲苯和所述金属氰盐组成；所述金属氰盐为kcn；所述金属氰盐中氰基与所述4-氟-3-硝基三氟甲苯的摩尔比为0.95:1.0或0.96:1.0。

20、某一优选方案中，所述2-硝基-4-三氟甲基苯腈的制备方法还包括以下步骤：将4-氯-3-硝基三氟甲苯和kf发生氟化反应，得4-氟-3-硝基三氟甲苯；

21、

22、所述氟化反应中，所述氟化反应在有机溶剂中发生。

23、所述氟化反应中，所述氟化反应的原料由所述有机溶剂、所述4-氯-3-硝基三氟甲苯和所述kf组成。

24、所述氟化反应中，所述有机溶剂可为本领域氟化反应的常规有机溶剂，优选非质子极性溶剂，更优选dmf、乙腈、环丁砜或dmso；例如环丁砜或dmf。

25、所述氟化反应中，所述4-氯-3-硝基三氟甲苯与所述有机溶剂的摩尔体积比可为本领域氟化反应的常规用量，优选1.0-2.5mol/l；更优选1.4-2.4mol/l，例如1.9mol/l。

26、所述氟化反应中，所述kf与所述4-氯-3-硝基三氟甲苯的摩尔比可为本领域氟化反应的常规用量，优选(1.0-2.0)：1；更优选(1.0-1.5)：1；例如1.3：1。

27、所述氟化反应中，所述氟化反应的反应温度可为本领域氟化反应的常规温度，优选25℃-250℃；更优选130-180℃；例如150-180℃。

28、所述氟化反应中，所述氟化反应的进程采用本领域常规的检测方法(例如gc监测)进行监测，优选以反应液中所述4-氯-3-硝基三氟甲苯的浓度低于1％为终点。

29、所述氟化反应中，所述4-氯-3-硝基三氟甲苯的加入方式为将所述4-氯-3-硝基三氟甲苯加入kf和所述有机溶剂的混合液中；所述加入的时间为1-10h，优选3-7h，更优选5-7h。

30、所述氟化反应中，其后处理可参照本领域后处理的常规操作方法；优选地，其后处理包括以下步骤：

31、(1)将所述氟化反应结束后的反应液过滤，回收滤液和滤饼，所述滤液为粗产物，所述滤饼为kf和/或kcl；

32、(2)所述滤液通过蒸馏，得所述4-氟-3-硝基三氟甲苯和所述有机溶剂。

33、优选地，所述蒸馏为减压蒸馏，例如减压精馏。

34、所述氟化反应中，当所述有机溶剂的沸点高于209.6℃时，后处理步骤(2)在蒸馏得到所述4-氟-3-硝基三氟甲苯后，可将所述有机溶剂留于容器中继续使用。

35、所述氟化反应中，所述有机溶剂为dmf或环丁砜；所述4-氯-3-硝基三氟甲苯与所述有机溶剂的摩尔体积比为1.9mol/l；所述kf与所述4-氯-3-硝基三氟甲苯的摩尔比为1.3:1；所述氟化反应的反应温度为150-180℃；所述加入的时间为3-7h。

36、在不违背本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

37、本发明所用试剂和原料均市售可得。

38、本发明所指“沸点”指纯净物在1个标准大气压下沸腾时的温度。

39、本发明的积极进步效果在于：本发明所公开的制备方法制得的产品产率高，纯度好，且操作便捷，成本低，废弃物污染少，更有利于工业化应用。