一种五氟苯酚的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及化工领域，尤其涉及一种多氟苯酚的制备方法，更具体的涉及一种五 氟苯酚的制备方法。
【背景技术】
[0002] 五氟苯酸（Pentafluorophenol，PFP)，也称2, 3,4, 5,6-五氟苯酸、五氟酸，其分子 式为C6HF5O,分子量为184. 06, CAS登记号为771-61-9。五氟苯酚是一种白色结晶体，易吸 水，熔点为34-36°C，沸点为143°C，可溶于水，但溶解度不大，呈弱酸性，其化学结构如下所 示：
[0003]
[0004] 五氟苯酚是一种重要的中间体，主要应用于制备医药、液晶及高分子材料中间体， 例如，在医药、农药领域中，五氟苯酚多用于制备多肽合成的五氟代苯基活性酯，从而促进 肽健的形成，五氟代苯酚酯既可以用于多肽的固相合成，也可以用于液相合成，还可以用作 氨基酸保护基烷基酯或磺酸基的保护基。五氟苯酚是多氟类液晶化合物，空间位阻小，是制 备高性能液晶材料的重要中间体，特别适用于多氟类单体液晶材料的制备，多氟类单体液 晶材料与低粘度和高介电各向异性向列型液晶材料混合使用后，可以增大分子的偶极距， 减少响应时间，改善液晶材料的显不性能，提尚清晰度，对生广尚性能液晶材料具有重要的 意义。
[0005] 目前以六氟苯为起始原料合成五氟苯酚的主要工艺有：
[0006]
[0007] I) Pummer等描述了六氟苯与甲醇钠在甲醇中反应得五氟苯甲醚，再用氢碘酸脱甲 基得五氣苯酸（参见 Pummer，Wall !Science (Washington，DC，United States) ;vol. 127 ; (1958) ；p. 643)；
[0008] 2)Birchall等描述了六氟苯与氢氧化钾在乙醇中120°C高压反应得五氟苯乙醚， 产率 48 % (参见 Birchall，Haszeldine !Journal of the Chemical Society; (1959); p. 13-17)；
[0009] 3)F〇rbeS等描述了六氟苯与甲醇钠在甲醇中回流反应得五氟苯甲醚，产率72% ; 五氟苯甲醚和三氯化铝在120°C反应得五氟苯酚，产率58 %。（参见Forbes et al.; Journal of the Chemical Society ； (1959) ；p.2019-2021)
[0010] 上述以六氟苯为起始原料制备五氟苯酚的方法，均存在一些亟待解决的问题，具 体如下：
[0011] 1)六氟苯与甲醇钠反应得到五氟苯甲醚，再用氢碘酸裂解得五氟苯酚：所用甲醇 钠容易氧化水解变质，所用氢碘酸价格昂贵。
[0012] 2)六氟苯与氢氧化钾和乙醇在120°C高压反应得到五氟苯乙醚，醚化反应温度 高，需要高压设备，产品收率低。
[0013] 3)六氟苯与甲醇钠在甲醇中回流反应得五氟苯甲醚，再用三氯化铝120°C裂解得 五氟苯酚，裂解反应温度高，因为没有溶剂，反应产生的大量固体，会将搅拌固死，无法搅 拌，难以控制反应温度，存在安全隐患，不能放大工业化生产。
[0014] 可见，以六氟苯为起始原料合成五氟苯酚需要120°C的高温和加压反应条件，存在 反应难以控制，设备要求较高，产率不稳定，能源消耗量大，不利于工业化生产等缺点，因而 不能满足医药、农药及液晶材料等领域的需求。
[0015] 为了克服五氟苯酚制备中存在的上述诸多问题，本领域亟需开发一种原料易得、 成本低、反应温和、产率高、能耗小、易于控制且利于工业化生产的五氟苯酚制备工艺。
【发明内容】
[0016] 本发明的目的在于提供一种工艺简单、对环境友好，且产率高的五氟苯酚制备方 法，以解决现有技术中存在的上述问题。特别地，本发明人在现有技术公开的上述内容的基 础上，提供了一种在有机溶剂中进行裂解、醚化和裂解温度较低的高产率制备五氟苯酚的 方法。
[0017] 为了实现本发明的目的，一方面本发明采用了如下的技术方案：
[0018] -种五氟苯酚的制备方法，其以六氟苯为起始原料经"醚化"、"裂解"反应制备五 氟苯酚，该反应无需高温、加压，能源消耗少；不使用价格昂贵的氢碘酸，原料成本低；"醚 化"产生的废水少，对环境友好；"裂解"在溶剂中进行，物料搅拌效果好，反应温度容易控 制，容易工业化。具体包括如下步骤：
[0019] (1)将五氟苯烷基醚、金属氯化物催化剂和有机溶剂混合；
[0020] (2)使（1)的混合物反应完全；
[0021] (3)向⑵的反应物中加水并使其分层；
[0022] (4)对⑶的油层进行精馏，得到五氟苯酚。
[0023] 在本发明的一个实施方案中，所述五氟苯酚的制备方法具体包括如下步骤：
[0024] (1)将五氟苯烷基醚、金属氯化物催化剂和有机溶剂混合；
[0025] (2)使（1)的混合物在40-80°C下反应，例如反应3-6小时；
[0026] (3)向⑵的反应物中加水并使其分层；
[0027] (4)对（3)的油层进行精馏，得到五氟苯酚。其中，
[0028] 所述步骤（1)中的五氟苯烷基醚可以选自五氟苯甲醚、五氟苯乙醚、五氟苯基正 丙基醚、五氟苯基异丙基醚、五氟苯基正丁基醚、五氟苯基仲丁基醚、五氟苯异丁基醚、五氟 苯基叔丁基醚等，优选为五氟苯甲醚。
[0029] 所述步骤（1)中的金属氯化物催化剂可以选自无水三氯化铝、无水三氯化铁和无 水氯化锌，优选为无水三氯化铝。
[0030] 所述步骤⑴中的有机溶剂可以选自C1-C2S氯代烷、甲苯、二甲苯或硝基苯，所述 C1-C2S氯代烷例如可以为二氯乙烧、三氯甲烷（氯仿）、二氯甲烷（甲叉二氯）、四氯化碳 等，优选为二氯乙烷。
[0031] 所述步骤（1)中五氟苯烷基醚与金属氯化物催化剂的摩尔比为：1 : 0. 1-10,优选 为：1 : 1-1. 4;五氟苯烷基醚和有机溶剂的重量比为：1 : 0. 1-20,优选为1 : 0.3-1. 0。
[0032] 所述步骤（1)可以通过将五氟苯烷基醚滴加，或直接加入到金属氯化物催化剂和 有机溶剂的混合物中来实现。
[0033] 所述步骤（2)中的反应温度优选为50_60°C，例如在此温度下反应4小时。
[0034] 在本发明的一个实施方案中，所述五氟苯酚的制备方法优选包括如下步骤：
[0035] (1)将五氟苯甲醚、无水三氯化铝、二氯乙烷混合，所述五氟苯甲醚与无水三氯化 铝的摩尔比为1 : 1.2;五氟苯甲醚与二氯乙烷的重量比为1 : 0.6;
[0036] (2)使（1)的混合物在50_60°C下反应，例如反应4小时；
[0037] (3)向⑵的反应物中加水并使其分层；
[0038] (4)对（3)的油层进行精馏，得到五氟苯酚。
[0039] 在本发明的一个实施方案中，上述步骤（1)中制备五氟苯酚的起始原料五氟苯烷 基醚可商购获得，或者通过以下的"醚化"方法制备得到：
[0040] (1)将六氟苯、强碱、低级脂肪醇混合；
[0041] (2)使（1)的混合物在20-80°C下反应；例如反应5-10小时；
[0042] (3)向⑵的反应物中加水并使其分层；
[0043] (4)对⑶的油层进行精馏，得到五氟苯烷基醚。其中，
[0044] 所述步骤（1)中强碱可以选自氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钡、甲醇钠、甲醇钾、乙 醇钾等，优选为氢氧化钾；
[0045] 所述步骤⑴中的低级脂肪醇可以选自C1-C4脂肪醇，例如甲醇、乙醇、丙醇、异丙 醇、丁醇、异丁醇、仲丁醇等，优选为甲醇；
[0046] 所述步骤（1)中六氟苯与强碱的摩尔比为：1 : 0. 1-5,优选为：1 : 0. 8-1. 2 ;六 氟苯和低级脂肪醇的重量比为: 0. 1-20,优选为1 : 0.8-1. 5。
[0047] 所述步骤（1)中可通过将六氟苯滴加、或直接加入到强碱与低级脂肪醇的混合物 中来实现；
[0048] 所述步骤（2)中的反应温度优选为35_45°C，反应时间优选为5-10小时。
[0049] 在本发明的一个优选的实施方案中，所述五氟苯烷基醚可以通过以下方法制备得 到：
[0050] ⑴将六氟苯、氢氧化钾、甲醇混合，其中六氟苯与氢氧化钾的摩尔比为： 1 : 1.05,六氟苯与甲醇的重量比为：1 : 0.95;
[0051] (2)使⑴的混合物在35-45°C反应至完全，例如反应5-10小时；
[0052] (3)向⑵的反应物中加水并使其分层；
[0053] (4)对（3)的油层进行精馏，得到五氟苯甲醚。
[0054] 在本发明的一个实施方案中，制备五氟苯甲醚的起始原料六氟苯可商购获得，或 者通过本领域已知的任何常规方法制备得到。
[0055] 另一方面，本发明还提供了如下"以六氟苯为起始原料，一步法制备五氟苯酚"的 技术方案以实现本发明的目的，所述技术方案为：
[0056] -种五氟苯酚的制备方法，其以六氟苯为起始原料，在温和条件下，无需高温、加 压，一步法制备五氟苯酚，所述制备方法包括如下步骤：
[0057] (1)将六氟苯、强碱、溶剂混合；
[0058] (2)使（1)的混合物在40-80°C反应至完全；
[0059] (3)向⑵的反应物中加水并蒸出溶剂；
[0060] (4)将（3)中的水层酸化，萃取，合并有机层精馏，得到五氟苯酚。其中，
[0061] 所述步骤（1)中强碱可以选自氢氧化钾、氢氧化钠等，优选为氢氧化钾；
[0062] 所述步骤（1)中的溶剂为叔丁醇；
[0063] 所述步骤（1)中六氟苯与强碱的摩尔比为：1 : 0. 1-10,优选为：1 : 2-3 ;六氟苯 和溶剂的重量比为: 0. 1-20,优选为1 : 3-5;
[0064] 所述步骤（1)中通过将六氟苯滴加、或直接加入到强碱与叔丁醇溶剂的混合物中 来实现；
[0065] 所述步骤⑵中的反应温度优选为60_70°C，反应时间为3小时。
[0066] 所述步骤（4)中的水层用盐酸酸化。
[0067] 在本发明一个优选的实施方案中，所述五氯氟苯通过下述"一步法"制备得到：
[0068] (1)将六氟苯、叔丁醇、氢氧化钾混合；
[0069] (2)使（1)的混合物在60-70°C下反应3小时；
[0070] (3)向⑵的反应物中加水并蒸出溶剂；
[0071] (4)将（3)中的水层酸化，用甲基叔丁基醚萃取，合并有机层精馏，得到五氟苯酚。
[0072] 在本发明另一个实施方案中，所述五氯氟苯通过下述"一步法"制备得到：
[0073] (1)将20重量份的叔丁醇与3重量份的氢氧化钾混合，4重量份的六氟苯滴加或 直接加入；
[0074] (2)使⑴的混合物在60-70°C下反应3小时；