專(zhuān)利名稱(chēng)：2，3-二氟苯乙酸合成的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬化合物合成，主要涉及2, 3-二氟苯乙酸合成制備的新方法。
背景技術(shù)：
隨著薄膜晶體管(TFT)液晶顯示技術(shù)的不斷進(jìn)步，液晶顯示材料也越來(lái)越受到廣泛的關(guān)注，對(duì)液晶材料的要求也越來(lái)越高，不僅要求具備高的化學(xué)穩(wěn)定性、寬液晶相區(qū)，而且必須具有高電壓保持率、高電阻、較高的介電各向異性、低旋轉(zhuǎn)黏度等特性，以滿(mǎn)足動(dòng)態(tài)視頻顯示的需要。近年來(lái)日本開(kāi)發(fā)的多種新型液晶材料頗受矚目，特別是由日本大日本油墨化學(xué)株式會(huì)社開(kāi)發(fā)的含氟萘酚體結(jié)構(gòu)液晶材料是除聯(lián)苯環(huán)結(jié)構(gòu)和環(huán)己基結(jié)構(gòu)外新型的TFT液晶材料結(jié)構(gòu)體。在日本專(zhuān)利公開(kāi)2001-31597號(hào)公報(bào)中，介紹了幾種能夠提供介電常數(shù)為負(fù)的以1,7,8-三氟萘—2,6-二基的萘酚體結(jié)構(gòu)液晶化合物開(kāi)發(fā)情況，對(duì)調(diào)節(jié)液晶屏幕視角狹小能起到重要作用，并且有較好的發(fā)展趨勢(shì)。它們都是由中間體l，7,8-三氟萘酚作為主體骨架來(lái)制備的。
在曰本專(zhuān)利中詳細(xì)介紹了有關(guān)該中間體的制備方法，所用的起始原料均為2,3-二氟苯乙酸。基本的路線如下
作為重要原料的2，3-二氟苯乙酸有多種合成工藝，在美國(guó)專(zhuān)利68970067介紹可以通過(guò)將溴苯制成格氏試劑和溴乙烷反應(yīng)，再用氧化劑氧化得到苯乙酸的路線。反應(yīng)如下這個(gè)方法中用到的原料大部分比較貴，特別是氧化劑高碘酸鈉，催化劑三氯化釕等。而且由于原料的化學(xué)結(jié)構(gòu)，制成的格氏試劑不穩(wěn)定，產(chǎn)品中雜質(zhì)不易控制，最終影響產(chǎn)品質(zhì)量。美國(guó)專(zhuān)利6395921中也報(bào)道了用丙二酸二酯在堿作用下和溴苯反應(yīng)后經(jīng)脫羧、水解后得到苯乙酸。此法總收率較低，不適合工業(yè)化。并且這兩條路線的起始原料2，3-二氟溴苯的合成成本很高，會(huì)造成2,3-二氟苯乙酸成本上升，缺乏競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
國(guó)內(nèi)有報(bào)道以鄰二氟苯為原料通過(guò)格氏反應(yīng)得到2,3-二氟苯甲醛，用硼氫化鉀還原為2,3-二氟苯甲醇，再經(jīng)氯化亞砜生成2,3-二氟芐氯，用氰化鈉取代后生成2,3-二氟苯甲腈，最后水解氰基生成2,3-二氟苯乙酸。路線如下
CHO CH，OH
此路線每步的收率較為理想，但是此反應(yīng)路線長(zhǎng)，并且在反應(yīng)過(guò)程中將大量使用劇毒的氰化鈉，后期有毒廢水和廢酸處理較難，不僅給環(huán)保帶來(lái)壓力，也存在重大安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種新的2， 3-二氟苯乙酸合成的制備方法，在工藝上避開(kāi)存在安全問(wèn)題較大的氰化和污染較大的水解步驟。為此，本發(fā)
4明采用以下技術(shù)方案其工藝路線為以2,3-二氟甲苯為起始原料，通過(guò)光鹵化得
到2,3-二氟芐鹵，再以羰基化反應(yīng)直接從2,3-二氟芐鹵生成2,3-二氟苯乙酸。
在光鹵化反應(yīng)中采用氯氣或溴素為鹵化劑，溶劑可用四氯化碳或不用溶劑在紫外光源下直接反應(yīng)。該步反應(yīng)一般進(jìn)行3-5小時(shí)，在鹵化劑的選取用上，因?yàn)殇逅爻杀緝r(jià)格比氯氣高很多，收率反而稍低，所以?xún)?yōu)選的鹵化劑為氯氣，2,3-二氟甲苯與氯氣物質(zhì)的量之比為1: 1.0-1.1摩爾比，溶劑優(yōu)選為四氯化碳，2，3-二氟甲苯與四氯化碳質(zhì)量用量為1: 5-10,本步反應(yīng)是在液態(tài)下進(jìn)行，原則上，反應(yīng)溫度條件只要滿(mǎn)足于此即可，溫度可以在一10 70'C之間，反應(yīng)溫度過(guò)低或過(guò)高，，會(huì)造成反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或副產(chǎn)物較多，影響生產(chǎn)成本，因此，2,3-二氟甲苯與氯氣
物質(zhì)的量之比優(yōu)選為l: l.O摩爾比；反應(yīng)溫度優(yōu)選為30 40'C; 2,3-二氟甲苯與四氯化碳質(zhì)量用量的優(yōu)選比例為1: 8。
2，3-二氟芐氯與一氧化碳在催化劑的作用下進(jìn)行羰基化反應(yīng)直接生成2，3-二氟苯乙酸。在本步反應(yīng)中所用到的催化劑是四羰基鈷鹽，如四羰基鈷鈉、四羰基鈷鉀。優(yōu)選為四羰基鈷鈉。所用到的溶劑為甲醇、乙醇、乙腈、1,4-二氧六環(huán)、四氫呋喃、苯、甲苯、二氯甲烷、氯仿、乙酸乙酯、DMF、 N—甲基吡咯垸酮等，優(yōu)選的溶劑為甲醇；2,3-二氟芐氯 一氧化碳?xì)溲趸c四羰基鈷鈉為l: 1-1.5:1-1.1: 0.015摩爾比，2,3-二氟芐氯與一氧化碳的摩爾比優(yōu)選為1: 1.3， 2,3-二氟芐氯與氫氧化鈉的摩爾比優(yōu)選為l: 1.1，本步反應(yīng)是在液態(tài)下進(jìn)行，原則上，反應(yīng)溫度條件只要滿(mǎn)足于此即可，溫度可以在—10 8(TC之間，反應(yīng)溫度過(guò)低或過(guò)高，反應(yīng)體系中的物質(zhì)由于運(yùn)動(dòng)過(guò)慢或過(guò)速，會(huì)造成反應(yīng)不完全或副產(chǎn)物較多，收率比較低而影響生產(chǎn)成本，因此，優(yōu)選為30—4(TC條件下進(jìn)行。
本發(fā)明的反應(yīng)方程式為
5本發(fā)明路線反應(yīng)步驟少，反應(yīng)條件溫和，收率高，成本低，安全性好，易于工業(yè)化生產(chǎn)。避免嚴(yán)重安全隱患及污染，是一條有效的工業(yè)化綠色工藝路線。此工藝路線的開(kāi)發(fā)，為更好的發(fā)展以含氟萘酚體為骨架的彩色液晶材料打下良好的基礎(chǔ)，也為早日進(jìn)入該領(lǐng)域創(chuàng)造了良好的條件，對(duì)發(fā)展該系列下游產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)化具有重要的戰(zhàn)略意義。
具體實(shí)施方式
下面將通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。(1) 2,3-二氟芐氯的制備實(shí)施例1 :
2,3-二氟甲泉氯氣的投料物質(zhì)的量比為1:1摩爾比，溶劑四氯化碳用量為2,3-二氟甲苯的8倍。
往干燥的反應(yīng)釜中投入2,3-二氟甲苯(64克，0.5mol)，和四氯化碳溶劑，并打開(kāi)紫外光源，通入氯氣(35.5克，0.5mol)，控制溫度在30~40°C，反應(yīng)4個(gè)小時(shí)結(jié)束，減壓蒸餾后，得到2,3-二氟芐氯63.4克，純度為99.6%,收率78%。
實(shí)施例2 :
2,3-二氟甲泉氯氣的投料物質(zhì)的量比為1:1.1摩爾比，溶劑四氯化碳用量為2,3-二氟甲苯的8倍。
往干燥的反應(yīng)釜中投入2，3-二氟甲苯(64克，0.5mol)，和四氯化碳溶劑，并打開(kāi)紫外光源，通入氯氣(39克，0.55moD，控制溫度在30~40°C ，反應(yīng)4個(gè)小時(shí)結(jié)束，減壓蒸餾后，得到2，3-二氟芐氯52.8克，純度為99.3%，收率65%。
實(shí)施例3 :
2,3-二氟甲苯氯氣的投料物質(zhì)的量比為1:1摩爾比，溶劑四氯化碳用量為
62,3-二氟甲苯的8倍。
往干燥的反應(yīng)釜中投入2，3-二氟甲苯(64克，0.5mol)，和四氯化碳溶劑，并打開(kāi)紫外光源，通入氯氣(35.5克，0.5mol),控制溫度在20~30°C，反應(yīng)4個(gè)小時(shí)結(jié)束，減壓蒸餾后，得到2，3-二氟芐氯41.5克，純度為99.1%，收率51%。
實(shí)施例4 :
2，3-二氟甲泉氯氣的投料物質(zhì)的量比為1:1摩爾比，溶劑四氯化碳用量為2，3-二氟甲苯的8倍。
往干燥的反應(yīng)釜中投入2，3-二氟甲苯(64克，0.5mol)，和四氯化碳溶劑，并打開(kāi)紫外光源，通入氯氣(35.5克，0.5mol)，控制溫度在40~50°C，反應(yīng)4個(gè)小時(shí)結(jié)束，減壓蒸餾后，得到2,3-二氟芐氯43克，純度為99.0%，收率53%。
上述實(shí)施例說(shuō)明當(dāng)反應(yīng)溫度在30 40'C時(shí)，2,3-二氟甲苯與氯氣為1: l.O摩爾比時(shí)收率最高，反應(yīng)溫度優(yōu)選30 4(TC。
實(shí)施例5 :
2,3-二氟甲苯氯氣的投料物質(zhì)的量比為l:l摩爾比，不加四氯化碳溶劑。往干燥的反應(yīng)釜中投入2，3-二氟甲苯(64克，0.5mol),并打開(kāi)紫外光源，通入氯氣(35.5克，0.5mol)，控制溫度在30~40°C，反應(yīng)4個(gè)小時(shí)結(jié)束，減壓蒸餾后，得到2，3-二氟芐氯21.1克，純度為99.1%，收率26%。實(shí)施例6 :
2，3-二氟甲苯氯氣的投料物質(zhì)的量比為1:1摩爾比，溶劑四氯化碳用量為2,3-二氟甲苯的5倍。
往干燥的反應(yīng)釜中投入2,3-二氟甲苯(64克，0.5mol)，和四氯化碳溶劑，并打開(kāi)紫外光源，通入氯氣(35.5克，0.5mol)，控制溫度在30~40°C，反應(yīng)4個(gè)小時(shí)結(jié)束，減壓蒸餾后，得到2，3-二氟芐氯59.3克，純度為99.3%，收率73%。
實(shí)施例7 :
72，3-二氟甲苯溴素的投料物質(zhì)的量比為1:1摩爾比，溶劑四氯化碳用量為 2,3-二氟甲苯的8倍。
往干燥的反應(yīng)釜中投入2,3-二氟甲苯(64克，0.5mol)，和四氯化碳溶劑， 并打開(kāi)紫外光源，滴入溴素(80克，0.5moD，控制溫度在30~40°C，反應(yīng)4個(gè) 小時(shí)結(jié)束，減壓蒸餾后，得到2,3-二氟芐氯62.4克，純度為99.5%，收率76.8%。
以上實(shí)施例說(shuō)明，反應(yīng)在四氯化碳溶劑中進(jìn)行較不在溶劑中進(jìn)行，明顯收率 更高。
四氯化碳8倍以上對(duì)收率沒(méi)有多少影響，但造成設(shè)備利用率下降，所以四 氯化碳8倍為優(yōu)選。
(2) 2,3-二氟苯乙酸的制備 實(shí)施例8 :
2，3-二氟芐氯 一氧化碳?xì)溲趸c四羰基鈷鈉的投料物質(zhì)的量比為 1:1.3:1.1:0.015摩爾比，溶劑甲醇用量為2，3-二氟芐氯的2倍。
將四羰基鈷鈉(7.5mmo1)加入到盛有162克甲醇的反應(yīng)釜中，密封反應(yīng)釜 用氮?dú)庵脫Q空氣，再用CO氣體置換氮?dú)?，升溫?(TC時(shí)泵入81.2克(約0.5mol) 的2,3-二氟芐氯和110克40%的氫氧化鈉水溶液，通入CO氣體,反應(yīng)溫度保持在 30-40°C，通畢在此溫度保溫2小時(shí)結(jié)束反應(yīng)。加水250ml，蒸餾回收甲醇，用 20。/。的鹽酸調(diào)PH2-3，再用25X的碳酸氫鈉溶液調(diào)PH10，過(guò)濾，濾液酸化，過(guò) 濾干燥，得到2,3-二氟苯乙酸77克，純度為99.5%,收率89.6%。
實(shí)施例9
2,3-二氟芐氯 一氧化碳?xì)溲趸c四羰基鈷鈉的投料物質(zhì)的量比為 1:1:1:0.015摩爾比，溶劑甲醇用量為2，3-二氟芐氯的2倍。
將四羰基鈷鈉(7.5mmo1)加入到盛有162克甲醇的反應(yīng)釜中，密封反應(yīng)釜 用氮?dú)庵脫Q空氣，再用CO氣體置換氮?dú)?，升溫?0'C時(shí)泵入81.2克(約0.5mol)的2，3-二氟芐氯和100克40%的氫氧化鈉水溶液，通入CO氣體，反應(yīng)溫度保持 在30-40'C，通畢在此溫度保溫2小時(shí)結(jié)束反應(yīng)。加水250ml，蒸餾回收甲醇，用 20。/。的鹽酸調(diào)PH2 3，再用25X的碳酸氫鈉溶液調(diào)PH10,過(guò)濾，濾液酸化，過(guò) 濾干燥，得到2,3-二氟苯乙酸56.1克，純度為99.5%，收率65.2%。 實(shí)施例10 :
2,3-二氟芐氯 一氧化碳?xì)溲趸c四羰基鈷鈉的投料物質(zhì)的量比為1:1.3: 1丄0.015摩爾比，溶劑甲醇用量為2，3-二氟芐氯的2倍。
將四羰基鈷鈉(7.5mmo1)加入到盛有162克甲醇的反應(yīng)釜中，密封反應(yīng)釜 用氮?dú)庵脫Q空氣，再用CO氣體置換氮?dú)?，升溫?0'C時(shí)泵入81.2克(約0.5mol) 的2,3-二氟芐氯和110克40%的氫氧化鈉水溶液，通入CO氣體,反應(yīng)溫度保持在 20-30'C，通畢在此溫度保溫2小時(shí)結(jié)束反應(yīng)。加水250ml，蒸餾回收甲醇，用20% 的鹽酸調(diào)PH2 3，再用25X的碳酸氫鈉溶液調(diào)PH10，過(guò)濾，濾液酸化，過(guò)濾干 燥，得到2，3-二氟苯乙酸57克，純度為99.4%,收率66.3%。
實(shí)施例11 :
2，3-二氟芐氯 一氧化碳?xì)溲趸c四羰基鈷鈉的投料物質(zhì)的量比為1:1.3: 1.1:0.015摩爾比，溶劑甲醇用量為2,3-二氟芐氯的2倍。
將四羰基鈷鈉(7.5mmo1)加入到盛有162克甲醇的反應(yīng)釜中，密封反應(yīng)釜 用氮?dú)庵脫Q空氣，再用CO氣體置換氮?dú)?，升溫?(TC時(shí)泵入81.2克(約0.5md) 的2,3-二氟芐氯和110克40%的氫氧化鈉水溶液，通入CO氣體,反應(yīng)溫度保持在 50-6(TC，通畢在此溫度保溫2小時(shí)結(jié)束反應(yīng)。加水250ml,蒸餾回收甲醇，用20% 的鹽酸調(diào)PH2 3，再用25X的碳酸氫鈉溶液調(diào)PH10，過(guò)濾，濾液酸化，過(guò)濾干 燥，得到2，3-二氟苯乙酸51.4克，純度為99.1%,收率59.8%。
以上實(shí)施例說(shuō)明，實(shí)施例8為最佳反應(yīng)配比條件，溫度30—4(TC是優(yōu)選的
反應(yīng)溫度。實(shí)施例12 :
溶劑改為四氫呋喃,其它同實(shí)施例8。
按實(shí)施例8進(jìn)行反應(yīng)，最后得到2，3-二氟苯乙酸48.2克，純度為98.1%,收 率56.1%。
實(shí)施例13 :
溶劑改為乙醇,其它同實(shí)施例8。
按實(shí)施例8進(jìn)行反應(yīng)，最后得到2，3-二氟苯乙酸50.1克，純度為98.1%，收 率58.3%。
實(shí)施例14 :
溶劑改為DMF，其它同實(shí)施例8。 按實(shí)施例8進(jìn)行反應(yīng)，最后得到2,3-二氟苯乙酸47.8克，純度為98.1%，收率 55.6%。
實(shí)施例15:
溶劑改為甲苯,其它同實(shí)施例8。
按實(shí)施例8進(jìn)行反應(yīng)，最后得到2，3-二氟苯乙酸51.7克，純度為98.1%，收 率60.1%。
以上實(shí)施例說(shuō)明甲醇是優(yōu)選的溶劑。
實(shí)施例16 :
催化劑改為四羰基鈷鉀，其它同實(shí)施例8。
按實(shí)施例8進(jìn)行反應(yīng)，最后得到2,3-二氟苯乙酸72.7克，純度為99.1%，收 率84.6%。
對(duì)比本實(shí)施例與實(shí)施例8說(shuō)明，四羰基鈷鈉是優(yōu)選的催化劑。
10
權(quán)利要求
1. 2，3-二氟苯乙酸的化學(xué)合成方法，其特征在于其工藝路線為以2，3-二氟甲苯為起始原料，通過(guò)光鹵化得到2，3-二氟芐鹵，再以羰基化反應(yīng)直接從2，3-二氟芐鹵生成2，3-二氟苯乙酸。
2.如權(quán)利要求l所述的2,3-二氟苯乙酸的化學(xué)合成方法，其特征在于在光鹵化 反應(yīng)中采用氯氣或溴素為鹵化劑，溶劑可用四氯化碳或不用溶劑在紫外光源下直 接反應(yīng)。
3.如權(quán)利要求l所述的2，3-二氟苯乙酸的化學(xué)合成方法，其特征在于2,3-二氟 芐氯與一氧化碳在催化劑的作用下進(jìn)行羰基化反應(yīng)直接生成2,3-二氟苯乙酸。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種新的2，3-二氟苯乙酸合成的制備方法，其工藝路線為以2，3-二氟甲苯為起始原料，通過(guò)光鹵化得到2，3-二氟芐鹵，再以羰基化反應(yīng)直接從2，3-二氟芐鹵生成2，3-二氟苯乙酸。在光鹵化反應(yīng)中采用氯氣或溴素為鹵化劑，溶劑可用四氯化碳或不用溶劑在紫外光源下直接反應(yīng)。2，3-二氟芐氯與一氧化碳在催化劑的作用下進(jìn)行羰基化反應(yīng)直接生成2，3-二氟苯乙酸。本發(fā)明路線反應(yīng)步驟少，反應(yīng)條件溫和，收率高，成本低，安全性好，易于工業(yè)化生產(chǎn)。避免嚴(yán)重安全隱患及污染，是一條有效的工業(yè)化綠色工藝路線。此工藝路線的開(kāi)發(fā)，為更好的發(fā)展以含氟萘酚體為骨架的彩色液晶材料打下良好的基礎(chǔ)，對(duì)發(fā)展該系列下游產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)化具有重要的戰(zhàn)略意義。
文檔編號(hào)C07C57/58GK101486638SQ200910096369
公開(kāi)日2009年7月22日 申請(qǐng)日期2009年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月23日
發(fā)明者何人寶, 王鶯妹, 章正秋, 邵鴻鳴, 金逸中, 鐘建新 申請(qǐng)人:浙江永太科技股份有限公司