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氟醛精细化学品的合成原理与生产工艺

发布时间:2018-06-15 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:1114

1.三氟乙醛

三氟乙醛多用还原法生产,工业上是将三氯乙醛在铬催化剂存在下与无水HF作用,得到复合物CF3CHO·HF,再用氟化钠处理除去HF。

另外,也可先制成三氟乙醛的半缩醛,将气相氟化所得的CF3CHO ·HF用四烷氧基硅或SiCl4-醇处理,例如:

这样在生产中不必分离或接触游离的醛,半缩醛可直接作为商品供应市场,需用时只要与多聚磷酸共热至150~180℃就可释出纯的三氟乙醛

2. 3,3,3-三氟丙醛

以1-氯-3,3,3-三氟-1-丙烯为原料合成3,3,3-三氟丙醛,其反应式如下:

将25%甲醇钠的甲醇(85mL)溶液、15mL甲醇和46.2g的1-氯-3,3,3-三氟-1-丙烯的混合物放入到高压釜中,于70~80℃反应19.5h。在第一小时内反应放热,温度升至90~100℃,压力不超过6.82MPa。将冷却的反应混合物倒入300mL冷水中,分出下层,用50mL水洗涤一次,得到的粗产物1-甲氧基-3,3,3-三氟-1-丙烯39.8g,不需进一步处理可直接用于下一步反应。

将上述粗产物与60g己酸和 1.5g甲磺酸一起加热回流(加热浴温度110~120℃)2h(气相分析表明无乙缩醛),蒸馏出醛(沸点55~62℃,主要在56~58℃)30.6g,收率77%(以1-氯-3,3,3-三氟-1-丙烯计),纯度99.4%。

3. 2,6-二氟苯甲醛

合成2,6-二氟苯甲醛通常采用氧化、还原、氟化法。考虑到原料来源、目标产物的纯度和收率,现今采用最多的还是传统的氟化法,即以金属氟化物作氟化剂,加入相转移催化剂,在无氧无水条件下,于偶极性非质子溶剂中进行反应。

(1) 2,6-二氯苯甲醛法在氮气保护下,将348g KF加至装有700mL的环丁砜三口烧瓶中,将此悬浮液于100℃下搅拌1.5h,随后升温蒸出200mL液体,之后逆着氮气依次加入350g 2,6-二氯苯甲醛及20.4g溴化四苯基磷,加完后于170℃下回流15h。经GC分析中间体2-氯-6-氟-苯甲醛消失,结束反应。减压蒸馏,收集1.8×10-3 MPa下室温至145℃的馏分,再次蒸馏纯化收集1.1×10-3 MPa下68~70℃的馏分,收率80%,纯度98%。

(2) 2,6-二氟苯甲酰氯法在500mL三口瓶中加入50g 2,6-二氟苯甲酰氯、62.3g KF和250mL环丁砜,加热至180~190℃,回流10h,减压蒸出2,6-二氟苯甲酰氟,收率70%,纯度99.5%。

将13.5g 2,6-二氟苯甲酰氟冷却至5℃,缓慢加入3.7 g AlCl3(约在0.5h内加完),经GC检测有80%转化成2,6-二氟苯甲酰氯时,温度升至90℃,再次检测反应完全后,减压蒸出2,6-二氟苯甲酰氯,直接用于下一步的反应。

将30mL十氢化萘和Rosenmund Cat.加至装有上述馏分的烧瓶中,充氢气0.25h后再升温至130℃,继续充氢气6h后,减压蒸馏分出2,6-二氟苯甲醛,收率80%。

4.对氟间苯氧基苯甲醛

以苯酚和对氟间溴甲苯为起始原料合成对氟间苯氧基苯甲醛,其反应式如下:

(1)Ⅱ的合成在250mL的单口烧瓶上,装分水器和回流冷凝管,加入0.30mol苯酚和0.30mol氢氧化钠及100mL甲苯。搅拌加热回流分水至油水界面清晰,无水分出时停止反应。在旋转蒸发仪上蒸除溶剂,即定量得酚钠(Ⅱ)。

(2) Ⅳ的合成在250mL的三口烧瓶中,加入0.30mol苯酚钠、0.01mol催化剂CuO及30mL DMA,装上回流冷凝管、温度计和分液漏斗,在磁力搅拌下加热到160℃时,经滴液漏斗滴加0.10mol Ⅲ,控制反应温度160~165℃,反应约5h。当Ⅲ转化完全后,停止加热反应。冷却至室温后,加入70mL水并用石油醚萃取产品(40mL×3)。合并有机相,依次用饱和氯化钠溶液(60mL×2 )、水(60mL×2)洗涤之,氯化钙干燥后,浓缩、减压蒸馏,收集115~116℃,2.533×10-3 MPa的馏分,即得到Ⅳ 17.8g,收率88.0%。

(3) Ⅴ和Ⅵ的合成

①向配有温度计、搅拌器、气体导出管及滴液漏斗的250mL三口烧瓶中加入22g MnO2,恒压分液漏斗中加入50mL浓盐酸。

②向配有温度计、搅拌器、气体导入管、回流冷凝管的250mL三口烧瓶中加入0.05mol对氟间苯氧基甲苯、催化剂(过氧化二苯甲酰)为x=4.1%(摩尔分数,相对于Ⅳ)、0.65mol、CCl4,加热。同时也加热生成氯气的烧瓶,以使氯气的制备反应与主反应同步进行。

③当主反应瓶升温至72℃,开始缓缓回流,此时开始滴加浓盐酸,即有氯气产生。旋开通气旋钮将氯气导入主反应瓶控制盐酸滴加速度为6滴·min-1。经实验,制备氯气的适宜温度为60~80℃;随着主反应的进行,反应液的沸点在不断升高,回流减缓,因此,应不断调整反应温度。优化控制温度为72~76℃。

④用薄层色谱跟踪反应,直至原料点消失,即为反应终点,约需3h。

⑤保温0.5 h后冷却至室温,滤出催化剂,在旋转蒸发器上蒸除溶剂,即得对氟间苯氧基氯苄(Ⅴ)和对氟间苯氧基二氯甲苯(Ⅵ)的混合物,呈棕色油状。

(4)对氟间苯氧基苯甲醛(Ⅶ)的合成向配有温度计、搅拌器、恒压滴液漏斗、回流冷凝管的250mL烧瓶中加入23.65g[以(Ⅴ)为基准计算]的Ⅴ和Ⅵ的混合物,56g六甲基四胺及100mL HAc质量分数为50%的冰醋酸水溶液,加速搅拌,加热升温至104~108℃,回流反应4h。用薄层色谱控制反应终点,约4h时原料点消失。冷至室温,滴加40mL HCl质量分数为37%的浓盐酸,回流15min,反应完毕。冷却至室温后用甲苯(3×40mL)萃取反应液,合并有机相,依次用Na2CO3质量分数为5%的水溶液(2 mL) ,蒸馏水(2×40mL)洗涤之。用适量硫酸镁干燥后,在旋转蒸发器上蒸除溶剂,减压蒸馏,收集1.54~158℃,5.065×10-3 MPa的馏分,即得13.71g目标产物(Ⅶ)。两步反应总收率86.8%,气相色谱分析含量班的质量分数为98.3%。

5.邻氟苯甲醛

以价廉易得的邻甲苯胺为原料,通过席曼反应制得邻氟甲苯(收率65%),邻氟甲苯经侧链氯化、水解生成邻氟苯甲醛,其反应式如下:


(1)中间体邻氟甲苯的合成在1000mL反应瓶中,加浓盐酸165mL,搅拌下滴加邻甲苯胺107g,搅拌加热至固体全部溶解,然后冷却至0℃,滴加1.1 mol NaNO2与100 mL水的溶液,温度不超过4℃,用碘化钾-淀粉试纸检测终点,过量的NaNO2用氨基磺酸除掉。另用塑料瓶制备1.3mol的氟硼酸(由硼酸加40%的氟化氢制得),冷到0℃(留50mL作洗涤用),在搅拌下倒入制好的、冰冷的上述重氮盐中,充分搅拌2min后抽滤,滤饼分别用冷的氟硼酸50mL, 1:1乙醇溶液50mL, 95%乙醇溶液、乙醚2×50mL洗涤,抽干后晾干,真空干燥(不加热)。置通风橱中进行热分解,馏出物用10%。NaOH溶液20mL洗3次,水20mL洗2次,碳酸钠干燥,常压蒸馏收集113~115℃产品,得无色液体71.5g,收率65%。

(2)邻氟苯甲醛的合成

①邻氟甲苯的氯化在250mL反应瓶中,加邻氟甲苯110g,加入0.5g过氧化苯甲酰,加热至110℃出现回流时,在500W白炽光照射下缓缓通入氯气,调节热源以保持微微回流,随着溶液颜色变深,沸点上升,质量不断增加,6h后沸点为180℃,增量50g,继续通Cl2,又过2h后,当升温到190℃,质量增加到70g时,停止通氯。通入氮气除去氯化氢后,减压精馏,于82~86℃,5.3×10-3 MPa蒸出一氯化物,剩下的二氯化物和三氯化物可以不分离,直接水解。

②二氯化物的水解在1000mL反应瓶中加入上述二氯化物180g、氧化锌2g、水600mL,回流1h后,利用水分分离器分离出比水重的乳白色油状物,用二氯甲烷2×50mL萃取,并用10%的碳酸钠溶液洗涤,无水硫酸镁干燥。减压蒸馏收集110~115℃, 0.0133MPa下的产品,得无色液体90.5g邻氟苯甲醛,收率80%,纯度99%(GC)。水解后的水溶液和洗涤后的水溶液合并加10% NaOH溶液使之呈碱性,滤出不溶物,滤液用二氯甲烷2×50mL萃取后加入盐酸,使之呈强酸性,得白色固体沉淀,抽滤干燥后得邻氟苯甲酸10g,收率为8%。

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