專利名稱：一種2,3,5,6-四氟-4-羥甲基苯甲酸烷基酯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化合物2， 3， 5， 6-四氟-4-羥甲基苯甲酸垸基酯，該化合 物應(yīng)用于合成多氟代苯基醇2， 3， 5， 6-四氟對苯二醇，它是制備擬除蟲菊酯的 重要中間體，經(jīng)過鹵代、加氫、酯化得到七氟菊酯。
背景技術(shù)：
順式-3-鹵代烯基-2, 2-二甲基環(huán)丙垸羧酸與4-甲基-2， 3， 5， 6-四氟苯 基醇形成的酯，特別是七氟菊酯[2， 3， 5， 6-四氟-4-苯甲基-順式-((Z) -2-氯-3, 3， 3-三氟-丙-1-烯基)-2， 2-二甲基環(huán)丙烷羧酸酯],是重要的殺蟲劑和 殺螨產(chǎn)品。因此需要一種可工業(yè)化的、有效的工藝來制備必要的象2， 3， 5， 6-四氟對苯二醇這樣的中間體。已知的制備2， 3， 5， 6-四氟對苯二醇的工藝在有些專利中己有描述。為了 進一步提高收率和質(zhì)量，要求發(fā)明一種更高質(zhì)量和收率的2， 3， 5， 6-四氟對 苯二醇的工業(yè)化制備工藝。發(fā)明內(nèi)容申請者發(fā)現(xiàn)了一種制備2， 3, 5, 6-四氟對苯二醇的方法可以滿足上述要求， 而且相對于已有工藝該過程更加安全，易于控制。該工藝產(chǎn)品使用簡單的溶劑， 不需要更多的工藝步驟，副產(chǎn)少，三廢處理簡單，產(chǎn)品收率高，純度達到97%以 上。因此，下面提出了由四氟二烷基苯羧酸酯在還原劑和溶劑的存在下還原成 2， 3， 5， 6-四氟對苯二醇的工藝。(I) (II) (111)本發(fā)明中提及的R！或R2分別是的相同或不同的l-6個碳原子的直鏈或 支鏈烷基，優(yōu)選為甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、異丙基、異 丁基、叔丁基或新戊基。更優(yōu)選R和R2是相同的，特別是甲基。即R,和&都 是甲基的四氟對苯二甲酸二甲酯。中間體(n)可以分離、提純用作它用或者繼續(xù)反應(yīng)到目標(biāo)產(chǎn)物(ni)。結(jié)構(gòu)式(II)中間體是一次新發(fā)現(xiàn)，也是本發(fā)明的另一方面。初始物質(zhì)(I )可以很簡單地由四氟對苯二酸和烷基醇最好是低級烷基醇酯 化制得。四氟對苯二甲酸是一種制備殺蟲劑的中間體，通過四氟對苯二腈水解輕 易制得，而且收率高。四氟對苯二腈可由四氯對苯二腈經(jīng)氟化輕易制得，而起始 物質(zhì)四氯對苯二腈是一種可獲得的工業(yè)品。該工藝所用的合適的還原劑是金屬氫化物，如鋰、鈉、鉀或鈣的硼氫化物, 如硼氫化鉀、硼氫化鈉;一種氫化鋁金屬如氫化鉀鋁、氫化鋰鋁；烷氧基氫化鋁 金屬如MAlHx(OR)y，其中，M——堿金屬，R——烷烴類，x、 y可以是獨立的l， 2， 3，并且x+y:4;鋁的氫化物、硼化物;氫氣;一種氫氣的給體，如異丙醇、甲 酸胺、三烷基甲酸胺或環(huán)己烯。在使用金屬氫化物的還原反應(yīng)情況下，金屬氫化物的使用量除了硼氫化物均 取決于還原劑本身的性質(zhì)， 一般與二酯(I )的摩爾比在1-3: 1，最好在1-1.5:1。對于烷氧基氫化鋁金屬，相對于二酯(I )的摩爾比在4-12: 1，最好在4-8:1。如果需要制備結(jié)構(gòu)(II)的中間體的化，還原劑的用量一般減半。還原反應(yīng)合適的溶劑有醇類；乙二醇類；醚類；乙二醇醚類；乙二醚類； 聚乙二醚類、多醚類、 一種低級醇(如甲醇、乙醇)的混合物、 一種兩相溶劑混
合物;極性惰性裕劑；有機酸；酯；水；醚；低級陰離子表面活性劑的棍合物。用硼氫化物作還原劑的還原反應(yīng)中，合適的溶劑有酵類，如甲酵、乙醇、 異丙醉；乙二醉類，如乙二醉或聚乙二醉；也可以是醚類，如；甲醚，二鄰?fù)椤?四氫呋喃；乙二醉醚類，如1， 2-二甲氣基乙烷；乙二醚類，如二甘醇二甲醚； 多醚類； 一種低級烷基醉如甲醉、乙醉的混合物為使反應(yīng)進行完全可以加入一 種助劑或催化劑來提高反應(yīng)收率以及轉(zhuǎn)化率，或用來減少硼氫化物的使用量c合 適的助劑是變性金屬鹽或棚化物，最好的變性金屬鹽是鋁、鋅、鈦鹽如氣化鋁， 氣化鋅、四氣化鈦等，硼化物如三氟化硼或烷基硼化物。4色甲硼氫化鈉、葡氨化 鉀時，則可以用鋰化物如氯化鋰或溴化鋰作助劑。助劑量一般與還原劑庫爾比在 0.05-1: 1，最佳為O.卜0.5: 1。合適的催化劑有錄鹽，如四烷基銨鹽、膦酸鎗 鹽、開鏈的或環(huán)狀的聚醚。催化劑的用童一般為還原劑的O.Ol-O. 1摩爾/摩爾。 用棚氨化物做還原劑時，也可以使用一種兩相溶劑涓合物作為溶劑，由水和 水溶性或非水溶性溶劑如芳香烴，特別是甲苯組成。這種情況下， 一般需加入一 種催化劑提高反應(yīng)速率，適宜的催化劑有陽離子鎗鹽，如四烷基銨鹽、膦酸鮪 鹽、開鏈的或環(huán)狀的聚醚如末端封閉的聚乙烯乙二醇醚，冠醚等。用氫鋁化物作還原劑時較適宜的溶劑為極性非質(zhì)子惰性溶劑，如芳香烴，如 甲苯、苯甲醚或醚類，如二鄰?fù)?、四氣呋喃、二甲氣基乙烷或相關(guān)的低聚鰱-還原反應(yīng)可在-201C到溶劑沸點的溫度范圍內(nèi)進行， 一牧在30-1201C,更佳 的溫度范圍是40-80"，反應(yīng)時間取決于還原劑的活性， 一般在卜20小時。這 種方法制備化合物fIID,反應(yīng)最好是連續(xù)不間斷，確保化合物(II)的含量小 于鄰，最好控制在"以內(nèi)，另一種方法，用氫氣或氫氣給體如異丙酵、甲酸胺、三烷基甲酸肢或環(huán)己烯 還原二能，在金屬、金屬氧化物、混合金屬氧化物、金屬鹽或金屬復(fù)合催化劑的 作用下進行，將二酯還原為2， 3， 5， 6-四氟對苯二醉金屬主要是第VB族金屬， 如鈀、鉑、銠、錸、鎳，選擇性地配以惰性載體，該載體可以是碳、氧化鋁、械 土金屬碳酸鹽，金屬氧化物有氧化銅、氧化鉻?；旌涎趸锶顼淬t合金。催化劑 用量取決于催化劑的性質(zhì)=第VII族金屬，鹽或混合物的用量一般為還厥劑的0. 01、5mol%，最好在0.01-lmol%。非第VD1族金屬的金屬氧化物和混合氧化物作 催化劑的用量為還原劑的0. 1-10wt%，最好在O. 1-lwt%。反應(yīng)結(jié)束后，可以通過 常規(guī)技術(shù)回收催化劑，如過濾、吸附到惰性材料上或沉淀，加以回收套用。若使 用氫氣，壓力一般需卜200atm，最好是10-50atm。溫度控制在50-200°C ，最好 在50-120°C。若用氫氣給體，反應(yīng)一般在溶劑自然壓力和一定的溫度條件下進 行。催化加氫還原反應(yīng)適用的溶劑有醇類，如甲醇、異丙醇；芳香烴如甲苯、二 甲苯；醚類如THF、 1， 2-二甲氧基乙烷；或有機酸，如乙酸；或酯，如乙酸乙 酯，乙酸甲酯等。最好的溶劑是異丙醇或異丙醇與芳香族的混合溶劑。如果要制 備化合物(11)，氫氣的消耗量在一半時終止反應(yīng)。還原反應(yīng)后，隨后應(yīng)按以下的一項或多項步驟進行1、 過濾分離催化劑并回收2、 用水或有機酸或無機酸水溶液終止反應(yīng)3、 蒸餾回收溶劑4、 添加一種不同的溶劑5、 用水溶性酸或堿萃取，除去水溶性的無機物或不回收的反應(yīng)溶劑。6、 通過常規(guī)手段如結(jié)晶或蒸發(fā)回收產(chǎn)品。 產(chǎn)品也可以保留在溶劑中，直接進入下一步反應(yīng)，可縮短反應(yīng)步驟。申請者同時通過下列步驟將2, 3， 5, 6-四氟對苯二醇轉(zhuǎn)化為七氟菊酯。1) 將2, 3, 5, 6-四氟對苯二醇鹵化得到2， 3, 5， 6-四氟-4-鹵甲基苯甲醇；該鹵化過程通常使用的是鹽酸或氫溴酸等氫鹵酸族物質(zhì)可進行穩(wěn)定的反 應(yīng)。所用的溶劑是惰性的或不與水混溶的溶劑，例如芳香烴類，反應(yīng)的適宜溫 度為50°C-15(TC之間，最佳溫度為75°C-100°C。2) 將2， 3, 5， 6-四氟-4-鹵甲基苯甲醇?xì)浠蟮玫?-甲基-2, 3, 5， 6-四氟苯甲 醇該步驟中的加氫過程，使用氫氣和金屬催化劑如鈀、鎳，配合堿類物質(zhì)用 以吸收反應(yīng)放出的鹵化氫。合適的堿類物質(zhì)有堿、堿土金屬氧化物和碳酸鹽。
醇類、酯類及芳香烴是較為理想的溶劑，反應(yīng)的適宜溫度是0-6(TC，適宜的壓 力條件是常壓到10atm。3) 將4-甲基-2, 3， 5， 6-四氟苯甲醇和順式-((Z) -2-氯-3， 3， 3-三氟-丙-1-烯基)-2， 2-二甲基環(huán)丙烷基酰氯或順式-((Z) -2-氯-3， 3， 3-三氟-丙-1-烯基)-2， 2-二甲基環(huán)丙烷基羧酸合成得到七氟菊酯。通過酯化作用便可得到七氟菊酯。酯化過程的方法為通過物理法去除產(chǎn) 生的HC1，如加熱法或用惰性氣體吹趕；化學(xué)方法可用堿如吡啶中和。酯化若 使用環(huán)丙垸基羧酸可不使用溶劑或用惰性溶劑如甲苯、二甲苯或類似的溶劑在 強酸性催化劑作用下脫水使反應(yīng)完全。
具體實施方式
下面以一些具體的例子來說明本發(fā)明，但本發(fā)明不僅僅局限于以下的實施例實施例一 2， 3， 5， 6-四氟對苯二醇的制備方法(1)在一只2000ml的四口燒瓶中，投入甲醇500ml，硼氫化鈉37g，升溫至50 。C,保溫1小時后，投入四氟對苯二甲酸二乙酯294g，繼續(xù)在5(TC的溫度下反 應(yīng)5小時，降溫至室溫，用3(m鹽酸300ml水解，再用500ml四氯化碳萃取，減 壓脫去四氯化碳后得到白色固體的標(biāo)題的四氟對苯二甲醇167.2g，含量為 97. 7%,收率為77. 8 %實施例二2， 3， 5, 6-四氟對苯二醇的制備方法(2)在一只2000ml的四口燒瓶中，投入乙醇500ml，硼氫化鉀54g，升溫至50 'C，保溫1小時后，投入四氟對苯二甲酸二甲酯266g，繼續(xù)在50'C的溫度下反 應(yīng)5小時，降溫至室溫，用3(m鹽酸300ml水解，再用500ml四氯化碳萃取，減 壓脫去四氯化碳后得到四氟對苯二甲醇176. 4g，含量為98.1%，收率為82. 4%。 實施例三2, 3, 5， 6-四氟對苯二醇的制備方法(3)過程如(例一)所述，甲醇投370ml，四氟對苯二甲醇的含量為93.1%，收率為76% 實施例四 2，3，5,6-四氟對苯二醇的制備方法(4)在一只1000ml的高壓釜中加入四氟對甲苯二甲酸丙酯161g，活性鈀1. 61g, 甲醇500ml，在60 7(TC的溫度條件下通氫氣加氫還原，壓力條件為3. 5atm。 待無明顯的吸收后，降溫至室溫，然后抽濾濾去Pd/c，濾液負(fù)壓脫溶，得白 色的固體四氟對苯二甲醇85.6 g，含量為97.5%，收率為79.5%。 實施例五2, 3, 5， 6-四氟對苯二醇的制備方法(5)過程如(例四)所述，催化劑用雷尼鎳1.61g ，四氟對苯二甲醇的含量 為97.8%，收率為80. 7%實施例六4-羥甲基-2， 3， 5， 6-四氟苯甲酸酯的制備方法在一只干燥潔凈的100ml燒瓶中，投入四氫呋喃20ml，二甲氧基乙烷10ml， 硼氫化鈉54g，控制溫度在35X:緩慢加入四氟對甲苯二甲酸甲酯4.0g，升溫至 7(TC，攪拌，保溫5hr，定期取樣進行氣譜檢測。反應(yīng)物靜置48hr降溫后再震 蕩升溫至，分析顯示反應(yīng)未完全，因此加入另一部分二甲氧基乙烷lOml，并繼 續(xù)震蕩反應(yīng)5hr。氣譜顯示二酯已消失，化合物II和化合物III的混合物用水100ml 處理，再用乙酸乙酯50ml萃取3次。萃取物合并處理后得到有粘性的白色固體。 氣譜顯示混合物為二醇63%以及單酯37%。通過柱層析法提純可得4-羥甲基-2, 3， 5， 6-四氟苯甲酸酯。 其檢測數(shù)據(jù)是熔點65.6°C，純度97.6% 核磁共振數(shù)據(jù)D4甲醇中19F-135.2(多態(tài)，2F); _146.3(多態(tài)，2F)D4甲醇中'H 4.67 (單態(tài)，-CH2-，2H); 3.90 (單態(tài)，0CH3， 3H) 質(zhì)譜分子離子峰在m/z238(3(^)，碎片離子峰在207 (100%)， 187 (30%)， 177 (25%)， 159 (20%)， 149 (22%)， 131 (24%)， 99 (24%), 81 (20%)， 59 (17%)實施例七七氟菊酯[2， 3， 5， 6-四氟-4-苯甲基順式-((Z) -2普3， 3， 3_三 氟-丙-1-烯基)-2， 2-二甲基環(huán)丙烷羧酸酯]的制備方法(1):第一步合成2，3，5，6-四氟-4-溴甲基苯甲醇2， 3， 5， 6-四氟對苯二醇與甲基異丁基酮的溶液80g加入到1L反應(yīng)器中，
反應(yīng)器配有回流和接受裝置。通過蒸餾蒸去溶劑。再加入甲苯(303g)，通過共 沸蒸餾除水。加熱到60。C ，維持30min，加入Silcolapse (0.2 g) and 48%氫 溴酸(109.3 g)，加熱到95 °C，先回流30 min再共沸蒸餾帶水5.5 hr。然后加 入水(150 ml)和氫溴酸(36.6 g)并降溫到55°C。在55°C攪拌15min,再用30min 分離水層。油層用預(yù)制溶液(水150 1111+40%醋酸鈉水溶液36 g)洗滌分層， 甲苯層分析2， 3， 5， 6-四氟-4-溴甲基苯甲醇含量，收率為96.2%第二步合成4-甲基-2，3，5，6-四氟苯甲醇下面過程在一個配備一個分散攪拌器(1000 rpm)的1L玻璃高壓釜(工作 容積350-500mls)中進行，H2進料通過探管經(jīng)過Buchi氣體控制器6002型。升 降溫控制通過Jelabo FP40溫浴。甲醇(362 g)，水(6g) ， 2， 3, 5， 6-四氟-4-溴 甲基苯甲醇(95.1 g 100% wt.),MgO (18.1 g) ， 5%鈀/碳催化劑((58型)Johnson Matthey公司提供)(0.8 g 100% wt.)加入到反應(yīng)器中，加蓋，用N2置換出02 (接 近0)，用H2加壓到2.5 bar，攪拌，通過Buchi控制器控制壓力2.5 bar,通過溫 浴使整個反應(yīng)溫度控制在50。C。 H2耗用量通過Buchi控制器控制。反應(yīng)一直到 H2不再耗用為止(一般60—90min)，卸壓，并用N2置換，放料，用少量甲醇 (30 g)沖洗高壓釜。過濾回收失效催化劑和無機鹽,濾餅用少量甲醇(2 x 30g)洗滌。 合并濾液，分析計算得2， 3， 5， 6-四氟-4-甲基苯甲醇60.4g，收率89.4%第三步合成七氟菊酯順式-((Z) -2-氯-3， 3， 3-三氟-丙-1-烯基)-2， 2-二甲基環(huán)丙烷基酰 氯(257 g)加入到一個配有分散攪拌器的四口燒瓶中，加入甲苯(257g)，溶 化了的2，3，5,6-四氟4-甲基苯甲醇(188. lg)中加入適量的吡啶(51 g) — 起置于滴液漏斗中，滴加醇的溶液入酰氯中，溫度維持在35-45°C，滴加畢， 升溫至95°C，保溫2小時，降溫至6(TC，加水溶鹽后蒸去溶劑得七氟菊酯410. 3 g，含量為95. 5%，收率為96.5%。實施例8:七氟菊酯[2， 3， 5， 6-四氟-4-苯甲基順式-((Z) -2-氯-3, 3， 3-三氟-丙-l-烯基)-2， 2-二甲基環(huán)丙烷羧酸酯]的制備方法(2):
在1000ml的搪瓷高壓釜中，投甲醇250ml,硼氫化鈉20g?？刂茰囟仍?0 。C緩慢加入四氟對苯二甲酸甲酯133g，攪拌保溫5hr，取樣分析，氣譜顯示二 酯已消失時，混合物中加入30%的HCL20ml，用250ml的四氯化碳萃取，減壓 脫去四氯化碳，加入甲苯300ml, 48%的氫溴酸(122.3 g),加熱到95°C，在 95-100"C回流30分鐘后收集甲苯和水的共沸物。反應(yīng)5. 5小時后降溫至55°C 左右，用5%醋酸鈉水溶液洗滌一次，脫去溶劑甲苯，剩余物中加入甲醇(450g)、 水(7.5g)、 5%的鈀/碳催化劑(1.2gl00%wt)，密封好裝置，用氮氣置換至含 氧量接近零，氫氣加壓到2.5bar，反應(yīng)溫度控制在5(TC左右。 一直到&不再吸 收為止，卸壓，用氮氣置換，過濾去失效的催化劑和無機鹽，濾液蒸去溶劑。 剩余物中加入甲苯150ml、吡啶28.8g，升溫至35-45。C，滴入順式-((Z) -2-氯-3， 3， 3-三氟-丙-l-烯基)-2， 2-二甲基環(huán)丙烷基甲酰氯(85.8g)，滴畢，升 溫至75-9(TC，保溫2小時，降溫至6(TC，加水溶鹽后蒸去溶劑得七氟菊酯71.1 g，含量為94.9%，對四氟對苯二甲酸甲酯的總收率為64.1%。
申請者發(fā)明了一種擬除蟲菊酯化合物的中間體新的制備方法，該中間體 2，3，5,6—四氟對苯二甲醇，進而通過鹵代、加氫、酯化得到七氟菊酯，該工藝具 有工藝路線簡單、安全可靠、質(zhì)量收率高、成本低的特點，非常適合工業(yè)化生產(chǎn)。 本發(fā)明同時還發(fā)現(xiàn)了新的中間體的化合物。
權(quán)利要求
1、一種化合物(II)2，3，5，6-四氟-4-羥甲基苯甲酸烷基酯，其中R2為1-6個碳原子的直鏈或支鏈烷基。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種化合物HI),其特征在于R2為甲基、乙基、正 丙基、正丁基、正戊基、正己基、異丙基、異丁基、叔丁基或新戊基。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種化合物(II),其特征在于R2為甲基。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種化合物2，3，5，6-四氟-4-羥甲基苯甲酸烷基酯，該化合物應(yīng)用于合成多氟代苯基醇2，3，5，6-四氟對苯二醇，它是制備擬除蟲菊酯的重要中間體，經(jīng)過鹵代、加氫、酯化得到七氟菊酯。
文檔編號C07C29/00GK101125816SQ20071007970
公開日2008年2月20日 申請日期2003年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月26日
發(fā)明者姜友法, 王東朝 申請人:江蘇揚農(nóng)化工股份有限公司