以往合成的缺点
目前,合成2,4,6‑三氟苯甲酸时,主要以三氯苯甲酰氯,五氯苯腈或三氟苯为原料;其中,采用三氯苯甲酰氯为原料时,通过氟代反应和水解反应合成,通过该方法制备的摩尔收率低,制备成本高;采用五氯苯腈为原料时,通过依次对原料氟化,脱氯,水解制备得到产品,但该过程需要使用大量强酸和强碱,会产生有毒和腐蚀性强的废液,操作危险性高且造成了环境污染,规模化生产受限;采用三氟苯为原料时,将三氟苯滴加到丁基锂的正己烷溶液中,再加入固体二氧化碳,最后利用碱提取产品,该过程使用的丁基锂具有危险性,且反应需要在无水,无氧和低温条件下进行,对反应设备要求高,难以实现工业化生产.
新合成方法
2,4,6-三氟苯甲酸的合成分为三步:1)使1,3,5‑三氯苯氟化,得到1,3,5‑三氟苯;2)使1,3,5‑三氟苯发生溴化反应,得到2,4,6‑三氟溴苯;3)使2,4,6‑三氟溴苯发生格氏反应,得到产品.
1)在氮气保护下,向反应瓶中加入18.15g 1,3,5‑三氯苯,54.50g N,N‑二甲基甲酰胺,18.6g氟化钾,0.32g四丁基溴化铵进行氟化反应,氟化反应温度为150-160℃,当GC检测1,3,5‑三氯苯的含量小于0.2%时,反应完毕,得到了氟化反应体系;其中,1,3,5‑三氯苯,N,N‑二甲基甲酰胺,氟化钾,四丁基溴化铵的摩尔比为1:7.46:3.20:0.01;对氟化反应体系进行减压蒸馏处理,对所得馏分进行减压精馏处理,得到12.53g第一产物1,3,5‑三氟苯的GC纯度为99.3%,摩尔收率为94.9%.
2)向三口瓶中加入12.53g 1,3,5‑三氟苯,25mL二氯甲烷,0.50g三氯化铁;将15.98g溴素溶于13mL二氯甲烷中,形成溴素溶液,溴素与二氯甲烷的质量体积比为1g:0.81mL;在30℃下向三口瓶中滴加溴素溶液发生溴化反应,滴加速率为1.66g/min,当GC检测中间体1,3,5‑三氟苯的含量小于0.2%,反应结束,得到了溴化反应体系;其中,1,3,5‑三氟苯,二氯甲烷,三氯化铁,溴素的摩尔比为1:6.25:0.03:1.05;对溴化反应体系依次碱液洗涤处理,水洗涤处理,对水洗涤处理得到的有机相进行减压蒸馏,得到19.66g第二产物,其结构为2,4,6‑三氟溴苯,2,4,6‑三氟溴苯,GC纯度为99.2%,摩尔收率为98.2%.
3)在氮气保护下,向三口瓶中加入50mL 2mol/L异丙基氯化镁的四氢呋喃溶液(0.1mol),0℃下滴加19.66g 2,4,6‑三氟溴苯,滴加速率为0.98g/min,控制滴加过程中体系温度为0‑10℃;其中,2,4,6‑三氟溴苯与异丙基氯化镁的摩尔比为1:1.07;在0-10℃下,向体系中通入干燥的二氧化碳气体,当HPLC检测2,4,6‑三氟溴苯的含量小于0.2%时,反应结束;在0-10℃下,向格氏反应体系中滴加10%盐酸,用50ml甲基叔丁基醚萃取格氏反应体系,通过旋蒸法使萃取得到的有机相浓缩,向浓缩产物中加入100ml水,得到粗品;向粗品中加入10%氢氧化钠水溶液,再加入50mL甲基叔丁基醚洗涤两次后过滤,利用盐酸使溶液的p H为1.0,通过抽滤,烘干得到15.79g第三产物,其结构为2,4,6‑三氟苯甲酸,HPLC纯度为99.3%,摩尔收率为96.2%,三步反应总摩尔收率为89.7%.
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