CN108947868B - 一种2，4-二氟苯腈的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种2，4‑二氟苯腈的制备工艺，步骤如下：(1)以2,4‑二氟苯甲酸和氯化亚砜为原料，反应生成2,4‑二氟苯甲酰氯；(2)将2,4‑二氟苯甲酰氯与氨水反应，生成2,4‑二氟苯甲酰胺；(3)将2,4‑二氟苯甲酰胺与三氟乙酸酐反应，即制备得到2,4‑二氟苯腈。本发明对2，4‑二氟苯腈合成的反应原料和合成路线进行了优化设计，本发明所采用的反应原料廉价易得，而且使用安全；反应条件温和，无需高温反应，对设备的要求低，产品的收率高、纯度高，易于实现工业化生产。

Description

一种2，4-二氟苯腈的制备工艺
技术领域
本发明涉及有机化合物合成技术领域，特别是涉及一种2，4-二氟苯腈的制备工艺。
背景技术
2，4-二氟苯腈是合成新型含氟农药和医药等的重要中间体，具有广阔的市场应用前景。因此，如何高效的合成2，4-二氟苯腈受到人们的广泛关注。目前，2，4-二氟苯腈的合成方法主要有以下几种：
1.中国专利“氟代苯腈的制备方法”(CN85100467)报道，以2,4-二氯苯腈为原料，与氟化钾在180～250℃反应，反应式如下：
Figure BDA0001298082780000011
2.文献DE2239799，1974报道，以间二氟苯为原料，经甲基化和300℃氨氧化反应，反应式为：
Figure BDA0001298082780000012
3.中国专利“2，4-二氟苯腈的制备工艺”(CN100427462A)报道，以2,4-二氟溴苯为原料，与***在100～150℃反应20～48小，反应式为
Figure BDA0001298082780000013
上述这些合成工艺普遍存在反应温度高，对设备要求高，不适合工业化生产，产品收率低等问题；而且第3种合成工艺中还涉及剧毒物质***的使用。因此，工业界对在温和条件下高效合成2，4-二氟苯腈的方法需求是非常迫切的。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种2，4-二氟苯腈的制备工艺。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种2，4-二氟苯腈的制备工艺，步骤如下：
(1)以2,4-二氟苯甲酸和氯化亚砜为原料，反应生成2,4-二氟苯甲酰氯；
(2)将2,4-二氟苯甲酰氯与氨水反应，生成2,4-二氟苯甲酰胺；
(3)将2,4-二氟苯甲酰胺与三氟乙酸酐反应，即制备得到2,4-二氟苯腈。
步骤(1)中，2,4-二氟苯甲酸和氯化亚砜加入的摩尔比为1：(3-6)；优选为1：4。
步骤(1)中，反应的条件为：将2,4-二氟苯甲酸和氯化亚砜混合，升温回流，搅拌反应2-8h，减压浓缩，得油状物，即为2,4-二氟苯甲酰氯。
步骤(2)中，2,4-二氟苯甲酰氯与氨水加入的摩尔比为1：(2-8)；优选为1：6；其中，氨水是以NH3计。
步骤(2)中，反应的条件为：将2,4-二氟苯甲酰氯溶于有机溶剂，加入氨水，45-55℃搅拌反应1-10h，减压浓缩除去有机溶剂，过滤，所得固体干燥，即为2,4-二氟苯甲酰胺。
优选的，步骤(2)中，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、丁酮中的一种或几种；进一步优选为乙醇或丙酮。
优选的，步骤(2)中，搅拌反应的温度为50℃。
步骤(3)中，2,4-二氟苯甲酰胺与三氟乙酸酐加入的摩尔比为1：(1-1.5)；优选为1：1.2。
步骤(3)中，反应的条件为：将2,4-二氟苯甲酰胺溶于有机溶剂，滴加三氟乙酸酐，35-45℃搅拌反应2-10h。
优选的，步骤(3)中，搅拌反应的温度为40℃，搅拌反应的时间为3-5h。
优选的，步骤(3)中，所述有机溶剂为吡啶、四氢呋喃、1,4-二氧六环中的一种或几种；进一步优选为四氢呋喃。
本发明的有益效果：
与现有技术相比，本发明对2，4-二氟苯腈合成的反应原料和合成路线进行了优化设计，本发明所采用的反应原料廉价易得，而且使用安全；反应条件温和，无需高温反应，对设备的要求低，反应路线短，每一步反应的收率均在90％以上，最终产品的收率高、纯度高，易于实现工业化生产。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，现有技术中的2，4-二氟苯腈合成工艺普遍存在反应温度高，对设备要求高，不适合工业化生产，产品收率低等问题，基于此，本申请提出了一种2，4-二氟苯腈的制备工艺。
在本申请的一种实施方案中，提供了一种2，4-二氟苯腈的制备工艺，步骤如下：
(1)2,4-二氟苯甲酰氯的合成：
将2,4-二氟苯甲酸和氯化亚砜加入到反应瓶中，升温回流，搅拌反应，减压浓缩，得油状物，即为2,4-二氟苯甲酰氯。
(2)2,4-二氟苯甲酰胺的合成：
将2,4-二氟苯甲酰氯，氨水，有机溶剂加入到反应瓶中，50℃搅拌反应，减压浓缩掉有机溶剂，过滤，所得固体减压干燥，即为2,4-二氟苯甲酰胺。
(3)2,4-二氟苯腈的合成：
将2,4-二氟苯甲酰胺，有机溶剂加入到反应瓶中，滴加三氟乙酸酐，40℃搅拌反应，加水搅拌30分钟，有机层干燥，减压浓缩，所得油状物即为2,4-二氟苯腈。
反应式为：
Figure BDA0001298082780000031
需要说明的是，对于一个有机化学全合成路线的评价主要包括：起始原料是否适宜，步骤路线是否简短易行，总收率高低，以及合成的选择性高低等。在有机化学合成反应中，提高收率和提高操作效率是进行步骤工艺优化的两大目标。与步骤工艺优化密切相关的因素有两类，一是有关体系组成，如反应物当量、溶剂、浓度等，这类参量决定了反应体系的物性，在放大时易于重现；二是有关操作参量，如温度、反应时间、反应物加入顺序等。本申请综合考虑了起始原料是否易得、成本、合成路线的长短、合成的选择性高低、反应的收率等诸多的因素，并对上述因素进行了优化，从而提出了一种全新的2，4-二氟苯腈的合成方法，本申请的合成方法反应条件温和，无需高温反应，对设备的要求低，产品的收率高、纯度高，易于实现工业化生产。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例和对比例详细说明本申请的技术方案。
本发明实施例和对比例中所用的试验材料均为本领域常规的试验材料，均可通过商业渠道购买得到。
实施例1：2,4-二氟苯腈的制备
向2000ml单口瓶中加入2,4-二氟苯甲酸314g(2.00mol)，氯化亚砜952g(8.00mol)，升温回流反应约4小时(升温回流的温度78℃)，减压浓缩至干，得黄色油状物，即为2,4-二氟苯甲酰氯，得318g(1.80mol)，收率90％。
向2000ml单口瓶中，加入2,4-二氟苯甲酰氯310g(1.76mol)，500ml丙酮，690g氨水(10.56mol)中，50℃反应3小时，减压浓缩除去丙酮，抽滤，滤饼减压干燥，即为2,4-二氟苯甲酰胺，得255g(1.62mol)，收率92％。
向2000ml三口瓶中，加入2,4-二氟苯甲酰胺236g(1.50mol)，四氢呋喃500g，滴加三氟乙酸酐378g(1.80mol)，40℃反应3小时，反应完全后用500ml水洗两次，500ml饱和食盐水洗一次，分相，有机层用无水硫酸钠干燥，抽滤，滤液减压浓缩至干，得淡黄色透明液体，即为2,4-二氟苯腈，得195g(1.40mol)，收率93％，纯度99％以上。
实施例2：2,4-二氟苯腈的制备
向2000ml单口瓶中加入2,4-二氟苯甲酸360g(2.29mol)，氯化亚砜1091g(9.17mol)，升温回流反应约5小时(升温回流的温度78℃)，减压浓缩至干，得黄色油状物，即为2,4-二氟苯甲酰氯，得368g(2.08mol)，收率91％。
向2000ml单口瓶中，加入2,4-二氟苯甲酰氯353g(2.00mol)，600ml乙醇，785g氨水(12.00mol)中，50℃反应4小时，减压浓缩除去乙醇，抽滤，滤饼减压干燥，即为2,4-二氟苯甲酰胺，得289g(1.84mol)，收率92％。
向3000ml三口瓶中，加入2,4-二氟苯甲酰胺283g(1.80mol)，四氢呋喃600g，滴加三氟乙酸酐454g(2.16mol)，40℃反应4小时，反应完全后用600ml水洗两次，600ml饱和食盐水洗一次，分相，有机层用无水硫酸钠干燥，抽滤，滤液减压浓缩至干，得淡黄色透明液体，即为2,4-二氟苯腈，得235g(1.69mol)，收率94％，纯度99％以上。
对比例1：
2,4-二氟苯甲酰氯和2,4-二氟苯甲酰胺的制备方法同实施例1。
向2000ml三口瓶中，加入2,4-二氟苯甲酰胺236g(1.50mol)，四氢呋喃500g，滴加三氟乙酸酐378g(1.80mol)，60℃反应3小时，反应完全后用500ml水洗两次，500ml饱和食盐水洗一次，分相，有机层用无水硫酸钠干燥，抽滤，滤液减压浓缩至干，得淡黄色透明液体，即为2,4-二氟苯腈，收率84％，纯度95％以上。
对比例2：
2,4-二氟苯甲酰氯和2,4-二氟苯甲酰胺的制备方法同实施例1。
将2,4-二氟苯甲酰胺与三氟乙酸酐加入的摩尔比调整为1：2，其余制备条件同实施例1，制备得到2,4-二氟苯腈，收率81％，纯度96％以上。
对比例3：
2,4-二氟苯甲酰氯和2,4-二氟苯甲酰胺的制备方法同实施例1。
将2,4-二氟苯甲酰胺与三氟乙酸酐加入的摩尔比调整为1：0.5，其余制备条件同实施例1，制备得到2,4-二氟苯腈，收率75％，纯度94％以上。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种2，4-二氟苯腈的制备工艺，其特征在于，步骤如下：
(1)以2,4-二氟苯甲酸和氯化亚砜为原料，反应生成2,4-二氟苯甲酰氯；
(2)将2,4-二氟苯甲酰氯与氨水反应，生成2,4-二氟苯甲酰胺；
(3)将2,4-二氟苯甲酰胺与三氟乙酸酐反应，即制备得到2,4-二氟苯腈；
步骤(1)中，2,4-二氟苯甲酸和氯化亚砜加入的摩尔比为1：3-6；
步骤(3)中，2,4-二氟苯甲酰胺与三氟乙酸酐加入的摩尔比为1：1-1.5，将2,4-二氟苯甲酰胺溶于有机溶剂，滴加三氟乙酸酐，35-45℃搅拌反应2-10h。
2.如权利要求1所述2，4-二氟苯腈的制备工艺，其特征在于，步骤(1)中，2,4-二氟苯甲酸和氯化亚砜加入的摩尔比为1：4。
3.如权利要求1所述2，4-二氟苯腈的制备工艺，其特征在于，步骤(1)中，反应的条件为：将2,4-二氟苯甲酸和氯化亚砜混合，升温回流，搅拌反应2-8h，减压浓缩，得油状物，即为2,4-二氟苯甲酰氯。
4.如权利要求1所述2，4-二氟苯腈的制备工艺，其特征在于，步骤(2)中，2,4-二氟苯甲酰氯与氨水加入的摩尔比为1：2-8。
5.如权利要求1所述2，4-二氟苯腈的制备工艺，其特征在于，步骤(2)中，2,4-二氟苯甲酰氯与氨水加入的摩尔比为1：6。
6.如权利要求1所述2，4-二氟苯腈的制备工艺，其特征在于，步骤(2)中，反应的条件为：将2,4-二氟苯甲酰氯溶于有机溶剂，加入氨水，45-55℃搅拌反应1-10h，减压浓缩除去有机溶剂，过滤，所得固体干燥，即为2,4-二氟苯甲酰胺。
7.如权利要求6所述2，4-二氟苯腈的制备工艺，其特征在于，步骤(2)中，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、丁酮中的一种或几种。
8.如权利要求6所述2，4-二氟苯腈的制备工艺，其特征在于，步骤(2)中，搅拌反应的温度为50℃。
9.如权利要求1所述2，4-二氟苯腈的制备工艺，其特征在于，步骤(3)中，2,4-二氟苯甲酰胺与三氟乙酸酐加入的摩尔比为1：1.2。
10.权利要求1所述2，4-二氟苯腈的制备工艺，其特征在于，步骤(3)中，所述有机溶剂为吡啶、四氢呋喃、1,4-二氧六环中的一种或几种。
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