3,4,5,6-四氟邻苯二甲酸的合成方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种有机化合物3,4,5,6_四氟邻苯二甲酸的合成方法。
【背景技术】
[0002] 3，4，5，6-四氟邻苯二甲酸，其分子式为UH2F4O4，其结构式如S-ι所示，纯品为白色 颗粒结晶固体。该化合物主要用于医药中间体及合成含氟芳香化学品的中间体。
[0003]
[0004] 目前3，4，5，6-四氟邻苯二甲酸的合成方法有以下几种：
[0005] 1、采用文献(化工科技市场，2006(07): 30-33)，以四氯苯酐为原料，经酰亚胺化、 氟化、硫酸水解得到四氟邻苯二甲酸，此法氟化选择性差，副产物多，产率低，使用硫酸进行 水解反应，反应时间长约15~40小时，生产效率低，产生大量废酸污染环境。
[0006] 2、采用文献(Journal of the Chemical Society, 1965(5):3372)，以四氯邻苯二 甲腈为原料，经氟化、硫酸水解得到目标产品，该合成方法原料来源有限，水解反应会产生 含腈废水，对环境不友好。
[0007] 3、采用文献（Chemische Berichte, 1968,101(6) :2004-2009; Journal of the American Chemical Society ,2014,136(32): 11321-11330)，通过全氣萘在硝酸中氧化或 者在乙腈溶剂中使用过氧化氢氧化得到目标产品，这两种方法使用全氟萘为原料，其制备 困难，氧化反应会产生氮氧化合物废气，环保压力大。
[0008] 现有的制备方法中，没有以邻苯二甲酰肼及其类似物为原料合成目标产物的文献 报道。
【发明内容】
[0009] 本发明要解决的技术问题是提供一种工艺简单、反应条件适宜、产率优良的3,4， 5，6-四氟邻苯二甲酸的合成方法
[0010]为了解决上述技术问题，本发明提供一种3,4,5,6_四氟邻苯二甲酸的合成方法， 包括以下步骤：
[0011] 1)、将邻苯二甲酰肼加入发烟硫酸（S〇3质量分数为20 % )与稀盐酸（20wt %~ 32wt% )的混合液中，然后加入催化剂I混合搅拌，温度控制0°C~80°C，控制通入氯气，保温 反应，反应时间为5~10小时(较佳为7~10小时）；所述混合液中发烟硫酸与稀盐酸的体积 比为1:1~1:5,邻苯二甲酰肼与氯气的摩尔比为1:3~8,催化剂I与邻苯二甲酰肼的质量比 为1%~10%;
[0012] 将所得的反应液(氯化完全后的反应液)冷却结晶，过滤干燥后得到四氯邻苯二甲 酰肼（白色晶体）；
[0013] 2)将氟化钾(工业氟化钾)加入盛有甲醇、甲苯和溶剂I的反应装置中（该反应装置 带有回流管、温度计及氮气置换装置），升温至95~105°C(较佳为100°C)混合搅拌1~5小时 (较佳为2~5小时），将反应液进行常压蒸馏从而回收甲醇和甲苯;然后在氮气保护下，加入 步骤1)制备所得的四氯邻苯二甲酰肼以及加入催化剂Π ，升温至120~200°C(较佳为150~ 200 °C)进行氟化反应，反应时间为4~10小时；
[0014] 所述甲醇和甲苯的体积比为1:1~3(较佳为1:2);四氯邻苯二甲酰肼与氟化钾(工 业氟化钾)的摩尔比为1:5~1:10;催化剂Π 与四氯邻苯二甲酰肼的质量比为1~10%;
[0015] 反应完毕后对所得的反应液减压蒸馏对溶剂I进行回收;余下的反应液加入至1~ 5°C(较佳为5°C)的水中，析出物(黄色固体)过滤干燥，得到四氟邻苯二甲酰肼；
[0016] 3)、将步骤2)制备所得的四氟邻苯二甲酰肼和过氧化钠加入水中于10~50°C的温 度进行水解反应2~8h，所述四氟邻苯二甲酰肼与过氧化钠的摩尔比为1:2~1:5;
[0017] 然后将得到的反应液进行调酸至pH为1~4(较佳为1~3)、抽滤、干燥，得到四氟邻 苯二甲酸（白色固体）。
[0018] 作为本发明的3,4,5,6-四氟邻苯二甲酸的合成方法的改进：
[0019 ] 步骤1)中，所述催化剂I为KI、NaI或12;
[0020]步骤2)中，所述催化剂Π 为季膦盐和聚醚类的组合，季膦盐与聚醚类的质量比为 2.8 ~3.2:2(较佳为 3:2);
[0021] 所述溶剂I为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、二甲砜、环丁 砜、N-甲基吡咯烷酮中的任意一种。
[0022]作为本发明的3,4,5,6_四氟邻苯二甲酸的合成方法的进一步改进：
[0023] 步骤2)中，
[0024]所述季膦盐为四苯基溴化膦、四苯基氯化膦、三苯基乙基溴化膦、三苯基丁基溴化 膦、三苯基苄基溴化膦中的任意一种；
[0025] 聚醚类为18-冠-6、二苯基-18-冠-6、二环已基-18-冠-6、15-冠-5、聚乙二醇6000 中的任意一种。
[0026] 在本发明中，
[0027] 步骤1)中，每0. lmol的邻苯二甲酰肼作为原料，配用40~60mL(例如50mL)发烟硫 酸；
[0028] 步骤2)中，
[0029] 每0. lmol的四氯邻苯二甲酰肼作为原料，需要加入100~200mL溶剂I以及50~ 100mL甲醇；
[0030] 所述减压蒸馏的具体操作为1.33 X l(T3MPa条件下完成对溶剂I的回收。
[0031] 步骤3)中，
[0032]每0.05mol的四氟邻苯二甲酰肼作为原料，需要加入50~100mL水。
[0033]本发明所得的3,4,5,6_四氟邻苯二甲酸，具有以下结构：
[0034]
[0035] 本发明的反应工艺如下：
[0036]
[0037] 采用本发明的方法合成3，4，5，6-四氟邻苯二甲酸，具有如下技术优势：
[0038] 1、本发明首次以邻苯二甲酰肼为起始原料合成3,4,5,6_四氟邻苯二甲酸，该合成 方法较现有技术提高了关键步骤氟化反应、水解反应的收率和选择性，大大提高了产品收 率。
[0039] 2、本发明中的每步反应的后处理简单，水解反应副产氮气，对环境污染小。
[0040] 3、本发明中的总收率提高至72.9%，工业化生产前景广阔。
【具体实施方式】
[0041] 实施例1、一种3,4,5,6_四氟邻苯二甲酸的合成方法，依次进行以下步骤：
[0042] 1)、将16.2g(0. lmol)邻苯二甲酰肼加入至50mL发烟硫酸(S03质量分数为20 % )与 50mL稀盐酸(20wt % )组成的混合液中，然后加入0.16g KI催化剂混合搅拌，温度控制50 °C， 控制通入0.3mo 1氯气，反应时间10小时。氯化完全后的反应液冷却(冷却至室温)结晶，过滤 干燥(于80°C干燥60分钟）后得到四氯邻苯二甲酰肼的白色晶体28.3g，收率为94.3% (以邻 苯二甲酰肼计），含量为99.1 %。
[0043] 2)、将14.53g(0.25mol)工业氟化钾加入盛有50mL甲醇、50mL甲苯和50mL N，N-二 甲基甲酰胺混合溶液的反应瓶中，反应装置带有回流管、温度计及氮气置换装置，升温至 l〇〇°C混合搅拌2小时，将反应液进行常压蒸馏回收甲醇和甲苯溶液。然后通入氮气保护，将 步骤1)制备的15g(0.05mol)四氯邻苯二甲酰肼和1.5g催化剂(0.9g四苯基溴化膦和0.6g 18-冠-6)加入至反应瓶，升温至150°C进行氟化反应，反应时间为6小时。反应完毕后减压蒸 馏（1.33 X l(T3MPa)，在40-45 °C收集馏分N，N-二甲基甲酰胺，回收。余下反应液加入5 °C水 (约50ml)中，析出大量黄色固体，过滤干燥（于50°C干燥40分钟）得到四氟邻苯二甲酰肼 l〇g，收率为85.4% (以四氯邻苯二甲酰肼计），含量98.9%。
[0044] 3)、将步骤2)制备而得的全部的四氟邻苯二甲酰肼（10g，即，0.042mol)和6.66g (0.085mol)过氧化钠加入65mL水中于25°C进行水解反应3h，然后将得到的反应液进行调酸 (利用浓度为lmol/L的盐酸溶液进行调节，直至pH为1)、抽滤、干燥(于70 °C干燥60分钟），得 到白色固体四氟邻苯二甲酸9.2g，收率为90.5 % (以四氟邻苯二甲酰肼计），含量99 %。
[0045]实施例2、一种3,4,5,6_四氟邻苯二甲酸的合成方法，依次进行以下步骤：
[0046] 1)、将16.2g(0.1mol)邻苯二甲酰肼加入50mL发烟硫酸（S03质量分数为20%)与 100mL稀盐酸（25wt% )的混合液中，然后加入0.08g Nal催化剂混合搅拌，温度控制0°C，控 制通入0.4mol氯气，反应时间8小时。氯化完全后的反应液冷却结晶，过滤干燥后得到四氯 邻苯二甲酰肼的白色晶体27.8g，收率为92.7 % (以邻苯二甲酰肼计），含量为99.0 %。
[0047] 2)、将29.1g(0.5mol)工业氟化钾加入盛有50mL甲醇、lOOmL甲苯和50mL Ν，Ν-二甲 基乙酰胺混合溶液的反应瓶中，反应装置带有回流管、温度计及氮气置换装置，升温至100 °(：混合搅拌2小时，将反应液进行常压蒸馏回收甲醇和甲苯溶液。然后通入氮气保护，将步 骤1)制备的15g(0.05mol)四氯邻苯二甲酰肼和0.75g催化剂(0.45g四苯基氯化膦和0.3g二 苯基-18-冠-6)加入至反应瓶，升温至160°C进行氟化反应，反应时间为4小时。反应完毕后 减压蒸馏（1.33 X 1 (T3MPa)，在44-50 °C收集馏分N，N-二甲