本发明涉及有机合成领域，特别是涉及一种五氟苯酚的制备方法。
背景技术：
：五氟苯酚是一种重要的化学中间体，广泛应用于医药和液晶材料领域，因此成为各家医药公司和化工企业研发的重点。目前，国际上对于五氟苯酚的制备方法报道有如下几种：1.国外文献采用六氟苯为原料，在碱性条件下水解制得五氟苯酚(JournalofOrganicChemistry；vol.56；nb.26；(1991)；p.7350–7354)。该方法制造成本太高，无法满足市场价格需求。2.CN102887817使用五氟溴苯作为引入五氟苯基的原料，即五氟溴苯在碱性条件、铜盐催化条件下，酸化后生成五氟苯酚。该方法在高温高压条件下反应，条件剧烈、危险性大，且副产物多、收率不理想；该工艺使用有毒且容易造成环境污染的铜盐作为催化剂，产生大量含铜废水，对环境有不良影响，产物不易于提取，不利于大规模生产，也无法满足市场价格需求。另外，该工艺所使用的原料五氟溴苯是以五氟苯经过溴化反应制成的，五氟溴苯价格非常昂贵；而将溴原子引入五氟苯再通过置换反应使其离去，制备成五氟苯酚，这个过程不但提高了的制造成本，而且造成了溴资源的浪费，并产生了大量含溴废水，不符合绿色化学理念。3.专利CN1847210和JP2004082548中均报道了使用五氟溴苯制备五氟苯硼酸，然后氧化得到五氟苯酚的方法。该方法使用五氟溴苯作为引入五氟苯基的原料，同样存在溴资源浪费、原子经济性低、环境污染、制造成本高等缺陷。因此，本领域迫切需要一种能够采用廉价易得的原料、安全的生产条件、易于提取纯化的制备工艺实现五氟苯酚工业化生产，同时，希望避免溴资源的浪费、能够降低制造成本和对环境的不良影响。技术实现要素：鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种五氟苯酚的制备方法，用于解决现有技术中的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种五氟苯酚的制备方法，所述五氟苯酚的结构如式I所示：所述制备方法具体包括如下步骤：(1)脱羧反应：将式II化合物在碱存在的条件下，生成式III化合物，反应方程式如下：(2)格氏反应：将式III化合物与格氏试剂反应、硼酸酯进行反应，生成式IV化合物，反应方程式如下：(3)氧化反应：将式IV化合物与氧化试剂进行反应，生成式I化合物，反应方程式如下：优选的，所述步骤(1)中，反应在气体保护的条件下进行，所述气体保护使用氮气、惰性气体中的一种或多种的组合。优选的，所述步骤(1)中，反应在反应溶剂存在的条件下进行，所述反应溶剂为有机溶剂。更优选的，所述步骤(1)中，所述反应溶剂选自非质子性低极性溶剂。进一步优选的，所述步骤(1)中，所述反应溶剂选自二氯甲烷，三氯甲烷，1,2-二氯乙烷，甲苯，三氟甲苯，对氯三氟甲苯中的一种或多种的组合。更优选的，所述步骤(1)中，所述反应溶剂与式II化合物的质量比为1～20:1。优选的，所述步骤(1)中，所述碱选自有机碱。更优选的，所述步骤(1)中，所述有机碱选自非亲核性有机碱。进一步优选的，所述步骤(1)中，所述有机碱选自二异丙基乙基胺、三乙胺、三丁胺、N,N-二甲基苄胺、吡啶中的一种或多种的组合。更优选的，所述步骤(1)中，有机碱与式II化合物的摩尔比为0.1～10:1，更优选为1～10:1。优选的，所述步骤(1)中，反应温度为为20～150℃，更优选为50～120℃。优选的，所述步骤(1)中，反应完成后，将反应产物与有机碱分离。优选的，所述步骤(2)中，先将式III化合物与格氏试剂反应，再与硼酸酯进行反应生成IV化合物。优选的，所述步骤(2)中，反应在气体保护的条件下进行，所述气体保护使用氮气、惰性气体中的一种或多种的组合。优选的，所述步骤(2)中，反应在反应溶剂存在的条件下进行，所述反应溶剂为有机溶剂。更优选的，所述步骤(2)中，所述反应溶剂选自甲基叔丁基醚、四氢呋喃、甲基四氢呋喃、1，2-二甲氧基乙烷、1，2-二乙氧基乙烷、二-2-甲氧基乙基醚、二乙醚，二丙基醚，二异丙基醚，二丁基醚，二异戊醚、甲苯中的一种或多种的组合。进一步优选的，所述步骤(2)中，所述反应溶剂选自甲基叔丁基醚、四氢呋喃、甲基四氢呋喃、二-2-甲氧基乙基醚、二乙醚，二丙基醚，二异丙基醚，二丁基醚，二异戊醚、甲苯中的一种或多种的组合，更优选为甲基叔丁基醚、四氢呋喃、甲基四氢呋喃、甲苯中的一种或多种的组合。更优选的，所述步骤(2)中，所述反应溶剂中包括甲苯，甲苯与其他溶剂的质量比为1：0.1～10，优选甲苯与其他溶剂的质量比为1：1～5。更优选的，所述步骤(2)中，所述反应溶剂与式III化合物的质量比为1～20:1。优选的，所述步骤(2)中，所述格氏试剂选自iPrMgCl，iPrMgBr，BuMgCl，BuMgBr中的一种或多种的组合。优选的，所述步骤(2)中，所述格氏试剂与式III化合物的摩尔比为1～2:1。优选的，所述步骤(2)中，所述硼酸酯选自三烷基硼酸酯。更优选的，所述步骤(2)中，所述硼酸酯选自硼酸三甲酯、硼酸三异丙酯、硼酸三乙酯、硼酸三丙酯中的一种或多种的组合。优选的，所述步骤(2)中，硼酸酯与式III化合物的摩尔比为1～2:1。优选的，所述步骤(2)中，反应温度为-50～50℃，优选为-10～10℃。优选的，所述步骤(2)中，反应完成后后处理的具体方法为：淬灭反应、萃取、脱溶后，即得式IV化合物。优选的，所述步骤(3)中，氧化反应在气体保护的条件下进行，所述气体保护使用氮气、惰性气体中的一种或多种的组合；优选的，所述步骤(3)中，反应在反应溶剂存在的条件下进行，所述反应溶剂选自二氯甲烷、三氯甲烷、1,2-二氯甲烷、甲苯、三氟甲苯、对氯三氟甲苯、水中的一种或多种的组合；优选为二氯甲烷、三氯甲烷、1,2-二氯甲烷中的一种或多种的组合；更优选为二氯甲烷、甲苯中的一种或多种的组合。更优选的，所述步骤(3)中，反应溶剂选自二氯甲烷、三氯甲烷、1,2-二氯甲烷、甲苯、三氟甲苯、对氯三氟甲苯、水中的一种或多种的组合，更优选为二氯甲烷、甲苯中的一种或多种的组合。更优选的，所述步骤(3)中，反应溶剂与式IV化合物的质量比为2～50:1，优选为3～20:1。优选的，所述步骤(3)中，所述氧化试剂选自NaClO、H2O2、NaIO4、KMnO4、NaMnO4中的一种或多种的组合，更优选为NaClO或H2O2中的一种或多种的组合。优选的，所述步骤(3)中，氧化试剂与式IV化合物的摩尔比为1～10:1。优选的，所述步骤(3)中，所述氧化反应的反应温度为0～120℃，更优选为10～50℃。优选的，所述步骤(3)中，反应完成后后处理的具体方法为：将反应淬灭、纯化即得式I化合物。如上所述，本发明所提供的五氟苯酚的制备方法原料易得廉价、生产成本低，避免溴资源浪费、降低了对环境的不良影响；同时，所述五氟苯酚的制备方法反应条件温和、工艺安全性高，产物杂质少、易于提取纯化、质量稳定，通过精制得到的五氟苯酚的含量均大于99％，完全适合大规模工业化生产。具体实施方式本发明发明人通过深入研究，发现了一种新的五氟苯酚的制备方法，所述制备方法具有原料易得廉价，反应条件温和，杂质少，产物纯化简单，产品纯度高，适合工业化生产等优点，在此基础上完成了本发明。本发明第一方面提供一种五氟苯酚的制备方法，所述五氟苯酚的结构如式I所示：本发明所提供的五氟苯酚的制备方法可以包括脱羧反应，所述脱羧反应具体为：将式II化合物在碱存在的条件下，生成式III化合物，反应方程式如下：所述脱羧反应中，反应通常可以在气体保护的条件下进行，所述气体保护可以使用氮气、惰性气体等中的一种或多种的组合，所述惰性气体可以是例如氦气、氖气、氩气、氪气、氙气等中的一种或多种的组合。所述脱羧反应中，反应可以在反应溶剂存在的条件下进行，所述反应溶剂可以为有机溶剂，例如，所述反应溶剂可以是含卤素或者不含卤素的烷烃或者芳香烃。更具体的，所述反应溶剂可以是非质子性溶剂，还可以是低极性溶剂。在本发明一些具体实施方式中，所述反应溶剂可以是包括但不限于二氯甲烷，三氯甲烷，1,2-二氯乙烷，甲苯，三氟甲苯，对氯三氟甲苯中的一种或多种的组合。本领域技术人员可根据反应溶剂的种类、具体的反应体系调整反应溶剂的用量，例如，所述反应溶剂与式II化合物的质量比可以为1～20:1。所述脱羧反应中，由于反应在碱存在的条件下进行，所以反应体系通常是碱性的。所述碱可以是有机碱，更具体可以是非亲核性有机碱，所述非亲核性有机碱通常指一些没有亲核性或亲核性较弱的有机碱，这些有机碱可以和质子反应，但不会或很难与其他体积较大的烷基反应。在本发明一些具体实施方式中，所述有机碱可以是包括但不限于二异丙基乙基胺、三乙胺、N,N-二甲基苄胺、吡啶等中的一种或多种的组合。本领域技术人员可根据碱的种类、具体的反应体系调整碱的用量，例如，有机碱与式II化合物的摩尔比可以为0.1～10:1，有机碱的使用量相对于式II化合物还可以是过量的，例如，有机碱与式II化合物的摩尔比可以为1～10:1，还可以是1～3:1。所述脱羧反应中，反应温度可以为20～150℃，更优选可以为50～120℃。本领域技术人员可根据反应条件、反应进程等调整反应时间，在本发明一些具体实施方式中，可以通过例如气相色谱法判断脱羧反应的反应进程，反应时间可以为8～24h。所述脱羧反应中，反应完成后，通常可以将反应产物与有机碱分离。例如，反应完成后后处理的具体方法为：收集有机相并脱溶后即得式III化合物，脱溶过程中可以将反应溶剂、碱与固相物分离。在本发明一些具体实施方式中，脱溶可以是在常压或者减压的条件下进行。本发明所提供的五氟苯酚的制备方法可以包括格氏反应，所述格氏反应具体为：将式III化合物与格氏试剂反应、硼酸酯进行反应，生成式IV化合物，反应方程式如下：所述格氏反应中，通常可以先将式III化合物与格氏试剂反应，形成中间产物格氏中间体，再与硼酸酯进行反应生成IV化合物。所述格氏反应中，反应通常可以在气体保护的条件下进行，所述气体保护可以使用氮气、惰性气体等中的一种或多种的组合，所述惰性气体可以是例如氦气、氖气、氩气、氪气、氙气等中的一种或多种的组合。所述格氏反应中，反应可以在反应溶剂存在的条件下进行，所述反应溶剂可以为有机溶剂。在本发明一些具体实施方式中，所述反应溶剂可以是包括但不限于甲基叔丁基醚、四氢呋喃、甲基四氢呋喃、1，2-二甲氧基乙烷、1，2-二乙氧基乙烷、二-2-甲氧基乙基醚、二乙醚，二丙基醚，二异丙基醚，二丁基醚，二异戊醚、甲苯中的一种或多种的组合，优选选自甲基叔丁基醚、四氢呋喃、甲基四氢呋喃、二-2-甲氧基乙基醚、二乙醚，二丙基醚，二异丙基醚，二丁基醚，二异戊醚、甲苯中的一种或多种的组合，更优选选自甲基叔丁基醚、四氢呋喃、甲基四氢呋喃、甲苯中的一种或多种的组合。在本发明另一些具体实施方式中，所述反应溶剂可以含有甲苯，所述反应溶剂中包括甲苯与其他溶剂的质量比可以为1:0.1～10，还可以为1：1～10，可以为1：1～5。本领域技术人员可根据反应溶剂的种类、具体的反应体系调整反应溶剂的用量，例如，所述反应溶剂与式III化合物的质量比为1～20:1。所述格氏反应中，所述格氏试剂可以是RMgX，所述X可以是Cl、Br、I等，本领域技术人员可根据反应体系选择合适的格氏试剂，例如，R可以是C3-C6的烷基，更具体可以是丙基、丁基，进一步具体可以是异丙基、正丁基等。在本发明一些具体实施方式中，所述格氏试剂可以是包括但不限于iPrMgCl，iPrMgBr，BuMgCl，BuMgBr中的一种或多种的组合。格氏试剂通常在反应体系中相对于式III化合物是过量的，本领域技术人员可适当调整格氏试剂的用量，例如，在本发明一些具体实施方式中，格氏试剂与式III化合物的摩尔比为1～2:1，还可以是1～1.4:1。所述格氏反应中，所述硼酸酯可以是三烷基硼酸酯，例如，可以是包括但不限于硼酸三甲酯、硼酸三异丙酯、硼酸三乙酯、硼酸三丙酯等中的一种或多种的组合。硼酸酯的用量通常相对于式III化合物是过量的，本领域技术人员可适当调整格氏试剂的用量，例如，在本发明一些具体实施方式中，硼酸酯与式III化合物的摩尔比为1～2:1，还可以是1～1.5:1。所述格氏反应中，反应温度可以为-50～50℃，通常优选可以在低温条件下进行，例如，反应温度可以为-10～10℃。本领域技术人员可根据反应条件、反应进程等调整反应时间，在本发明一些具体实施方式中，可以通过例如气相色谱法判断脱羧反应的反应进程，反应时间可以为8～24小时。所述格氏反应中，反应完成后，本领域技术人员可选择合适的方法，对式IV化合物进行纯化。例如，反应完成后后处理的具体方法为：淬灭反应(例如，可以是加入适量的酸淬灭，所使用的酸可以是盐酸，硫酸，磷酸等)、萃取、脱溶后，即得式IV化合物。本领域技术人员可选择合适的有机溶剂进行萃取，萃取中使用的有机溶剂可以与反应溶剂相对应，例如，可使用的有机溶剂包括但不限于二氯甲烷，三氯甲烷，1,2-二氯乙烷，甲苯，三氟甲苯，对氯三氟甲苯、甲苯等中的一种或多种的组合。在本发明一些具体实施方式中，所使用的有机溶剂为甲苯、三氟甲苯、对氯三氟甲苯等中的一种或多种的组合。本发明所提供的五氟苯酚的制备方法可以包括氧化反应，所述氧化反应具体为：将式IV化合物与氧化试剂进行反应，生成式I化合物，反应方程式如下：所述氧化反应中，反应通常可以在气体保护的条件下进行，所述气体保护可以使用氮气、惰性气体等中的一种或多种的组合，所述惰性气体可以是例如氦气、氖气、氩气、氪气、氙气等中的一种或多种的组合。所述氧化反应中，反应可以在反应溶剂存在的条件下进行，所述反应溶剂可以是包括但不限于二氯甲烷、三氯甲烷、1,2-二氯甲烷、甲苯、三氟甲苯、对氯三氟甲苯、水等中的一种或多种的组合，在本发明一些具体实施方式中，所述反应溶剂可以是包括但不限于二氯甲烷、三氯甲烷、1,2-二氯甲烷等中的一种或多种的组合，优选可以是二氯甲烷、甲苯中的一种或多种的组合。本领域技术人员可根据反应溶剂的种类、具体的反应体系调整反应溶剂的用量，例如，所述反应溶剂与式IV化合物的质量比为2～50:1，优选为3～20:1。所述氧化反应中，本领域技术人员可选择合适的氧化试剂，对式IV化合物进行氧化，以获得式I化合物。例如，所述氧化试剂可以是包括但不限于NaClO、H2O2、NaIO4、KMnO4、NaMnO4等中的一种或多种的组合。在本发明一些具体实施方式中，所述氧化试剂可以是包括但不限于NaClO或H2O2等中的一种或多种的组合。所述氧化试剂通常在反应体系中相对于式IV化合物是过量的，本领域技术人员可适当调整氧化试剂的用量，例如，氧化试剂与式IV化合物的摩尔比可以为1～10:1，优选为1～4:1，更优选为1～2:1。所述氧化反应中，所述氧化反应的反应温度可以为0～120℃，更优选为10～50℃。本领域技术人员可根据反应条件、反应进程等调整反应时间，在本发明一些具体实施方式中，可以通过例如气相色谱法判断脱羧反应的反应进程，反应时间可以为8～24h。所述氧化反应中，反应完成后，本领域技术人员可选择合适的方法，对式I化合物进行纯化。例如，反应完成后后处理的具体方法为：将反应淬灭(例如，加入亚硫酸钠进行淬灭)、纯化即得式I化合物，更具体的，所述纯化可以包括萃取、有机相浓缩、精馏等步骤，精馏过程中馏分可以为真空：0.08～0.09MPa，内温：78～120℃，顶温：80～82℃收集正馏分。萃取中所使用的有机溶剂可以与反应溶剂相对应，例如，可使用的有机溶剂包括但不限于二氯甲烷、三氯甲烷、1,2-二氯甲烷、甲苯、三氟甲苯、对氯三氟甲苯等中的一种或多种的组合。本发明第二方面提供所述五氟苯酚的制备方法在制备五氟苯酚中的用途。本发明所提供的五氟苯酚的制备方法原料易得廉价、生产成本低，避免溴资源浪费、降低了对环境的不良影响；同时，所述五氟苯酚的制备方法反应条件温和、工艺安全性高，产物杂质少、易于提取纯化、产物纯化操作简便、产品纯度高、质量稳定，通过精制得到的五氟苯酚的含量均大于99％，完全适合大规模工业化生产。以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤，除非另有说明；还应理解，本发明中提到的一个或多个设备/装置之间的组合连接关系并不排斥在所述组合设备/装置前后还可以存在其他设备/装置或在这些明确提到的两个设备/装置之间还可以插入其他设备/装置，除非另有说明。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。实施例11L三口瓶，加入424克五氟苯甲酸与1060克甲苯，以及202三乙胺。加热到100℃～110℃，反应24小时，转化完全。常压回收三乙胺和甲苯。蒸馏得到五氟苯335g，GC面积归一法纯度(A％)：99％，收率:99％。GCMS:168。实施例2-6有机溶剂的用量和种类如表1所示，其他同实施例1，其结果见表1表1实施例8-11将有机碱进行改变，其他同实施例1，其结果见表2表2实施例12-17将有机碱(以三乙胺为例)与式II化合物的用量进行改变，其他同实施例1，其结果如表3所示：表3实施例有机碱与式II化合物的摩尔比收率(％)120.1～0.5:110～40％130.8:1～70％141.2:199％151.6:199％161.8:199％172.0:199％实施例18-22将脱羧反应温度进行改变，其他同实施例1，其结果见表4表4实施例反应温度(℃)收率(％)1820<10％195090％209098％2112099％2215085％实施例2310L四口瓶中，氮气保护下，加入1008克的五氟苯和2000g甲苯，在外温-10～10℃下加入iPrMgCl3382g(20％四氢呋喃溶液,1.1eq)，保温反应4h，加入硼酸三甲酯717g(1.15eq)，保温反应4h，反应结束，淬灭(加入适量酸淬灭，比如盐酸，硫酸，磷酸等)，甲苯萃取，有机相浓缩，得到五氟苯硼酸1207g，GC面积归一法纯度(A％):99％，收率:99％。GC-MS:212。实施例24-27将溶剂四氢呋喃进行改变，其他同实施例23，其结果见表5表5实施例反应溶剂用量收率(％)24四氢呋喃2000g90％25甲基四氢呋喃3000g90％26三氟甲苯2000g85％27对氯三氟甲苯6000g<50％实施例28-30将格氏试剂进行改变，其他同实施例23，其结果见表6表6实施例格氏试剂用量(摩尔比)收率(％)28iPrMgBr1.1:1(相对于五氟苯)>80％29BuMgCl1.1:1>80％30BuMgBr1.1:1>80％实施例31-34将反应温度进行改变，其他同实施例23，其结果见表7表7实施例反应内温(℃)收率(％)31-50～-3060％32-30～-1060％3310～3095％3430～5080％实施例35将硼酸酯进行改变，其他同实施例23，其结果见表8表8实施例催化剂用量(摩尔比)收率(％)35硼酸三异丙酯1.15:1(相对于五氟苯)90％实施例3610L三口瓶，加入1270g五氟苯硼酸，3000g甲苯。20～50度，滴加双氧水741g(27.5％)反应24小时。加入固体亚硫酸钠淬灭，分层，有机溶剂萃取，有机相浓缩，可使用的有机溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、1,2-二氯甲烷、甲苯、三氟甲苯、对氯三氟甲苯等，精馏(馏分：真空：0.08～0.09MPa，内温：78～120℃，顶温：80～82℃收集正馏分)，得到五氟苯酚950g，GC面积归一法纯度(A％):>99％，收率85％。GCMS:184。实施例37-40将反应温度进行改变，其他同实施例36，其结果见表9表9实施例反应内温(℃)收率(％)370～20<10％3850～8080％3980～10060％40100～120<10％实施例41～44将氧化试剂进行改变，其他同实施例36，其结果见表10表10实施例氧化试剂用量(摩尔比)收率(％)41NaClO1.0eq(相对于五氟苯硼酸)70％42NaIO41.0eq70％43KMO42.0eq50％44NaMnO44.0eq50％实施例45～50将反应溶剂进行改变，其他同实施例36，其结果见表11表11实施例反应溶剂溶剂用量收率(％)45二氯甲烷3000g75％46三氯甲烷3000g70％471,2-二氯乙烷3000g72％48水3000g70％49三氟甲苯3000g70％50对氯三氟甲苯3000g70％综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属
技术领域：
中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。当前第1页1 2 3