一种5-氟-2-硝基苯酚的制备方法与流程

本发明涉及有机合成领域，具体提供了一种5-氟-2-硝基苯酚的制备方法。

背景技术：

1、5-氟-2-硝基苯酚是合成除草剂丙炔氟草胺等精细化学品你的重要中间体，文献中报道的该中间体的合成路线主要有：

2、间氟苯酚硝化法：

3、

4、专利wo2009035407等报道了该方法，该方法由于间二苯酚价格昂贵，且硝化时副反应产物较多、收率低，且产物分离较为困难，工业化价值不高。

5、2,4-二氟硝基苯水解法：

6、

7、文献《新型除草剂丙炔氟草胺的合成研究》等报道了该方法，通过无机强碱氢氧化钠、氢氧化钾等对2，4-二氟硝基苯进行水解反应，然后酸化得到目标产物。由于该方法操作简便，收率中上而被广泛采用。但是该方法还是不可避免的产生25％副产物，使得原料不能最大限度的转化为产品，造成原料成本较高，且反应周期长，不利于工业化。

8、为了解决上述纯水体系中反应周期长的问题，专利cn110627646a中介绍在碱、水和有机溶剂同时存在的情况下，使2,4-二氟硝基苯反应得到5-氟-2-硝基苯酚，该方法通过在反应体系中添加有机溶剂二甲基亚砜，可以加快反应速度，有效缩短反应时间，降低了能耗，更易于进行工业化应用，但是经小试验证后，反应的产物收率仅能维持在75-78％，并未达到其记载的效果，因此工业化应用纯在明显的弊端。

9、2,4-二氟硝基苯先胺化、再水解：

10、

11、专利cn107935858a中介绍了该方法，首先2,4-二氟硝基苯与nh3反应，得到5-氟-2-硝基苯胺，然后5-氟-2-硝基苯胺在硫酸和亚硝酸钠的作用下，反应得到5-氟-2-硝基苯酚。然而该方法反应操作较繁琐，需要两步反应制备得到5-氟-2-硝基苯酚，且产生大量的酸性废水，环保处理压力较大制约了其工业化的应用。

12、因此如何克服上述的各种制备技术存在的难题成为本领域亟待解决的技术问题之一。

技术实现思路

1、本发明针对上述技术存在的空白，提供了一种5-氟-2-硝基苯酚的制备方法。针对现有合成方法的收率低，成本高，不利于工业化生产的问题，发明人提出了如下解决方案：1)以2,4-二氟硝基苯为起始原料，选择非极性纯有机溶剂为反应溶剂，固体碱为羟基化试剂，固体碱在有机相中溶解度小，且分批次加入，可以减少杂质的产生，提高目标产物的选择性和收率；由于固体碱在非极性有机溶剂中的溶解度极小，加入二甲亚砜作为固体碱的助溶剂，促进反应正向进行。2)反应跟踪即使原料有剩余，但不影响溶剂回收套用，剩余原料随着溶剂回收套用后继续参与反应；3)后处理上简单易操作，反应完后直接过滤，滤液直接套用(未反应完全的原料继续反应，避免原料浪费)，体系调完ph后，直接蒸馏出来的产物与水的混合物静置分层，分离出来的产物直接定量，切出来的水(里面含有2-3个点的产物)直接套用至下一批调酸水中；结合以上三点改进，本发明最终的产物收率从75％提高至95-98％。该方法具有选择性好，副反应小，收率高，溶剂以及调酸水可重复使用，三废少，不用水蒸气蒸馏，直接蒸馏浓缩，节省能源，节省设备投资，操作简单的诸多优势，易于工业化。

2、本发明的具体技术方案如下：

3、一种5-氟-2-硝基苯酚的制备方法，以2,4-二氟硝基苯为原料，其特征在于：以非极性有机溶剂为溶剂，以固体碱为羟基化试剂，以二甲亚砜作为固体碱助溶剂，制备5-氟-2-硝基苯酚；所述固体碱分批加入；

4、后处理步骤为：反应体系过滤，滤饼固体盐采用所述非极性有机溶剂淋洗；固体盐采用水溶解，加入氯化钙溶液，体系中的氟离子转化为氟化钙沉淀后，调节体系的ph至2-4；最后蒸馏出产物和水，维持5-氟-2-硝基苯酚熔点温度以上，上层为水相，下层为有机相，分离下层有机相，得产物5-氟-2-硝基苯酚。

5、上述反应体系的具体反应过程如下：

6、

7、2naf+cacl2→caf2↓+2nacl

8、作为一种具体实施方式：所述固体碱与2,4-二氟硝基苯的摩尔比为2-5:1；所述固体碱助溶剂的质量为固体碱质量的2.5％-11％。更优选的实施方式：所述固体碱与2,4-二氟硝基苯的摩尔比为3-4:1；所述固体碱助溶剂的质量为固体碱质量的4％-6％

9、作为一种具体实施方式：所述非极性有机溶剂为甲基叔丁基醚、石油醚、甲苯、乙腈、甲基环己烷、环己烷中的一种或多种。

10、更优选的实施方式：所述非极性有机溶剂为甲苯。

11、作为一种具体实施方式：所述固体碱为固体氢氧化钠或固体氢氧化钾。

12、作为一种具体实施方式：5-氟-2-硝基苯酚的制备方法，具体步骤如下：将2,4-二氟硝基苯溶于非极性有机溶剂中，配制成质量分数为5-30％的2,4-二氟硝基苯溶液，加入固体碱助溶剂二甲亚砜，缓慢升温至40-100℃，保温反应，向体系中分批次投入固体碱；保温跟踪至2,4-二氟硝基苯剩余≤2wt％。作为一种更优选的实施方式，固体碱分三批次加入，每批次间隔时间为2h。

13、作为一种具体实施方式：所述的保温反应温度为60℃-65℃。若温度太低则反应慢，温度太高则杂质含量变大。

14、作为一种具体实施方式：所述后处理步骤具体为：

15、a)跟踪合格后，反应体系过滤，滤饼固体盐用2,4-二氟硝基苯质量12-15％的甲苯淋洗，淋洗液和滤液回收套用，用于下一批反应溶剂；

16、b)将固体盐用其4-7倍质量的水溶解后，加入提前配制好的氯化钙溶液，氯化钙与2,4-二氟硝基苯的摩尔比为0.5-1.2:1；在25-30℃下滴加加入盐酸调体系ph至2-4；

17、c)将调酸后的体系缓慢升温至120℃-130℃，采用直接蒸馏的方式蒸出产物和水；上层为水相，下层为有机产物相，维持温度35℃以上分离两相，得到有机产物相。

18、作为一种具体实施方式：上述步骤c)中氯化钙溶液的质量浓度为30％。

19、作为一种具体实施方式：步骤d)中，分离出有机相产物后，剩余的水相中含有产物，该部分水直接回收套用，用作下一批的调酸水。

20、上述步骤a)中反应液跟踪合格后，直接过滤出固体盐，滤液直接回收套用至下一批反应中，此时未反应完的原料以及助溶剂保留在溶剂中，继续参与至下一批反应中，固体盐为产物钠盐。

21、上述步骤b)中在调酸前往体系中加入一定量氯化钙溶液，使得反应生产的氟化钠反应产生固体氟化钙，氟化钙在水中溶解很小，从而减轻酸性体系下氟离子对设备的影响。氯化钙摩尔比低，则氟化钠不能完全反应生成氟化钙，氯化钙摩尔比高，则造成原料浪费以及固废增加，优选的2,4-二氟硝基苯与氯化钙的摩尔比为1:0.7；氯化钙溶液的质量浓度为30％。

22、上述步骤c)中，产物5-氟-2硝基苯酚在温度35℃以上是液态的且不溶于水，静置分层就可以把两相分开，有机相含量能达到93-97％，其中3-7％的为甲苯溶剂，该部分残留甲苯对产物参与的后续醚化反应没有影响，且后续醚化反应后处理是负压脱溶，甲苯会被蒸馏掉，不会进入固体醚化物中，所以不用去除。而分离出有机相产物后，剩余的水相中也含有产物，其含量大约为2-3％，该部分水不用萃取，直接回收套用，用作下一批的调酸水，操作简单且减少废水的产生。

23、与现有技术相比，本发明的主要优势在于：

24、(1)选用非极性有机溶剂作为反应溶剂，并采用固体碱作为羟基化试剂；避免水参与反应；固体碱在有机相中的溶解度较小，且固体碱分批次加入，可以有效的控制该固液两相反应中副反应的产生，从而提高反应产物的选择性和收率。

25、(2)由于固体碱在非极性有机溶剂中的溶解度极小，加入二甲亚砜作为固体碱的助溶剂，促进反应正向进行。

26、(3)反应跟踪合格后，过滤后的有机溶剂滤液可以直接套用至下一批反应溶剂中，且不用补加助溶剂二甲基亚砜，减少助溶剂成本损耗。

27、(4)产物钠盐或钾盐使用调酸水溶解后，在加盐酸调ph前，往体系中加入氯化钙溶液，使产生的氟化钠与氯化钙反应生成氟化钙，由于氟化钙在水中的溶解度很小，在高温蒸出产物与水混合物的过程中，该酸性体系对设备的影响大大减小。

28、(5)调酸后不用水蒸气蒸馏，直接采用蒸馏浓缩方法，蒸出产物与水混合物，节省能源以及节省设备投资。

29、(6)从蒸出的水相与产物有机相的混合料液中，分离出产物有机相后，水相中产物含量在2-3％，该部分收率不用萃取，直接将水相套用至下一批调酸水中，操作简单且减少废水的产生。

30、综上所述，本发明的制备方法操作简单，收率高，节省设备以及能源，溶剂可重复使用，环境污染小，三废量少，设备损害小，产物收率高达95％以上，远远超出了传统水解制备5-氟-2-硝基苯酚的方法，取得了预料不到的技术效果。