專利名稱：高純度(氟烷基)苯衍生物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及(氟烷基)苯衍生物及其制備方法。尤其是在醫(yī)藥或電子材料等領(lǐng)域中有用的、減少了雜質(zhì)的高純度(氟烷基)苯衍生物，特別是涉及3，5-二(三氟甲基)苯甲酸及其衍生物以及其制備方法。高純度(氟烷基)苯羧酸衍生物類是醫(yī)藥、光致抗蝕劑等電子材料和功能化學(xué)品類的有用的中間體。
背景技術(shù)：
近年來，含氟化合物所具有的特殊性質(zhì)在以醫(yī)藥、電子材料領(lǐng)域為代表的各個領(lǐng)域中開始受到人們的矚目，由氟原子的機(jī)能所產(chǎn)生的應(yīng)用不勝枚舉。因此，已經(jīng)有了各種關(guān)于向化合物中有效地引入氟原子的方法的研究。作為公知的氟化技術(shù)，例如有通過氟氣體直接氟化，用HF或KF對具有氯或溴等鹵原子的化合物進(jìn)行鹵素-氟置換的所謂的鹵素置換法，將氟化氫和吡啶、三乙胺等堿類組合起來的方法，使用高原子價碘例如IF5的方法和電解氟化法等。
另外，在本發(fā)明中，若沒有特別的說明，“鹵素”是指氟以外的鹵素。
其中，從在起始原料中使用鹵素化合物等這方面看，鹵素-氟置換法還存在不盡如人意的方面，但是該方法可以比較簡單地引入氟原子，從而簡便地制備所需的含氟化合物，由于具有這些優(yōu)點，因此被廣泛地使用。通過鹵素-氟置換法制備氟化合物類的技術(shù)例如在Adv.FluorineChem.，1963，(3)，181中有詳細(xì)記載。在該文獻(xiàn)中記載的是含有鹵原子的脂肪族化合物、芳香族化合物、具有側(cè)鏈的芳香族化合物、雜環(huán)化合物、羧酸、磺酸、硅化合物或者含磷化合物類等和HF、KF、SbF3、SbF5等氟化合物之間的鹵素-氟置換反應(yīng)。
為了進(jìn)行鹵素-氟置換反應(yīng)，必須要有對應(yīng)于目標(biāo)化合物的鹵化前體，因此鹵素引入的技術(shù)也已經(jīng)為人們所熟知。已知的例如有使用氯氣、氯化鐵、三氯化磷、五氯化磷、亞硫酰二氯、磺酰氯、氯化鋁、氯仿、四氯化碳、四氯化鈦、光氣、N-氯琥珀酰亞胺等的方法，另外為了提高選擇性，還有在使用氯氣、亞硫酰二氯、磺酰氯等的同時使用沸石X、Y、L、β、絲光沸石等沸石類的方法。
在光照射下使用氯氣進(jìn)行光氯化的方法中，即使是如甲烷等反應(yīng)性低的分子也可以通過自由基鏈鎖而有效地生成甲基氯。該方法是氯化脂肪族和芳香族化合物的側(cè)鏈的有效手段。例如在Kirk-Othmer，Encylopedia of Chemical Technology，4th edition中己載的，作為芳香族側(cè)鏈光氯化反應(yīng)示例的從甲苯制備芐基氯的制備例等。
適用于光鹵化反應(yīng)的例子不只是脂肪族和芳香族烴，還涉及各種雜環(huán)化合物、羧酸、磺酸、硅化合物或含磷化合物類等。
例如在特開2001-294551號公報中記載了通過3，5-二甲基苯甲酰氯類的光氯化反應(yīng)制備3，5-二(三氯甲基)苯甲酰氯類的方法。
但是該方法已經(jīng)在法國專利820696號(1937年)中公開。即在該專利中揭示了一種用氯氣使含有甲基的苯羧酸類的側(cè)鏈甲基氯化的方法，在實施例10中，具體記載了在光照射下導(dǎo)入氯氣，從3，5-二甲基苯甲酰氯制備3，5-二(三氯甲基)苯甲酰氯的具體工序。進(jìn)一步的在美國專利2,181,554號(1939年)中，公開了一種由3，5-二(三氯甲基)苯甲酰氯通過鹵素置換反應(yīng)，制備3，5-二(三氟甲基)苯甲酰氟的方法，此外還有很多這類文獻(xiàn)，不能完全收錄。
光鹵化法和鹵素-氟置換法作為公知的技術(shù)在引入氟原子時被廣泛地運用。但是，由于該方法使用鹵化物作為引入氟的前體，因此在最終產(chǎn)品中一定殘留有作為雜質(zhì)的鹵素類。作為這種雜質(zhì)的殘留鹵素、殘留金屬類、殘留堿金屬、或堿土類金屬類在醫(yī)藥和電子材料用途等領(lǐng)域中一般都會產(chǎn)生不良影響，在很多情況下必須將其含量減少到ppb以下。作為殘留鹵素的影響，例如在醫(yī)藥領(lǐng)域中，熱源和其它微量雜質(zhì)可能會對人體產(chǎn)生嚴(yán)重的不良影響，此外，在光致抗蝕劑等電子材料領(lǐng)域中殘留氯會對電子設(shè)備產(chǎn)生腐蝕。還有，作為殘留金屬類的影響，例如有，Pd會引起遷移而發(fā)生絕緣不良或運作不良，對于化學(xué)放大正型抗蝕劑，在使用X射線或電子射線時由于殘留的Sb容易產(chǎn)生正-負(fù)轉(zhuǎn)換，若在密封劑中含有U、Th等元素會引起軟件出錯等很多殘留雜質(zhì)元素產(chǎn)生不良影響的事例。因此，強(qiáng)烈希望能夠在可能的范圍內(nèi)減少作為雜質(zhì)的鹵素和金屬類的殘留量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種作為醫(yī)藥和電子材料用途等功能化學(xué)品中間體有用的、作為雜質(zhì)的殘留鹵素類或殘留金屬的含量減低的(氟烷基)苯衍生物，以及使用簡便的光鹵化法和鹵素-氟置換法制備其的方法。
本發(fā)明者們?yōu)榱私鉀Q上述課題反復(fù)進(jìn)行了深入的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在使用作為工業(yè)制品容易獲得的烷基苯衍生物進(jìn)行光鹵化反應(yīng)，然后通過鹵素-氟置換反應(yīng)制備(氟烷基)苯衍生物時，將烷基苯衍生物中過渡金屬類的含量減小至一定量以下后進(jìn)行光鹵化反應(yīng)，然后在特定的條件下通過HF充分進(jìn)行鹵素-氟置換反應(yīng)，且根據(jù)需要組合結(jié)晶析出、蒸餾、和烴類的熱接觸等精制手段，可以顯著地減少雜質(zhì)鹵素類和雜質(zhì)元素的殘留，從而完成了本發(fā)明。
即本發(fā)明涉及高純度(氟烷基)苯衍生物的制備方法，其是通過使用氟以外的鹵素進(jìn)行下述(1)式 (其中X1表示氫原子、羥基、烷基、芳基、鹵原子(包括氟原子)、甲?；Ⅳ然?、硝基、氰基、氨基、羥甲基、氨甲基、氨基甲?；?、磺酸基或鹵代羰基(包括氟原子)，進(jìn)一步還表示各自可具有取代基的烷氧基羰基、烷基羰基、芳基羰基、烷氧基或芳氧基；R1表示羧基、鹵代羰基(含氟原子)、烷氧基羰基、芳氧基羰基、可有取代基的烷基或可有取代基的芳基；n表示1～5的整數(shù)，當(dāng)n為2～5時，多個R1可以相同或不同；但是R1中的至少一個為烷基。)所示的烷基苯衍生物的光鹵化反應(yīng)，鹵化上述至少一個烷基，接著在得到的(鹵化烷基)苯衍生物中使用HF進(jìn)行鹵素-氟置換反應(yīng)，制備下述(2)式 (其中X2對應(yīng)于(1)式的X1，表示氫原子、羥基、氟烷基、芳基、鹵原子(含氟原子)、甲?；?、氟羰基、硝基、氰基、氨基、羥基氟甲基、氨基氟甲基、氨基甲酰基、磺酰氟基，進(jìn)一步還表示各自可被取代的氟烷氧基羰基、氟烷基羰基、芳基羰基、氟烷氧基或芳氧基；R2對應(yīng)于(1)式的R1表示氟羧酸基、氟烷氧基羰基、芳氧基羰基、可被取代的氟烷基或可被取代的芳基；n和前述同樣，當(dāng)n為2～5時，多個R2可以相同或不同；但是R2中的至少一個為氟烷基。)所示的(氟烷基)苯衍生物的方法，其中，烷基苯衍生物中的3族～12族過渡金屬類的原子換算量在500ppm以下，且相對于1摩爾(鹵烷基)苯衍生物使用10摩爾以上的HF。
具體實施例方式
本發(fā)明中在第1階段的側(cè)鏈鹵化反應(yīng)(氟化除外)中所使用的如結(jié)構(gòu)式(1)所示的烷基苯衍生物是指，具有至少一個可鹵化的烷基側(cè)鏈的化合物，其可以具有多個該烷基側(cè)鏈以外的取代基。
在本發(fā)明的制備方法中用作起始原料的烷基苯衍生物如下述式(1)所示。
式中X1表示氫原子、羥基、烷基、優(yōu)選碳原子數(shù)1～24的烷基、苯基等芳基、鹵原子(含氟原子)、甲?；?、羧基、硝基、氨基、羥甲基、氨甲基、氨基甲酰基、磺酸基或鹵代羰基(含氟原子)。X1進(jìn)一步還表示各自可具有取代基的烷氧基羰基、優(yōu)選(C1-C8烷基)氧基羰基、烷基羰基、優(yōu)選(C1-C8烷基)羰基、芳基羰基、烷氧基，優(yōu)選表示(C1-C8烷基)氧基或芳氧基。作為烷基羰基、芳基羰基、烷氧基或芳氧基的取代基，可以列舉包括氟的鹵素、羥基、烷基和烷氧基。優(yōu)選X1為羧基、氰基、羥基、甲酰基和氨基。
R1表示羧基、鹵代羰基(含氟原子)、烷氧基羰基、優(yōu)選(C1-C8烷基)氧基羰基、芳氧基羰基、可具有取代基的烷基、優(yōu)選C1-C8烷基、或可具有取代基的芳基。但是R1中的至少一個為烷基。作為烷基或芳基的取代基，可以列舉甲基、乙基、丙基、異丙基、苯基和甲基苯基。R1優(yōu)選甲基、乙基、丙基或異丙基。
作為該烷基苯衍生物的具體化合物，可以列舉4-甲基苯甲醛、4-乙基苯甲醛、2，4-二甲基苯甲醛、2，5-二甲基苯甲醛、3，4-二甲基苯甲醛、3，5-二甲基苯甲醛、2，4，5-三甲基苯甲醛、2，4，6-三甲基苯甲醛、4-異丙基苯甲醛、4-異丁基苯甲醛、4-甲基聯(lián)苯基甲醛、4-乙基聯(lián)苯基甲醛、4-正丙基聯(lián)苯基甲醛、4-正丁基聯(lián)苯基甲醛、甲基四氫化萘甲醛等烷基苯甲醛類；2-甲基苯甲酸、3-甲基苯甲酸、4-甲基苯甲酸、4-乙基苯甲酸、2，4-二甲基苯甲酸、2，5-二甲基苯甲酸、3，4-二甲基苯甲酸、3，5-二甲基苯甲酸、2，4，5-三甲基苯甲酸、2，4，6-三甲基苯甲酸、4-異丙基苯甲酸、4-異丁基苯甲酸、4-甲基聯(lián)苯羧酸、4-乙基聯(lián)苯羧酸、4-正丙基聯(lián)苯羧酸、4-正丁基聯(lián)苯羧酸、甲基四氫化萘羧酸等苯羧酸類；該苯羧酸類進(jìn)行變換得到的酰鹵化物類；2，4-二甲基苯酚、2，5-二甲基苯酚、3，4-二甲基苯酚、3，5-二甲基苯酚等烷基苯酚類；3，5-二甲基鹵代苯、4-氯-3，5-二甲基苯酚、N，N-二乙基-間甲苯甲酰胺、2，4-二甲基苯磺酸、二(二甲苯基)甲烷等其它的化合物；以及前述化合物的位置異構(gòu)體等。
該烷基苯衍生物中所含的3族～12族過渡金屬的原子換算總含量(以下稱為過渡金屬量)在500ppm以下，優(yōu)選在100ppm以下。特別優(yōu)選Fe為50ppm以下。當(dāng)過渡金屬量高于500ppm時，在鹵化反應(yīng)中除了希望的側(cè)鏈鹵化以外，容易引起苯環(huán)的核鹵化等副反應(yīng)，生成的副產(chǎn)物引起產(chǎn)品中作為雜質(zhì)的殘留鹵素類增加。當(dāng)原料中的過渡金屬量超過500ppm時，用蒸餾、或者通過活性炭、硅膠、氧化鋁、活性白土、離子交換樹脂等的吸附處理，使其減低至500ppm以下。在工業(yè)上，過渡金屬通?？梢栽诩s10ppm以下。
在本發(fā)明中的側(cè)鏈鹵化中，可以采用作為公知技術(shù)的使用氯氣、溴氣、氯化鐵、三氯化磷、五氯化磷、亞硫酰二氯、磺酰氯、氯化鋁、氯仿、四氯化碳、四氯化鈦、光氣、N-氯代琥珀酰亞胺等的方法或在使用氯氣、亞硫酰二氯、磺酰氯等的同時使用沸石X、Y、L、β、絲光沸石等沸石類的方法，特別優(yōu)選光鹵化。芳香族化合物的側(cè)鏈的光鹵化是在工業(yè)上廣泛采用的手段，作為鹵素類，可以利用氯、溴、碘等，優(yōu)選可以比較廉價地獲得的氯。鹵素類只要是在工業(yè)上可獲得的，則沒有特別的限制，優(yōu)選其水分含量在100ppm以下的經(jīng)過干燥的鹵素。雖然沒有特別的限制，相對于100重量份烷基苯衍生物，鹵素類的供應(yīng)量優(yōu)選為50～3000重量份，供應(yīng)速度在0.1g/分鐘以上。通常以氣體狀態(tài)在沸騰下(bubbling)將氯供應(yīng)到反應(yīng)溶液中，在使用溴、碘時分別以其液體、固體狀態(tài)供應(yīng)到反應(yīng)液中使其反應(yīng)。反應(yīng)壓力為0.05～0.5MPa，通常在常壓下實施反應(yīng)。鹵化反應(yīng)在50～250℃下，優(yōu)選在80～200℃下進(jìn)行，當(dāng)?shù)竭_(dá)規(guī)定溫度時供應(yīng)鹵素開始反應(yīng)。反應(yīng)時間優(yōu)選為0.5～24小時。
烷基苯衍生物的側(cè)鏈的鹵化反應(yīng)在光照射下實施，但是對于光源沒有特別的限制，通過將工業(yè)上的水銀燈或鎢燈等作為光源設(shè)置在反應(yīng)器內(nèi)，可以得到較高的反應(yīng)活性和對側(cè)鏈鹵化物的選擇性。此外使用過氧化苯甲酰、2，2-偶氮二異丁腈等自由基引發(fā)劑代替光照射也可以達(dá)到提高反應(yīng)活性的效果。自由基引發(fā)劑的用量為少量較好，相對于1重量份作為原料的烷基苯衍生物，使用0.001～0.01重量份即可。這些自由基引發(fā)劑即使在光照射下使用也可以沒有問題地達(dá)到效果。
作為原料的烷基苯衍生物，只要在側(cè)鏈鹵化反應(yīng)條件下為液體則不一定需要溶劑。為了使原料容易取用，也可以使用溶劑，該鹵化反應(yīng)可以使用惰性的鄰二氯苯、氯苯、四氯化碳、苯甲腈等。相對于1重量份的原料烷基苯衍生物，溶劑的用量優(yōu)選在0.5～100重量份的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在1～50重量份的范圍內(nèi)。
通過上述作為本發(fā)明的第一階段反應(yīng)的側(cè)鏈鹵化，得到對應(yīng)的(鹵烷基)苯衍生物。可以列舉例如，2-(三鹵甲基)苯甲酸、3-(三鹵甲基)苯甲酸、4-(三鹵甲基)苯甲酸、4-(三鹵乙基)苯甲酸、4-(五鹵乙基)苯甲酸、2，4-二(三鹵甲基)苯甲酸、2，5-二(三鹵甲基)苯甲酸、3，4-二(三鹵甲基)苯甲酸、3，5-二(三鹵甲基)苯甲酸、2，4，5-三(三鹵甲基)苯甲酸、2，4，6-三(三鹵甲基)苯甲酸、4-(三鹵異丙基)苯甲酸、4-(六鹵異丙基)苯甲酸、4-(三鹵異丁基)苯甲酸、4-(六鹵異丁基)苯甲酸、4-(三鹵甲基)聯(lián)苯羧酸、4-(五鹵乙基)聯(lián)苯羧酸、4-(六鹵正丙基)聯(lián)苯羧酸、4-(六鹵正丁基)聯(lián)苯羧酸、(三鹵甲基)四氫化萘羧酸等(鹵烷基)苯羧酸類；或者這些酸的鹵化物類；2，4-二(三鹵甲基)苯酚、2，5-二(三鹵甲基)苯酚、3，4-二(三鹵甲基)苯酚、3，5-二(三鹵甲基)苯酚等(鹵烷基)苯酚類等。得到的(鹵烷基)苯衍生物可以直接用于下一個工序，優(yōu)選進(jìn)行公知的蒸餾、結(jié)晶析出等精制處理，以盡可能地減少雜質(zhì)。
本發(fā)明中的第二階段反應(yīng)是第一階段反應(yīng)得到的(鹵烷基)苯衍生物的鹵素-氟置換反應(yīng)，得到對應(yīng)的(氟烷基)苯衍生物。該鹵素-氟置換反應(yīng)可以采用例如Adv.Fluorine Chem.，1963，(3)181中記載的公知的方法。
在鹵素-氟置換反應(yīng)中優(yōu)選使用HF，也可以將ClSO3H、FSO3H、CF3SO3H等哈曼特的酸度函數(shù)H0為-10以下的酸類，或者BF3、SbF5、TaF5等路易斯酸和HF同時使用。相對于1摩爾HF，這些酸或路易斯酸使用0.001～0.1摩爾。通常，可以將HF和(鹵烷基)苯衍生物一同都填充到耐壓反應(yīng)容器中進(jìn)行反應(yīng)，或者以當(dāng)填充了(鹵烷基)苯衍生物的反應(yīng)容器升溫至規(guī)定溫度的時間點供給HF的方式進(jìn)行反應(yīng)。隨著反應(yīng)的進(jìn)行產(chǎn)生HCl，優(yōu)選采用通過背壓閥排氣等手段防止體系內(nèi)壓力的上升。
相對于基準(zhǔn)的(鹵烷基)苯衍生物，HF使用10～500倍摩爾，優(yōu)選20～200倍摩爾。當(dāng)HF少于10倍摩爾時，鹵素-氟置換反應(yīng)不能充分進(jìn)行，不能以高收率得到所要的(氟烷基)苯衍生物，而且大量的鹵化合物在產(chǎn)物中成為雜質(zhì)殘留下來，因此不優(yōu)選。
鹵素-氟置換反應(yīng)在室溫附近也可以進(jìn)行，為了使反應(yīng)充分進(jìn)行，優(yōu)選根據(jù)(鹵烷基)苯衍生物的種類，在20～400℃的范圍內(nèi)選擇適宜的溫度。例如對于(鹵烷基)苯羧酸類，通常在100℃以上，優(yōu)選在150～200℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行0.1～20小時鹵素-氟置換反應(yīng)，此外對于(鹵烷基)苯酚類優(yōu)選在20-100℃的溫度、0.1～20小時內(nèi)進(jìn)行鹵素-氟置換反應(yīng)。
作為通過上述的鹵素-氟置換反應(yīng)得到的(氟烷基)苯衍生物，可以列舉例如，2-(三氟甲基)苯甲酸、3-(三氟甲基)苯甲酸、4-(三氟甲基)苯甲酸、4-(三氟乙基)苯甲酸、4-(五氟乙基)苯甲酸、2，4-二(三氟甲基)苯甲酸、2，5-二(三氟甲基)苯甲酸、3，4-二(三氟甲基)苯甲酸、3，5-二(三氟甲基)苯甲酸、2，4，5-三(三氟甲基)苯甲酸、2，4，6-三(三氟甲基)苯甲酸、4-(三氟異丙基)苯甲酸、4-(六氟異丙基)苯甲酸、4-(三氟異丁基)苯甲酸、4-(六氟異丁基)苯甲酸、4-(三氟甲基)聯(lián)苯羧酸、4-(三氟乙基)聯(lián)苯羧酸、4-(五氟乙基)聯(lián)苯羧酸、4-(三氟正丙基)聯(lián)苯羧酸、4-(六氟正丙基)聯(lián)苯羧酸、4-(正三氟丁基)聯(lián)苯羧酸、4-(正六氟丁基)聯(lián)苯羧酸、(三氟甲基)四氫化萘羧酸等(氟烷基)苯羧酸類、這些酸的氟化物類、2，4-二(三氟甲基)苯酚、2，5-二(三氟甲基)苯酚、3，4-二(三氟甲基)苯酚、3，5-二(三氟甲基)苯酚等(氟烷基)苯酚類等。
依據(jù)上述第一和第二階段的反應(yīng)條件，在第二階段中生成的(氟烷基)苯衍生物中鹵素雜質(zhì)(來自于(氟烷基)苯衍生物中的氟以外的鹵素)的含量換算為鹵原子在1重量％以下，優(yōu)選在0.5重量％以下，金屬雜質(zhì)的含量換算為金屬原子在100ppm以下，優(yōu)選在50ppm以下。
在前述鹵素-氟置換反應(yīng)中當(dāng)產(chǎn)物為(氟烷基)苯羧酸氟化物時，鹵素-氟置換反應(yīng)后，除去過量的HF和殘留的HCl，然后通過適宜地組合蒸餾、升華、結(jié)晶析出等方法，可以進(jìn)一步減少產(chǎn)物中的雜質(zhì)。過量的HF和殘留的HCl的除去方法沒有特別的限制，例如在鹵素-氟置換反應(yīng)器中，在室溫下，或通過加熱可以餾去過量的HF和殘留的HCl。這時若向體系內(nèi)導(dǎo)入氮氣等惰性氣體可以促進(jìn)餾去。該操作壓力為常壓或減壓均可。
此外將反應(yīng)液供應(yīng)到有機(jī)溶劑回流下的蒸餾塔中，以溶劑蒸氣作為熱源使HF和HCl氣化可以使其和產(chǎn)物氣液分離。這時產(chǎn)物移行至蒸餾塔的塔底，成為氣體的HF和HCl通過溶劑回流器在下游的冷凝器中被分離，作為液體回收的HF可以再利用。用于該目的的溶劑優(yōu)選是溶解產(chǎn)物且對反應(yīng)產(chǎn)物為惰性的烴類，其中優(yōu)選己烷、苯、甲苯、二甲苯等。操作溫度和操作壓力可以根據(jù)使用的溶劑適宜地決定。
作為反應(yīng)產(chǎn)物的(氟烷基)苯羧酸氟化物在進(jìn)行了這些操作后，就這樣直接地、或進(jìn)一步經(jīng)過蒸餾精制，可以得到各種氟烷基化合物。
本發(fā)明中所謂的氟烷基化合物是指，例如(氟烷基)苯羧酸、(氟烷基)苯羧酸鹵化物、(氟烷基)苯羧酸酯、(氟烷基)苯甲醛、(氟烷基)苯甲腈、(氟烷基)苯羧酰胺等，該氟烷基化合物的精制可以在使餾去鹵素-氟置換反應(yīng)后殘留的HF和HCl而得到的(氟烷基)苯衍生物與水、四鹵化硅、醇或氨等反應(yīng)后進(jìn)行。此外，也可以蒸餾鹵素-氟置換反應(yīng)后的反應(yīng)混合物，一次性取得精制(氟烷基)苯羧酸氟化物，在變換為該氟烷基化合物后可以進(jìn)行精制。作為精制操作，通過蒸餾、結(jié)晶析出、升華等操作中的任何一種，或者將其適宜地進(jìn)行組合，可以得到雜質(zhì)減少的氟烷基化合物。在制備(氟烷基)苯羧酸的情況下，在鹵素-氟置換反應(yīng)結(jié)束后，將除去了殘留于反應(yīng)液中的HF和HCl的粗產(chǎn)物、或蒸餾該粗產(chǎn)物得到的精制(氟烷基)苯羧酸氟化物和水反應(yīng)。該反應(yīng)即使僅通過和水接觸也可以進(jìn)行，也可以加熱。這時，若使用不與水混合、但可以同時溶解(氟烷基)苯羧酸氟化物和反應(yīng)產(chǎn)物的(氟烷基)苯羧酸的醚類等溶劑，由于容易與水分離所以優(yōu)選。和水的反應(yīng)結(jié)束后，或者餾去溶劑后，析出的粗(氟烷基)苯羧酸可以通過非極性烴類有機(jī)溶劑進(jìn)行結(jié)晶析出而精制。用于結(jié)晶析出的溶劑優(yōu)選戊烷、己烷、庚烷等脂肪烴或苯、甲苯、二甲苯等芳香族烴類。從通用性和容易回收等方面出發(fā)，優(yōu)選己烷、苯、甲苯。這些溶劑可以單獨或混合2種以上使用。
在溶解粗(氟烷基)苯羧酸時，通常在50～200℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，從容易操作的角度出發(fā)，優(yōu)選在該溶劑的回流溫度下進(jìn)行。溶劑量可以根據(jù)使用溶劑的種類、溶解溫度、產(chǎn)物必要的純度等適宜地決定。一般相對于粗(氟烷基)苯羧酸優(yōu)選重量比為1～50倍。進(jìn)行了加熱溶解操作的溶液立即趁熱過濾除去雜質(zhì)。除去雜質(zhì)后，根據(jù)需要可以使用活性炭或吸附劑進(jìn)行脫色處理等。除去雜質(zhì)后，冷卻至室溫附近或室溫以下析出所要的結(jié)晶。結(jié)晶的分離可以通過一般所采用過濾，離心分離等固液分離操作而進(jìn)行。這樣得到的結(jié)晶本身已經(jīng)充分減少了雜質(zhì)，也可以根據(jù)需要沖洗結(jié)晶。此外，當(dāng)需要進(jìn)一步減少雜質(zhì)時，通過重復(fù)進(jìn)行本操作，可以達(dá)到所希望的純度。通過本發(fā)明得到的減少了雜質(zhì)的(氟烷基)苯羧酸類進(jìn)一步氫化，可以制備(氟烷基)芐醇類。此外，該芐醇類通過溴化氫等進(jìn)行羥基置換反應(yīng)，還可以得到對應(yīng)的(氟烷基)芐基溴。
作為制備(氟烷基)苯羧酸氯化物的方法，可以列舉例如，將已說明的鹵素-氟置換反應(yīng)后的(氟烷基)苯羧酸氟化物和四氯化硅反應(yīng)，或者將前述精制(氟烷基)苯羧酸和磺酰氯或亞硫酰二氯、磷氯化物等反應(yīng)。特別是由于從羧酸到酰氯的制備比較容易，因此有多種已知的方法。例如可以將精制(氟烷基)苯羧酸溶解于乙腈中，加入過量的亞硫酰二氯，在回流溫度下保持幾小時后結(jié)束反應(yīng)。通?？梢圆缓呋瘎?，也可以將氯化鋅、吡啶、三乙胺等用作催化劑。除去反應(yīng)產(chǎn)物中的溶劑和過量的亞硫酰二氯，用蒸餾塔進(jìn)行蒸餾可以得到高純度的(氟烷基)苯羧酸酰氯。此外，當(dāng)需要進(jìn)一步減少雜質(zhì)時，可以重復(fù)蒸餾，也可以組合分子蒸餾實施蒸餾。
在制備(氟烷基)苯甲醛時，使用二甲苯、甲苯等溶劑溶解前述的(氟烷基)苯羧酸氯化物，用氫進(jìn)行接觸還原。該羧酸氯化物的接觸還原反應(yīng)是已知的羅森蒙德法，雖然有時會缺乏可重復(fù)性，通過使其與捕捉產(chǎn)生的氯化氫的胺、吡啶或乙酸鈉等堿共存，添加喹啉-S(通過喹啉和硫配制)，一般都能得到較好的結(jié)果。還原所用的催化劑優(yōu)選鈀-碳等。接觸還原反應(yīng)結(jié)束后，通過過濾除去包含催化劑的雜質(zhì)，優(yōu)選根據(jù)需要進(jìn)行水洗等洗滌操作后進(jìn)行蒸餾。根據(jù)本發(fā)明，可以得到減少了雜質(zhì)的(氟烷基)苯甲醛，當(dāng)需要進(jìn)一步減少雜質(zhì)時，可以重復(fù)蒸餾，也可以組合分子蒸餾實施蒸餾。
在制備(氟烷基)苯羧酸酯的情況下，將鹵素-氟置換反應(yīng)后除去殘留的HF和HCl得到粗產(chǎn)物，或者將通過蒸餾該粗產(chǎn)物得到的(氟烷基)苯羧酸氟化物和甲醇或乙醇等醇類反應(yīng)。本發(fā)明為一般公知的由酰鹵化物制備酯類的方法，例如可以在過量的甲醇中滴加產(chǎn)物進(jìn)行反應(yīng)。這時，優(yōu)選將通過反應(yīng)產(chǎn)生的HF在部分冷凝器中回收循環(huán)利用，也可以使其與吡啶或三乙胺等堿共存而捕集。該反應(yīng)可以在室溫下進(jìn)行，通過加熱進(jìn)行升溫，在幾小時內(nèi)反應(yīng)完成。在不能存在堿的情況下，為了除去產(chǎn)生的HF，優(yōu)選在甲醇的回流溫度下進(jìn)行。從反應(yīng)液中餾去過量的甲醇，若存在HF或堿等雜質(zhì)時，通過過濾或水洗等適當(dāng)?shù)姆椒ǔピ撾s質(zhì)后進(jìn)行蒸餾，可以得到高純度的(氟烷基)苯羧酸甲酯。此外，當(dāng)需要進(jìn)一步減少雜質(zhì)時，可以重復(fù)蒸餾，也可以組合分子蒸餾實施蒸餾。
作為制備(氟烷基)苯羧酸酰胺的方法，可以列舉，將鹵素-氟置換反應(yīng)后除去殘留的HF和HCl得到粗產(chǎn)物，或者將通過蒸餾該粗產(chǎn)物得到的(氟烷基)苯羧酸氟化物和氨或伯胺、仲胺類反應(yīng)的方法。本發(fā)明也和酯衍生物的制備方法同樣地，是一般公知的從酰鹵化物制備酰胺類的方法。例如可以向液體氨中滴加(氟烷基)苯羧酸氟化物，在任意的溫度下進(jìn)行反應(yīng)。這時，為了捕集產(chǎn)生的HF，可以使用過量的氨，優(yōu)選添加叔胺。在氨或低沸點的胺等蒸氣壓高的基質(zhì)的情況下，也可以進(jìn)行使用氨水溶液和有機(jī)溶劑的兩相類型的反應(yīng)，在該體系內(nèi)HF鹽移行至水相，可以減小下一工序中的精制負(fù)擔(dān)。反應(yīng)結(jié)束后，餾去過量的氨等，通過進(jìn)行水洗操作等除去雜質(zhì)，然后和(氟烷基)苯羧酸同樣地，通過使用己烷等溶劑進(jìn)行結(jié)晶析出，可以得到精制的(氟烷基)苯羧酰胺。此外，當(dāng)需要進(jìn)一步減少雜質(zhì)時，可以重復(fù)數(shù)次本操作。
前述的(氟烷基)苯羧酰胺通過脫水劑的脫水反應(yīng)，可以轉(zhuǎn)化為(氟烷基)芐腈。該反應(yīng)是已知的從伯酰胺制備腈的反應(yīng)，可以使用五氧化磷、五氯化磷、亞硫酰二氯等脫水劑。此外，在原料中使用甲磺酰胺、五氯化磷、對甲苯磺酰胺、脲或H3PO4等催化劑，使前述的(氟烷基)苯羧酸在氨的存在下進(jìn)行脫水反應(yīng)也同樣地可以進(jìn)行制備。得到的反應(yīng)產(chǎn)物在餾去溶劑或氨后蒸餾，可以得到高純度的(氟烷基)芐腈。此外，當(dāng)需要進(jìn)一步減少雜質(zhì)時，可以重復(fù)蒸餾，也可以組合分子蒸餾實施蒸餾。
如上所述根據(jù)本發(fā)明，即使基于簡便但存在殘留鹵素等雜質(zhì)的問題的光鹵化法，以及鹵素-氟置換法，也可以減小作為產(chǎn)物的(氟烷基)苯衍生物中的殘留鹵素量或殘留金屬量，可以制備出作為醫(yī)藥和電子材料用途等的功能化學(xué)品中間體有用的高純度的氟烷基化合物。
下面通過實施例、參考例和比較例對本發(fā)明進(jìn)行具體說明，但是本發(fā)明并不受到以下實施例的限定。
參考例3，5-二甲基苯甲酰氯的制備A方法向具有氮氣導(dǎo)入口和冷卻回流管的1L的3口燒瓶中，加入300g(2mol)3，5-二甲基苯甲酸、391g(2mol)(三氯甲基)苯、0.28g(0.0017mol)作為催化劑的氯化鐵(III)。在氮氣氣流下在攪拌的同時升溫至60℃，保持30分鐘。進(jìn)一步在130℃下進(jìn)行130分鐘的反應(yīng)。在反應(yīng)時，產(chǎn)生的氯化氫用堿水溶液洗滌，收集。通過氣相色譜分析反應(yīng)液，結(jié)果生成324g(1.92mol)所要的3，5-二甲基苯甲酰氯(收率96％)。進(jìn)一步通過減壓蒸餾分離出292.7g(1.74mol)的3，5-二甲基苯甲酰氯(收率87％)。
B方法使用和A方法同樣的裝置，加入300g(2mol)3，5-二甲基苯甲酸、357.2g(3mol)亞硫酰二氯，在氮氣氣流下在攪拌的同時升溫至80℃，在回流下反應(yīng)3小時。在反應(yīng)時，產(chǎn)生的二氧化硫和氯化氫用堿水溶液洗滌，收集。分析反應(yīng)液的結(jié)果是，生成310g(1.84mol)所要的3，5-二甲基苯甲酰氯(收率92％)。進(jìn)一步通過減壓蒸餾分離出287g(1.7mol)的3，5-二甲基苯甲酰氯(收率85％)。
C方法向裝有氣體吹入管、冷卻回流管和攪拌機(jī)的2L的3口燒瓶中，加入269.7g(2mol)3，5-二甲基苯甲醛、800g鄰二氯苯，一邊導(dǎo)入氮氣一邊調(diào)整體系內(nèi)的溫度至5℃。然后在氮氣中反應(yīng)液沸騰1小時后，停止氮氣的供應(yīng)，開始供應(yīng)氯。在供應(yīng)氯的同時，用水銀燈照射6小時，完成光氯化反應(yīng)。通過氣相色譜進(jìn)行定量分析的結(jié)果為，生成1.4mol 3，5-二甲基苯甲酰氯(收率70％)。通過進(jìn)一步減壓蒸餾分離出236g(1.4mol)3，5-二甲基苯甲酰氯(收率68％)。通過ICP進(jìn)行全元素分析的結(jié)果是，3至12族的金屬原子的合計殘留量為500ppm以下，最多的Fe為10ppm，其次的Zn為30ppm。
實施例13，5-二(三氟甲基)苯甲酸的制備(1)3，5-二(三氯甲基)苯甲酰氯的制備向裝有高壓水銀燈裝入管、氯氣通入管、冷卻回流管的500mL的四口燒瓶中，加入250g通過參考例中記載的A方法得到的3，5-二甲基苯甲酰氯，在氮氣流通下升溫。當(dāng)內(nèi)溫達(dá)到140℃時，將氮氣更換為氯氣，同時進(jìn)行水銀燈的照射，開始側(cè)鏈甲基的光氯化反應(yīng)。每隔一定時間用氣相色譜分析反應(yīng)液，繼續(xù)反應(yīng)直至只有3，5-二(三氯甲基)苯甲酰氯的峰出現(xiàn)。光氯化反應(yīng)需要的時間為22小時，其間供應(yīng)729.1g(理論量的1.2倍摩爾)氯。3，5-二甲基苯甲酰氯的轉(zhuǎn)化率為100％，3，5-二(三氯甲基)苯甲酰氯的收率為95％。
進(jìn)一步進(jìn)行蒸餾，得到主餾分為146～147℃/3mmHg的517.5g的3，5-二(三氯甲基)苯甲酰氯(收率93％)。從ICP分析的結(jié)果可以看出，蒸餾精制的3，5-二(三氯甲基)苯甲酰氯中Ti、Zr、V、Nb、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ni分別為10ppm以下。
(2)3，5-二(三氟甲基)苯酰氟的制備向裝有冷卻回流管的300ml的哈斯特洛伊蝕鎳基耐蝕耐熱合金C制的高壓釜中，加入50g(0.133mol)上述制得的3，5-二(三氯甲基)苯甲酰氯。用氮氣置換反應(yīng)器內(nèi)部后，加入80g(4mol)無水氟化氫(HF)，在攪拌下使內(nèi)含物升溫至150℃。然后保持13小時進(jìn)行反應(yīng)。隨著反應(yīng)的進(jìn)行產(chǎn)生氯化氫，因為使高壓釜的內(nèi)壓上升至HF蒸氣壓以上，所以通過冷卻回流管下游測的閥洗滌產(chǎn)生的氯化氫，使內(nèi)壓保持在3MPa。當(dāng)達(dá)到幾乎看不到壓力上升的階段時，冷卻高壓釜完成反應(yīng)。
在減壓下吸引除去未反應(yīng)的氟化氫和殘留的氯化氫，將高壓釜中的反應(yīng)液移送至在氮氣氛圍下的密閉容器中。對該反應(yīng)生成液進(jìn)行部分取樣，通過氣相色譜分析的結(jié)果可以看到，生成0.11mol的目標(biāo)產(chǎn)物、即氯完全被氟取代的3，5-二(三氟甲基)苯酰氟(收率為83％)。此外根據(jù)氣相色譜顯示的純度為99.8％，由此可以推定殘留氯的量為1wt％以下。
(3)3，5-二(三氟甲基)苯甲酸的制備將上述得到的粗3，5-二(三氟甲基)苯酰氟直接加入到100g乙醚和100g冰水的混合溶劑中。這時，伴隨著發(fā)熱3，5-二(三氟甲基)苯酰氟慢慢水解為3，5-二(三氟甲基)苯甲酸。然后減壓餾去溶劑乙醚，得到0.11mol粗3，5-二(三氟甲基)苯甲酸。然后將粗3，5-二(三氟甲基)苯甲酸在己烷回流溫度下溶解，趁熱過濾。在0℃下結(jié)晶析出。通過結(jié)晶析出得到的3，5-二(三氟甲基)苯甲酸為針狀的結(jié)晶，產(chǎn)量為0.094mol(回收率為85％)。
由氣相色譜顯示得到的結(jié)晶的純度為99.9％以上，通過氫氧火焰燃燒裝置對結(jié)晶中殘留的作為雜質(zhì)的全部氯的量進(jìn)行定量的結(jié)果為500ppm。然后溶解于乙醚后，用水萃取求出的離子性氯的量為50ppm。進(jìn)一步通過ICP的全元素分析，沒有檢測到任何的Li、Na、K、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、Ti、Zr、V、Nb、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、In、Si、Sn、Pb、P、Sb、S。在ICP裝置的全元素分析中的檢測下限為，對于In、Sb為100ppm，對于Li、K、Pt、Pb、P為50ppm、對于Ti、W、Mo、Al為20ppm，其余的元素為1至10ppm。進(jìn)一步對于1族和2族的元素，提高精度后通過ICP裝置進(jìn)行定量分析，任何一種都在10ppm以下。
實施例23，5-二(三氟甲基)苯甲酸的制備基于實施例1，通過HF進(jìn)行的鹵素-氟置換反應(yīng)完成后，得到28g的3，5-二(三氟甲基)苯酰氟，對其進(jìn)行蒸餾，得到22.5g在78-83℃/50mmHg的餾分。使用該餾分，除了進(jìn)行下述的操作以外，其余按照同樣的方法得到20g(0.08mol)3，5-二(三氟甲基)苯甲酸的針狀結(jié)晶。
由氣相色譜顯示產(chǎn)物的純度為99.9％以上，殘留的作為雜質(zhì)的全部氯的量為50ppm。通過ICP的全元素分析，沒有檢測到殘留元素Li、Na、K、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、Ti、Zr、V、Nb、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、In、Si、Sn、Pb、P、Sb、S。此外1族和2族元素通過ICP定量分析，任何一種都在10ppm以下。
實施例33，5-二(三氟甲基)苯甲酰氯的制備進(jìn)行與實施例1同樣的操作，通過HF進(jìn)行的鹵素-氟置換反應(yīng)完成后，得到280g的3，5-二(三氟甲基)苯酰氟，對其進(jìn)行蒸餾，得到225g在78-83℃/50mmHg的餾分。向該餾分中添加5g氯化鋁，保持在40℃。然后用2小時滴加49g四氯化硅后，進(jìn)一步進(jìn)行2小時的反應(yīng)。加入分子篩過濾反應(yīng)混合物，供應(yīng)到苯回流的蒸餾柱內(nèi)，除去低沸點成分。過濾柱的下部液體，進(jìn)一步在減壓下在11mmHg進(jìn)行蒸餾，得到156g從69至70℃的餾分。通過對產(chǎn)物進(jìn)行NMR分析等，可以看到其為所要的3，5-二(三氟甲基)苯甲酰氯。由氣相色譜顯示產(chǎn)物的純度為99.9％以上，通過ICP的全元素分析，沒有檢測到殘留元素Li、Na、K、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、Ti、Zr、V、Nb、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、In、Si、Sn、Pb、P、Sb、S，1族和2族元素中的任何一種都在1ppm以下。
實施例43，5-二(三氟甲基)苯甲酸甲酯的制備進(jìn)行與實施例2同樣的操作，通過HF進(jìn)行的鹵素-氟置換反應(yīng)完成后，得到13.8g(0.053mol)的3，5-二(三氟甲基)苯酰氟，將其用60分鐘滴加到25.9g(0.8mol)甲醇中，在40℃下反應(yīng)4小時。通過氣相色譜分析，得到14.2g(0.052mol)作為目標(biāo)產(chǎn)物的3，5-二(三氟甲基)苯甲酸甲酯(收率98％，選擇率100％)。進(jìn)一步通過減壓蒸餾，分離出13.9g(0.05mol)的3，5-二(三氟甲基)苯甲酸甲酯(收率96％)。由氣相色譜顯示其純度為99％以上，通過ICP的全元素分析，沒有檢測到Li、Na、K、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、Ti、Zr、V、Nb、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、In、Si、Sn、Pb、P、Sb、S，1族和2族元素中的任何一種都在1ppm以下。
實施例53，5-二(三氟甲基)苯甲醛的制備向1L的高壓釜中，加入100g(0.36mol)通過和實施例3同樣的方法得到的3，5-二(三氟甲基)苯甲酰氯、350g干燥的甲苯、90g(1.08mol)無水的乙酸鈉、10.9g 10％鈀-碳。向其中加入21.7g喹啉(0.17mol)、3.6g硫(0.11mol)，加熱回流5小時后，加入用干燥二甲苯稀釋至250ml的喹啉-S。高壓釜內(nèi)減壓后，導(dǎo)入氫使壓力為1MPa。逐次地補(bǔ)充氫同時保持壓力在1MPa，在室溫下攪拌1小時。使溫度為50℃，進(jìn)一步攪拌2小時后，使溫度降到室溫，攪拌24小時完成反應(yīng)。使壓力降到常壓，過濾反應(yīng)液，用甲苯洗滌。進(jìn)一步依序用5％碳酸鈉水溶液和水洗滌該溶液，用無水硫酸鈉干燥。過濾除去無水硫酸鈉后，餾去甲苯，通過氣相色譜分析。
其結(jié)果是生成65.4g(0.27mol)作為目標(biāo)產(chǎn)物的3，5-二(三氟甲基)苯甲醛(收率76％)，進(jìn)一步通過減壓蒸餾，分離出63.0g(0.27mol)的3，5-二(三氟甲基)苯甲醛(收率72％)。由氣相色譜顯示其純度為99％以上，通過ICP的全元素分析，沒有檢測到Li、Na、K、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、Ti、Zr、V、Nb、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、In、Si、Sn、Pb、P、Sb、S，1族和2族元素中的任何一種都在1ppm以下。
實施例63，5-二(三氟甲基)苯酚的制備(1)3，5-二(三氟甲基)苯乙酮的制備加入9.0g(0.0345mol)通過和實施例2同樣的方法得到的3，5-二(三氟甲基)苯酰氟，16mL HMPA，在室溫下攪拌30分鐘。進(jìn)一步加入5ml(0.0361mol)四甲基錫和鈀-膦催化劑；14mg(0.018mol)PhCH2Pd(PPh3)2Cl，升溫至65℃。然后攪拌1小時后，冷卻至室溫，加入20mL水，分離有機(jī)層。用10mL乙醚萃取水層后合并有機(jī)溶劑，用20mL水洗滌四次。用硫酸鎂干燥該有機(jī)層后，通過氣相色譜分析的結(jié)果看到，生成7.25g(0.0283mol)作為目標(biāo)產(chǎn)物的3，5-二(三氟甲基)苯乙酮(收率82％)。進(jìn)一步通過減壓蒸餾，分離出3，5-二(三氟甲基)苯乙酮(收率77％)。
(2)3，5-二(三氟甲基)苯酚的制備加入100g(0.39mol)通過上述反應(yīng)得到的3，5-二(三氟甲基)苯乙酮、155.2g(0.74mol)三氟乙酸酐、400mL氯仿，在氮氣下在0℃下攪拌。進(jìn)一步用30分鐘滴加滴液漏斗中的19.7g(0.52mol)90％雙氧水，攪拌1小時后，升溫到70℃反應(yīng)5小時。反應(yīng)結(jié)束后溫度回到室溫，將反應(yīng)液移送至放入了飽和食鹽水的分液漏斗中水洗，然后分離有機(jī)層。通過氣相色譜分析該有機(jī)層，顯示生成了57.5g(0.25mol)作為目標(biāo)產(chǎn)物的3，5-二(三氟甲基)苯酚(收率67％)。進(jìn)一步通過減壓蒸餾，分離出53.3g(0.23mol)的3，5-二(三氟甲基)苯酚(收率63％)。通過氣相色譜顯示其純度為99％以上，通過ICP的全元素分析，沒有檢測到殘留元素Li、Na、K、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、Ti、Zr、V、Nb、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、In、Si、Sn、Pb、P、Sb、S，1族和2族元素中的任何一種也都在1ppm以下。
實施例73，5-二(三氟甲基)苯甲酰胺的制備在裝有65.5ml(3.8mol)冰冷卻的氨水和300g甲苯的3口燒瓶中，用1小時滴加100g(0.38mol)通過和實施例2同樣的方法得到的3，5-二(三氟甲基)苯酰氟。滴加結(jié)束后，使溫度達(dá)到30℃開始反應(yīng)，反應(yīng)進(jìn)行5小時。通過氣相色譜分析甲苯層，生成了98.8g(0.38mol)作為目標(biāo)產(chǎn)物的3，5-二(三氟甲基)苯甲酰胺(收率98％，選擇率100％)。進(jìn)一步根據(jù)實施例2進(jìn)行結(jié)晶析出，分離出93.9g(0.37mol)的3，5-二(三氟甲基)苯甲酰胺(收率95％)。通過氣相色譜顯示其純度為99％以上，通過ICP的全元素分析，沒有檢測到Li、Na、K、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、Ti、Zr、V、Nb、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、In、Si、Sn、Pb、P、Sb、S，1族和2族元素中的任何一種也都在1ppm以下。
實施例83，5-二(三氟甲基)芐腈的制備在2L的三口燒瓶中，加入300g(1.17mol)通過和實施例7同樣的方法得到的3，5-二(三氟甲基)苯甲酰胺、183.6g(0.7mol)三苯膦、107.7g(0.7mol)四氯化碳、400ml四氫呋喃，混合液在攪拌下升溫至60℃，反應(yīng)180分鐘。進(jìn)一步加入6g(0.04mol)五氧化磷后，將蒸餾裝置安裝在燒瓶上，在常溫下蒸餾，得到155℃的餾分237.1g。通過氣相色譜分析該餾分，得到的作為目標(biāo)化合物的3，5-二(三氟甲基)芐腈的純度為99.8％(生成0.99mol，收率85％)。根據(jù)ICP的全元素分析，沒有檢測到Li、Na、K、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、Ti、Zr、V、Nb、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、In、Si、Sn、Pb、P、Sb、S，1族和2族元素中的任何一種也都在1ppm以下。
實施例9
3，5-二(三氟甲基)芐醇的制備將80g(0.31mol)通過和實施例2同樣的方法得到的3，5-二(三氟甲基)苯甲酸緩緩加入到冷卻至0℃的氫化鋁鋰的1.0M乙醚溶液460ml(0.46mol)中。體系內(nèi)在氮氣氣流下在攪拌的同時使反應(yīng)液升溫至回流溫度(35℃)，反應(yīng)10小時。反應(yīng)結(jié)束后溫度冷卻至0℃，用15分鐘加入20ml水。進(jìn)一步緩緩加入20ml的15％氫氧化鈉水溶液、60ml水。攪拌30分鐘后過濾，分離取出有機(jī)層，用無水硫酸鈉干燥。過濾除去無水硫酸鈉后通過氣相色譜分析有機(jī)層，生成作為目標(biāo)產(chǎn)物的58.6g(0.24mol)的3，5-二(三氟甲基)芐醇(收率78％，選擇率91％)。進(jìn)一步餾去乙醚，通過減壓蒸餾分離出55.9g(0.23mol)的3，5-二(三氟甲基)芐醇(收率74％)。通過氣相色譜顯示其純度為99％以上，通過ICP的全元素分析，沒有檢測到Li、Na、K、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、Ti、Zr、V、Nb、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、In、Si、Sn、Pb、P、Sb、S，1族和2族元素中的任何一種也都在1ppm以下。
實施例103，5-二(三氟甲基)芐胺的制備向300mL的高壓釜內(nèi)加入145.3g(0.60mol)通過和實施例5同樣的方法得到的3，5-二(三氟甲基)苯甲醛、60ml含有10.3g(0.60mol)液氨的冷乙醇溶液、2g拉奈鎳(Ranay nickel)，在氫氣加壓(9MPa)下保持?jǐn)嚢枭郎刂?0℃反應(yīng)1小時。進(jìn)一步在70℃下反應(yīng)30分鐘后冷卻，抽去反應(yīng)液。過濾除去催化劑后通過氣相色譜分析，結(jié)果生成作為目標(biāo)產(chǎn)物的128.9g(0.53mol)的3，5-二(三氟甲基)芐胺(收率89％，選擇率93％)。進(jìn)一步通過減壓蒸餾，分離出124.0g(0.51mol)的3，5-二(三氟甲基)芐胺(收率85％)。通過氣相色譜顯示其純度為99％以上，通過ICP的全元素分析，沒有檢測到Li、Na、K、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、Ti、Zr、V、Nb、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、In、Si、Sn、Pb、P、Sb、S，1族和2族元素中的任何一種也都在1ppm以下。
實施例11間-(三氟甲基)苯酰氟的制備除了用間-(三氟甲基)苯甲酰氯代替3，5-二(三氟甲基)苯甲酰氯作為原料以外，其余按照和實施例2同樣的方法進(jìn)行。作為目標(biāo)產(chǎn)物的間-(三氟甲基)苯酰氟的收率為92％，選擇率為98％。通過氣相色譜顯示其純度為99％以上，通過ICP的全元素分析，沒有檢測到Li、Na、K、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、Ti、Zr、V、Nb、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、In、Si、Sn、Pb、P、Sb、S，1族和2族元素中的任何一種也都在1ppm以下。
比較例1除了使用原料中的金屬含量為Fe 570ppm、Zn 220ppm、Sn 130ppm的3，5-二甲基苯甲酰氯以外，其余按照和實施例1同樣的方法進(jìn)行。光氯化反應(yīng)結(jié)束后的氯化物的收率相對于實施例1的95％為86％，HF置換反應(yīng)結(jié)束后的3，5-二(三氟甲基)苯甲酸氟化物的純度為89％，作為雜質(zhì)的所有的氯殘留2.3wt％。
比較例2除了在通過HF進(jìn)行的氟置換反應(yīng)中相對于基質(zhì)的HF的加入量變?yōu)?倍mol以外，其余按照和實施例1同樣的方法進(jìn)行。光氯化反應(yīng)結(jié)束后的氯化物的收率為94.8％，HF置換反應(yīng)結(jié)束后的3，5-二(三氟甲基)苯甲酸氟化物的純度為12％，作為雜質(zhì)的所有的氯殘留12.6wt％。
比較例3除了將通過HF進(jìn)行的氟置換反應(yīng)溫度變?yōu)?30℃，反應(yīng)時間變?yōu)?小時以外，其余按照和實施例1同樣的方法進(jìn)行。3，5-二(三氟甲基)苯酰氟的收率為28％，選擇率為41％，3，5-二(三氟甲基)苯甲酸氟化物的純度為58％。
比較例4除了將反應(yīng)溫度變?yōu)?00℃，反應(yīng)時間變?yōu)?5小時以外，其余按照和比較例3同樣的方法進(jìn)行。3，5-二(三氟甲基)苯酰氟的收率為49％，選擇率為58％。
比較例5除了將加入HF摩爾比變?yōu)?0倍，反應(yīng)溫度變?yōu)?30℃，反應(yīng)時間變?yōu)?2小時以外，其余按照和實施例1同樣的方法進(jìn)行。3，5-二(三氟甲基)苯酰氟的收率為2.9％，選擇率為4.2％。
比較例6除了將加入HF摩爾比變?yōu)?0倍以外，其余按照和比較例5同樣的方法進(jìn)行。3，5-二(三氟甲基)苯酰氟的收率為69％，選擇率為89％。
比較例7除了將加入HF摩爾比變?yōu)?0倍以外，其余按照和比較例5同樣的方法進(jìn)行。3，5-二(三氟甲基)苯酰氟的收率為70％，選擇率為90％。
比較例8除了將反應(yīng)溫度變?yōu)?30℃，HF的摩爾比變?yōu)?以外，其余按照與實施例4同樣的方法進(jìn)行。得到的3，5-二(三氟甲基)苯甲酸甲酯的收率為3.4％，殘留的所有的氯的量為3.1wt％。
將本發(fā)明的實施例1至4和比較例1至8記載在表1中，對效果進(jìn)行比較。
表1

*)蒸餾氟置換反應(yīng)后的產(chǎn)物表1(續(xù))

實施例123-(三氟甲基)苯甲酸除了用3-(三氯甲基)苯甲酰氯代替3，5-二(三氯甲基)苯甲酰氯作為原料以外，其余按照和實施例1同樣的方法進(jìn)行。作為目標(biāo)產(chǎn)物的3-(三氟甲基)苯甲酸的收率為92％，選擇率為98％。
實施例134-(三氟甲基)苯甲酸除了用4-(三氯甲基)苯甲酰氯代替3，5-二(三氯甲基)苯甲酰氯作為原料以外，其余按照和實施例1同樣的方法進(jìn)行。作為目標(biāo)產(chǎn)物的4-(三氟甲基)苯甲酸的收率為93％。
實施例142，4-二(三氟甲基)苯甲酸除了用2，4-二(三氯甲基)苯甲酰氯代替3，5-二(三氯甲基)苯甲酰氯作為原料以外，其余按照和實施例1同樣的方法進(jìn)行。作為目標(biāo)產(chǎn)物的2，4-二(三氟甲基)苯甲酸的收率為87％，選擇率為97％。
實施例15
3，4-二(三氟甲基)苯甲酸除了用3，4-二(三氯甲基)苯甲酰氯代替3，5-二(三氯甲基)苯甲酰氯作為原料以外，其余按照和實施例1同樣的方法進(jìn)行。作為目標(biāo)產(chǎn)物的3，4-二(三氟甲基)苯甲酸的收率為88％，選擇率為98％。
實施例164-三氟甲基聯(lián)苯羧酸除了用4-三氯甲基聯(lián)苯羧酰氯代替3，5-二(三氯甲基)苯甲酰氯作為原料以外，其余按照和實施例1同樣的方法進(jìn)行。作為目標(biāo)產(chǎn)物的4-三氟甲基聯(lián)苯羧酸的收率為90％，選擇率為96％。
實施例17～31按照從實施例2至實施例16同樣的方法得到(氟烷基)苯衍生物。但是在實施例17中進(jìn)行2次結(jié)晶，除此以外最后進(jìn)行2次蒸餾，減少雜質(zhì)。得到的(氟烷基)苯衍生物的純度和殘留鹵素量和殘留金屬量匯總后記載在表2中。
表2

殘留金屬Li、Na、K、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、Ti、Zr、V、Nb、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、In、Si、Sn、Pb、P、Sb、S比較例9-23基于實施例17至實施例31，除了將鹵素-氟置換反應(yīng)時HF的摩爾比變?yōu)?以外，其余按照同樣的方法得到(氟烷基)苯衍生物。在得到的(氟烷基)苯衍生物中，任何一個都?xì)埩艚饘?，最少的?0ppm，此外殘留氯最少的為1.1wt％。(氟烷基)苯衍生物的純度在最好的情況下也不過是62％。
本發(fā)明通過一般難以減少鹵素的鹵素-氟置換法制備(氟烷基)苯衍生物，提供了一種制備作為醫(yī)藥、電子材料用途等功能化學(xué)品中間體有用的、減少了鹵素等雜質(zhì)的(氟烷基)苯衍生物的方法。
權(quán)利要求
1.一種制備如下述(2)式所示的(氟烷基)苯衍生物的方法，其特征在于包含下述的工序使下述(1)式所示的烷基苯衍生物中的3族～12族過渡金屬的原子換算總量在500ppm以下的工序；使用氟以外的鹵素，通過光鹵化反應(yīng)使前述精制的烷基苯衍生物上的前述至少一個烷基鹵化工序；然后相對于得到的1摩爾(鹵烷基)苯衍生物，使用10摩爾以上的HF進(jìn)行鹵素-氟置換反應(yīng)的工序， 其中X1表示氫原子、羥基、烷基、芳基、鹵原子(含氟原子)、甲?；Ⅳ人峄?、硝基、氰基、氨基、羥甲基、氨甲基、氨基甲?；⒒撬峄螓u代羰基(含氟原子)，進(jìn)一步還表示各自可具有取代基的烷氧基羰基、烷基羰基、芳基羰基、烷氧基或芳氧基；R1表示羧酸基、鹵代羰基(含氟原子)、烷氧基羰基、芳氧基羰基、可具有取代基的烷基或可具有取代基的芳基；n表示1～5的整數(shù)，當(dāng)n為2～5時，多個R1可以相同或不同；但是R1中的至少一個為烷基， 其中X2對應(yīng)于(1)式的X1，表示氫原子、羥基、氟烷基、芳基、鹵原子(含氟原子)、甲?；⒎驶?、硝基、氰基、氨基、羥基氟甲基、氨基氟甲基、氨基甲?；⒒蚧酋７?，進(jìn)一步還表示各自可具有取代基的氟烷氧基羰基、氟烷基羰基、芳基羰基、氟烷氧基或芳氧基；R2對應(yīng)于(1)式的R1，表示氟羰基、氟烷氧基羰基、芳氧基羰基、可具有取代基的氟烷基或可具有取代基的芳基；n和前述同樣，當(dāng)n為2～5時，多個R2可以相同或不同；但是R2中的至少一個為氟烷基。
2.權(quán)利要求1記載的制備方法，其特征在于前述光鹵化反應(yīng)通過相對于100重量份前述烷基苯衍生物供應(yīng)50～3000重量份的氯、溴或碘而進(jìn)行。
3.權(quán)利要求1或2記載的制備方法，其特征在于前述光鹵化反應(yīng)在0.05～0.5MPa、50～250℃下進(jìn)行。
4.權(quán)利要求1至3中任一項記載的制備方法，其特征在于前述鹵素-氟置換反應(yīng)在哈曼特的酸度函數(shù)H0為-10以下的酸，或者在選自BF3、SbF5、TaF5的路易斯酸的存在下進(jìn)行。
5.權(quán)利要求4記載的制備方法，其特征在于相對于1摩爾HF，前述哈曼特的酸度函數(shù)H0為-10以下的酸或路易斯酸使用0.001～0.1摩爾。
6.權(quán)利要求1至3中任一項記載的制備方法，其特征在于前述鹵素-氟置換反應(yīng)在20～400℃下進(jìn)行0.1～20小時。
7.通過權(quán)利要求1記載的制備方法得到的(氟烷基)苯衍生物。
8.權(quán)利要求7記載的(氟烷基)苯衍生物，其特征在于鹵素雜質(zhì)含量為，換算至鹵素原子在1重量％以下。
9.權(quán)利要求7或8記載的(氟烷基)苯衍生物，其特征在于金屬雜質(zhì)的含量為，換算至金屬原子在100ppm以下。
全文摘要
本發(fā)明的(氟烷基)苯衍生物的制備方法包含下述的工序使烷基苯衍生物中的3族～12族過渡金屬的原子換算總量在500ppm以下的工序；通過光鹵化反應(yīng)使前述精制烷基苯衍生物側(cè)鏈烷基鹵化，得到(鹵烷基)苯衍生物的工序；以及使用相對于前述(鹵烷基)苯衍生物為10摩爾以上的HF，進(jìn)行鹵素－氟置換反應(yīng)，得到(氟烷基)苯衍生物的工序。通過上述方法制備的(氟烷基)苯衍生物減小了作為雜質(zhì)殘留的鹵素類和殘留金屬的含量，是一種作為醫(yī)藥、電子材料用途等功能化學(xué)品中間體有用的化合物。
文檔編號C07C63/70GK1653029SQ0381128
公開日2005年8月10日 申請日期2003年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月30日
發(fā)明者日高敏雄, 伏見則夫, 吉村貴史, 川合建 申請人:三菱瓦斯化學(xué)株式會社