專利名稱：2，4，6-三氟-1，3，5-三嗪的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備2，4，6-三氟-1，3，5-三嗪(氟三嗪)的改進(jìn)方法，該方法是在較低溫度下和非質(zhì)子偶極性溶劑中使氯三嗪與堿金屬氟化物反應(yīng)，得到的產(chǎn)物純度高，收率高。氟三嗪是用于制備農(nóng)藥、藥物、染料、光化學(xué)和光學(xué)澄清劑的有價(jià)值的原料。
皆知，氟三嗪可在非質(zhì)子偶極溶劑中用氟化鈉使氯三嗪進(jìn)行氟化而而制備(Tullock，Coffman，J.Org.Chem.25，2016(1960))，為此，將氯三嗪加到氟化鈉的四氫噻吩砜懸浮液中，反應(yīng)混合物從45℃加熱到248℃。生成的氟三嗪自反應(yīng)混合物中蒸出，收率為理論量的74%。按照DE-OS3，727，973用同樣的方法得到氟三嗪，此時(shí)最低反應(yīng)溫度為75℃。根據(jù)實(shí)施例A和第11～15行，第二欄(說(shuō)明書)，反應(yīng)混合物最后必須加熱到220℃，以便得到近乎定量收率(即87%)的氟三嗪，副產(chǎn)物是部分氟化的產(chǎn)物，如6-氯-2，4-二氟三嗪，這說(shuō)明是不完全的反應(yīng)。
歐洲專利EP-0，035，704敘述了略加改變的方法。把氯三嗪或混合氯，氟代-1，3，5-三嗪(必要時(shí)以熔融態(tài)或溶解于非質(zhì)子偶極溶劑中)加到一種已升溫至120-220℃，最好是140-160℃的懸浮于非質(zhì)子偶極溶劑(尤其是四氫噻吩砜)中的氟化鈉懸浮液中。氟三嗪可由混合物經(jīng)蒸餾得到，蒸餾是在真空下助沸子存在下進(jìn)行，以便能夠完全分離出生成的氟三嗪。
用該已知的方法，反應(yīng)混合物的大部分反應(yīng)時(shí)間是在120℃以上(Tullock，Coffman)或整個(gè)反應(yīng)時(shí)間是在120℃以上(EP-0 035 704)，最好是在140～160℃。甚至加入相轉(zhuǎn)移催化劑，如18-冠醚-6(CS247，969;JP61，047，465)，溫度也需在140℃～400℃，以便在非質(zhì)子偶極性溶劑中，由氟三嗪和堿金屬氟化物得到氟三嗪。
這個(gè)方法證明是迄今有突出缺點(diǎn)的方法，即由氯三嗪和氟化鉀制備氟三嗪(2，4，6-三氟-1，3，5-三嗪)時(shí)，需要非常高的反應(yīng)溫度(Houben-Weyl，Band v/3，1962)。
本發(fā)明的目的是提供一種在較低溫度下制備有較高純度和較高產(chǎn)率的2，4，6-三氟-1，3，5-三嗪的改進(jìn)方法。
按照本發(fā)明，意外地發(fā)現(xiàn)2，4，6-三氟-1，3，-5-三嗪(氟三嗪)可在較低溫度下，以高純度和實(shí)際上定量的收率方便地制得，該方法是將2，4，6-三氟-1，3，5-三嗪(氯三嗪)或混合氯，氟代-1，3，5-三嗪與在非質(zhì)子偶極溶劑中的至少等當(dāng)量的氟化鈉、鉀或銫或這些堿金屬氟化物的任選的混合物反應(yīng)，反應(yīng)溫度大約為30℃～110℃，較好溫度為50℃～105℃，最好是大約70～100℃。
詳細(xì)的制法是這樣，將氯三嗪和(或)混合氯，氟代-1，3，5-三嗪、堿金屬的氟化物或堿金屬氟化物的混合物和非質(zhì)子偶極溶劑相混合，溫?zé)岬剿Ｍ姆磻?yīng)溫度(利用反應(yīng)中放出的反應(yīng)熱)，或加熱到所希望的反應(yīng)溫度。
還可以這樣制備將固態(tài)的或熔融的、或溶解或懸浮于惰性溶劑中的氯三嗪，加到在非質(zhì)子偶極溶劑中的堿金屬氟化物或其混合物的懸浮液中。
本發(fā)明方法的另一種實(shí)施形式是把固態(tài)堿金屬氟化物或堿金屬氟化物的混合物或它們?cè)诙栊匀軇┲械膽腋┘拥铰热汉?或)混合氯，氟代-1，3，5-三嗪與非質(zhì)子偶極溶劑中。
最后，也可以這樣進(jìn)行把氯三嗪混入或溶解于混合氯，氟代-三嗪中，必要時(shí)加入惰性溶劑，將以上的混合物加到堿金屬氟化物或堿金屬氟化物的混合物在非質(zhì)子偶極溶劑中形成的懸浮液中。
適于本發(fā)明方法的非質(zhì)子偶極溶劑是已知的用于氯-氟交換反應(yīng)的溶劑，并對(duì)鹵三嗪呈惰性，四氫噻吩砜尤其適用于此。
堿金屬的加入量以大約比氯三嗪所需的當(dāng)量過(guò)量5～50%為適宜，最好是過(guò)量大約10～20%摩爾數(shù)，也可以用過(guò)量超過(guò)50%摩爾的堿金屬氟化物，但這實(shí)際上并無(wú)優(yōu)點(diǎn)，而且經(jīng)濟(jì)上耗費(fèi)大。
本方法既可在常壓下也可在減壓或加壓下進(jìn)行。
關(guān)于上面提及的“惰性溶劑”，應(yīng)是在反應(yīng)條件下對(duì)操作中的原料和產(chǎn)物呈惰性的溶劑，優(yōu)選的溶劑例如有氯苯，二氯苯、甲苯、二甲苯、或四氯乙烷，或者作為反應(yīng)介質(zhì)加入的非質(zhì)子偶極溶劑或其它非質(zhì)子偶極溶劑，這些溶劑在反應(yīng)條件下對(duì)原料和產(chǎn)物也呈惰性。
本發(fā)明方法具有的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)是，迄今在某溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的反應(yīng)，所生成的氟三嗪可發(fā)生明顯的逆反應(yīng)，在四氫噻吩砜溶劑中和大約86%的KCl-KF混合物存在下于140℃反應(yīng)5小時(shí)，由氟三嗪產(chǎn)生4%收率的氯二氟三嗪，這是個(gè)鹽混合物，就象采用過(guò)量20%的氟化鉀對(duì)氯三嗪進(jìn)行氟化反應(yīng)結(jié)束時(shí)出現(xiàn)的典型產(chǎn)物鹽那樣。在通常相同的條件下于190℃氟三嗪的氟-氯交換反應(yīng)較快，大約10小時(shí)后，已有25%氟三嗪變成氯二氟-和二氯氟-三嗪(見(jiàn)實(shí)施例1和2)，然而，若該反應(yīng)溫度大約為110℃(見(jiàn)實(shí)施例3)時(shí)，這個(gè)缺點(diǎn)-生成的氟三嗪的逆反應(yīng)-就不再出現(xiàn)。因而很快地定量生成氟三嗪。在混合氯，氟代-三嗪和氟三嗪之間不存在平衡。
因此，本方法與現(xiàn)今用的由氯三嗪或混合氯，氟代-1，3，5-三嗪用堿金屬的氟化物在高溫下反應(yīng)以生成氟三嗪相比，顯然節(jié)約了能量，因而可以經(jīng)濟(jì)地合成氟三嗪。
氟三嗪按常規(guī)的方法分離，是在堿金屬氯化物的存在下或分離出沉淀出的鹽后經(jīng)適宜的蒸餾法實(shí)行，必要時(shí)真空下蒸餾。
不需要花費(fèi)分離混合氯，氟代-1，3，5-三嗪的工作就能得到高純度的氟三嗪，因?yàn)樵诜磻?yīng)結(jié)束后，反應(yīng)混合物中不再含有該混合氯，氟代-三嗪化合物。
本發(fā)明用如下的實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明并不僅限于此(實(shí)施例中1，3，5-三嗪用“均三嗪”表示)。
實(shí)施例1(比較實(shí)施例)室溫下將70.3gKCl-KF混合物(KCl占86.5%(重量))于138g干燥的四氫噻吩砜中形成的懸浮液與30.6g氟三嗪混合，然后于140℃攪拌。經(jīng)氣相色譜分析反應(yīng)混合物，5小時(shí)后加進(jìn)的氟三嗪有4%轉(zhuǎn)變成氯二氟三嗪。
實(shí)施例2(比較實(shí)施例)實(shí)施例1中所述的反應(yīng)混合物在190℃下攪拌，10小時(shí)后經(jīng)氣相色譜分析，反應(yīng)混合物中均三嗪的分布如下75%氟三嗪，6%氯二氟均三嗪，14%二氯氟均三嗪。
實(shí)施例3實(shí)施例1所述的反應(yīng)混合物于100℃攪拌5小時(shí)，氣相色譜證明氟三嗪沒(méi)有氟-氯交換，氟三嗪可定量回收。
實(shí)施例446.1g氯三嗪于40℃下加到52.3g氟化鉀于175g干燥四氫噻吩砜中形成的懸浮液中，于20分鐘內(nèi)加熱到80℃。此溫度下攪拌80分鐘后，按氣相色譜計(jì)，產(chǎn)率為99.2%。
實(shí)施例567.5g氟三嗪于30℃下與懸浮在300g四氫噻吩砜中的104.6g氟化鉀在隔熱反應(yīng)器中混合，在10分鐘內(nèi)反應(yīng)混合物均勻發(fā)熱至97℃，氣相色譜分析表明，氯三嗪已定量地轉(zhuǎn)化成氟三嗪。
實(shí)施例6將369g氯三嗪于500g四氫噻吩砜中的100℃熱溶液在2小時(shí)內(nèi)滴加到100℃下的384g氟化鉀于700g四氫噻吩砜中形成的懸浮液中。反應(yīng)混合物的氣相色譜分析表明，氯三嗪定量地轉(zhuǎn)變成氟三嗪。然后于500-100毫巴壓力下蒸餾出氟三嗪，產(chǎn)量257g(產(chǎn)率95%)，含量99.4%(按氣相色譜的面積計(jì)算)。
實(shí)施例7-10方法的實(shí)施用實(shí)施例6，投入量與收率列于表內(nèi)
實(shí)施例1130g由氯三嗪(8.6%重量)，二氯氟均三嗪(9.5%重量)，氯二氟均三嗪(16.4%重量)和氟三嗪(65.5%重量)組成的混合物加到20gKF于四氫噻吩砜中形成的懸浮液中，在60～70℃下攪拌40分鐘，氣相色譜分析表明，所有含氯的三嗪都轉(zhuǎn)變成氟三嗪。
實(shí)施例12于2升壓力釜中加入由184g氯三嗪，209g氟化鉀和900g四氫噻吩砜形成的混合物，混合物于100℃加熱4小時(shí)。調(diào)節(jié)至大約為0.8巴的表壓，氣相色譜分析表明氯三嗪定量地轉(zhuǎn)變成氟三嗪。
實(shí)施例13在100℃下1小時(shí)內(nèi)將209g氟化鉀加到在800g四氫噻吩砜中的184g氯三嗪溶液中，再于此溫度下攪拌1小時(shí)。氣相色譜分析表明，氯三嗪定量地轉(zhuǎn)變成氟三嗪。
實(shí)施例14用類似于實(shí)施例6的方法，將184g氯三嗪與192g氟化鉀進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)畢，濾除沉出的KCl-KF混合物，用600g氯苯洗滌，氟三嗪自母液中蒸出，產(chǎn)量為129g(產(chǎn)率96%)，含量99.9%(以氣相色譜峰面積計(jì)算)。
按實(shí)施例6-10和14得到的并分離出的氟三嗪的沸點(diǎn)為72.5～73.0℃。
實(shí)施例15(比較實(shí)施例)
把111g氯三嗪于60g四氫噻吩砜中形成的140℃熱溶液加到90.8gNaF于104g四氫噻吩砜中形成的160℃熱懸浮液中，然后于190℃攪拌1小時(shí)，此時(shí)總共蒸出3/4的總氟化物，剩余物于500毫巴到50毫巴下蒸餾分離。產(chǎn)物重74.2g(產(chǎn)率92%)，氣相色譜分析表明產(chǎn)物組成為97.7%氟三嗪;1.5%氯二氟三嗪，0.5%二氯氟三嗪，未知物0.3%。
權(quán)利要求
1.在較低溫度下制備高純度和高收率的2，4，6-三氟-1，3，5-三嗪(氟三嗪)的方法，其特征是，將2，4，6-三氯-1，3，5-三嗪(氯三嗪)或混合氯，氟代-1，3，5-三嗪與在非質(zhì)子偶極溶劑中的至少等當(dāng)量的氟化鈉、氟化鉀、或氟化銫或這些堿金屬氟化物的任選混合物反應(yīng)，反應(yīng)溫度大約為30℃～110℃，生成的2，4，6-三氟-1，3，5-三嗪用蒸餾法分離。
2.依權(quán)利要求1的方法，其特征是，反應(yīng)溫度大約為50℃～105℃。
3.依權(quán)利要求1或2中至少一個(gè)的方法，其特征是，反應(yīng)溫度大約為70℃～100℃。
4.依權(quán)利要求1到3中至少一個(gè)的方法，其特征是，將氯三嗪和(或)混合氯，氟代-1，3，5-三嗪，堿金屬氟化物或堿金屬氟化物的混合物和非質(zhì)子偶極溶劑混合，并令其溫?zé)岬剿Ｍ姆磻?yīng)溫度，或加熱到所希望的反應(yīng)溫度。
5.依權(quán)利要求1到3中至少一個(gè)的方法，其特征是，把固體的或熔融的氯三嗪或于惰性溶劑中的氯三嗪溶液或懸浮液加到堿金屬氟化物或堿金屬氟化物的混合物于非質(zhì)子偶極溶劑中形成的懸浮液中。
6.依權(quán)利要求1到3中至少一個(gè)的方法，其特征是，將固體的、或懸浮于惰性溶劑中的堿金屬氟化物或堿金屬氟化物的混合物加到氯三嗪和(或)混合氯，氟代-1，3，5-三嗪與非質(zhì)子偶極性溶劑形成的混合物中。
7.依權(quán)利要求1到3中至少一個(gè)的方法，其特征是，將混合氯，氟代-1，3，5-三嗪或溶解于或混合在混合氯，氟代-1，3，5-三嗪中的氯三嗪加到堿金屬氟化物或堿金屬氟化物的混合物于非質(zhì)子偶極溶劑中形成的懸浮液中，必要時(shí)加入惰性溶劑。
8.依權(quán)利要求1到7中至少一個(gè)的方法，其特征是，在分離2，4，6-三氟-1，3，5-三嗪之前，要濾除沉出的堿金屬氯化物。
9.依權(quán)利要求1到8中至少一個(gè)的方法，其特征是，操作是在常壓、減壓或加壓下進(jìn)行的。
全文摘要
制備2，4，6-三氟-1，3，5-三嗪的方法。
文檔編號(hào)C07D251/28GK1048544SQ9010328
公開(kāi)日1991年1月16日 申請(qǐng)日期1990年7月3日 優(yōu)先權(quán)日1989年7月4日
發(fā)明者喬治·格略西 申請(qǐng)人:赫徹斯特股份公司