3,4,5-三氟溴苯合成新工藝

尹 凱

(浙江南郊化學(xué)有限公司，浙江紹興 312369)

3,4,5-三氟溴苯是一種重要的農(nóng)藥中間體，主要用于合成琥珀酸脫氫酶抑制劑(SDHI)類殺菌劑氟唑菌酰胺[1-2]。氟唑菌酰胺是巴斯夫公司開發(fā)的一種高選擇性吡唑酰胺類殺菌劑，其結(jié)構(gòu)新穎，廣譜高效，作用方式不同于現(xiàn)有殺菌劑，已成為殺菌劑研究的新熱點(diǎn)[3-4]。同時 3,4,5-三氟溴苯也是一種重要的液晶中間體，用于生產(chǎn)第4代TFT彩色液晶材料[5]。

國內(nèi)對于3,4,5-三氟溴苯的研究報道較少。常用的合成路線是以2,3,4-三氟苯胺為原料，經(jīng)過溴化、重氮水解得到 3,4,5-三氟溴苯。2,3,4-三氟苯胺價格較高且不易得，如果要從基礎(chǔ)的原料合成，合成路線較長，如以鄰二氯苯為起始原料，需要經(jīng)過硝化、氟化和重氮化等 6步合成；如以 2,6-二氯苯胺為起始原料，也需要 5步才能合成[6]。因此研究出一種制備3,4,5-三氟溴苯的優(yōu)良工藝，對提升企業(yè)該產(chǎn)品在國內(nèi)以及國際競爭力具有重大意義。

筆者嘗試了新的合成路線和方法，解決了上述工藝路線長的問題，取得了較好的效果。以廉價易得的1,2,3-三氯苯為起始原料，經(jīng)氟化、溴化兩步反應(yīng)即合成了3,4,5-三氟溴苯，總收率75%以上，含量99%以上。

圖1 3,4,5-三氟溴苯傳統(tǒng)合成路線

圖2 3,4,5-三氟溴苯合成新路線

1 試驗部分

1.1 儀器

高效液相色譜儀(Agilent 1260)；氣相色譜儀(Agilent 7820A)；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(RE-52C型，上海亞榮生化儀器廠)；數(shù)字熔點(diǎn)儀(WRS-1A型，上海精密科學(xué)儀器有限公司)；循環(huán)水式真空泵(SHB-I型，鄭州予華儀器廠)。

1.2 試劑

1,2,3-三氯苯、氟化鉀、環(huán)丁砜，浙江林江化工股份有限公司；其他所用試劑和溶劑均為試劑級。

1.3 試驗方法

1.3.1 1,2,3-三氟苯的合成

在1 000 mL高壓釜中，加入1,2,3-三氯苯181.5 g、環(huán)丁砜275 g、氟化鉀208 g、季銨鹽催化劑2 g，氮?dú)庵脫Q后，升溫至170～180 ℃，壓力控制在2 MPa，保溫保壓反應(yīng)，取樣合格后，精餾得 1,2,3-三氟苯105.6 g，無色透明液體，純度99%，收率80%。剩余物料繼續(xù)套用，用于下一批次。

1.3.2 3,4,5-三氟溴苯的合成

在2 000 mL燒瓶中投入1,2,3-三氟苯132 g、二氯乙烷250 g，攪拌配成溶液，降溫至10 ℃以下，加入103 g溴化鈉和120 g磷酸二氫鈉的水溶液，然后緩慢滴加 894 g 10%次氯酸鈉溶液，控制溫度15 ℃以下，滴加時間1～2 h，滴完保溫反應(yīng)，轉(zhuǎn)化99%后，靜置分層，有機(jī)層水洗至中性，脫溶得到3,4,5-三氟溴苯粗品，在-15 ℃對粗品熔融重結(jié)晶，得到3,4,5-三氟溴苯200 g，純度99.5%，收率94.5%。

2 結(jié)果與討論

2.1 溴化反應(yīng)配比的選擇

溴化反應(yīng)以1,2,3-三氟苯為原料，二氯乙烷作溶劑，加入含有緩沖溶液的溴化鈉水溶液，滴加次氯酸鈉發(fā)生溴代反應(yīng)，1,2,3-三氟苯與含有緩沖溶液的溴化鈉水溶液摩爾投料比1∶1為反應(yīng)基本條件，研究了次氯酸鈉添加量對溴化反應(yīng)的影響(表1)。

表1 次氯酸鈉添加量對反應(yīng)的影響

由表1可以看出，隨著次氯酸鈉與溴化鈉配比的升高，收率也隨之升高，當(dāng)配比達(dá)到1.20∶1時，收率接近最高，配比再升高時，收率幾乎不變。因此，選擇1.20∶1為最佳反應(yīng)配比。

2.2 氟化反應(yīng)條件的優(yōu)化選擇

此步氟化反應(yīng)條件：以1,2,3-三氟苯為原料，環(huán)丁砜為溶劑，氟化鉀為氟化試劑，在高溫高壓下進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)轉(zhuǎn)化80%以上即進(jìn)行耙干蒸餾，溶劑和產(chǎn)物上塔精餾，剩余物料繼續(xù)循環(huán)套用，用于下一批次。

研究了不同的溫度和壓力情況下，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化情況，并最終確定了合適的溫度和壓力條件(表2)。

從表2可以看出，在壓力一定(2 MPa)的情況下，隨著溫度的升高，轉(zhuǎn)化率逐步升高，當(dāng)溫度超過170 ℃后，轉(zhuǎn)化率幾乎不變。所以，綜合考慮，反應(yīng)溫度以170 ℃為最佳。此外，在溫度一定(170℃)的情況下，隨著壓力的增高，轉(zhuǎn)化率也逐步升高，當(dāng)壓力超過2 MPa后，轉(zhuǎn)化率變化不明顯，綜合考慮，反應(yīng)壓力以2 MPa為最佳。

表2 溫度和壓力條件對反應(yīng)轉(zhuǎn)化的影響

3 結(jié) 論

本合成方法以廉價易得的 1,2,3-三氯苯為起始原料，經(jīng)氟化、溴化兩步反應(yīng)合成了3,4,5-三氟溴苯，總收率75%以上，含量99%以上。本法與其他文獻(xiàn)報道的方法相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：⑴ 操作簡便，原料廉價易得；⑵ 提高了總收率，而且產(chǎn)品純度高，雜質(zhì)少；⑶ 用1,2,3-三氯苯合成3,4,5-三氟溴苯，大大縮短了合成步驟，同時也避免了硝化、重氮化等危險工藝，減輕三廢壓力，合成工藝也更安全穩(wěn)定。