一种3-氟-4-氰基苯酚的制备方法技术

技术编号:19383523 阅读:2 留言:0更新日期:2018-11-10 00:08
本发明专利技术公开了一种3‑氟‑4‑氰基苯酚的制备方法,属于有机化学合成领域,采用2,4‑二氟苯甲腈经取代反应得到2‑氟‑4‑烷氧基苯甲腈,再经水解反应得到3‑氟‑4‑氰基苯酚。本发明专利技术能够降低生产成本,提高产品纯度和收率,且具有原料易得、反应条件温和、操作简便、适合大规模工业化生产的优点。

A preparation method of 3- fluoro -4- cyanophenol

The invention discloses a preparation method of 3 fluoro 4 cyanophenol, which belongs to the field of organic chemical synthesis. 2 fluoro 4 alkoxybenzonitrile is obtained by substitution reaction of 2,4 difluorobenzonitrile, and then 3 fluoro 4 cyanophenol is obtained by hydrolysis reaction. The invention can reduce production cost, improve product purity and yield, and has the advantages of easy availability of raw materials, mild reaction conditions, simple operation and suitable for large-scale industrial production.

【技术实现步骤摘要】
一种3-氟-4-氰基苯酚的制备方法
本专利技术涉及化合物的制备方法,尤其是一种3-氟-4-氰基苯酚的制备方法,属于有机化学合成领域。
技术介绍
3-氟-4-氰基苯酚,英文名称为3-fluoro-4-cya3-fluoro-4-cyanophenol,分子式为C7H4FNO2,分子量为137,密度1.45g/cm3,熔点123~126℃,沸点261℃,闪点126.4℃。3-氟-4-氰基苯酚是一种重要的化工中间体,在精细化学品领域有重要的应用,可作为合成液晶显示材料、医药、农药、香料、油墨的原料或中间体。目前2,3-二氟苯甲酸的市场价格较高,主要原因在于其工业化生产制备难度大、原料成本高、产品收率低、副产物含量高(主要为2,3-二氟-1,4-苯二甲酸)。现有的合成2,3-二氟苯甲酸的方法所使用的原料和催化剂成本高昂、溶媒毒性和污染性大、反应条件苛刻、工艺复杂、难以实现工业化大规模生产制备。目前关于生产制备方法的文献报道有《河北化工》2005(3):38-38公开的一种制备3-氟-4-氰基苯酚的方法,以间氟苯甲醚为原料,用溴素合成3-氟-4-溴苯甲醚,再用氰化亚铜合成3-氟-4-氰基苯甲醚,最后用三氯化铝脱甲基合成产品3-氟-4-氰基苯酚,其合成路线如下:该方法存在产品纯度差、收率低(约为70%),对环境污染性大,难以实现工业化生产等缺陷。因此,上述制备工艺中存在的问题成为了制约2,3-二氟苯甲酸开发和应用的主要因素。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是提供一种3-氟-4-氰基苯酚的制备方法,能够降低生产成本,提高产品纯度和收率,且具有原料易得、反应条件温和、操作简便、适合大规模工业化生产的优点。为解决上述技术问题,本专利技术所采用的技术方案是:一种3-氟-4-氰基苯酚的制备方法,其特征在于:采用2,4-二氟苯甲腈经取代反应得到2-氟-4-烷氧基苯甲腈,再经水解反应得到3-氟-4-氰基苯酚。本专利技术技术方案的进一步改进在于:所述取代反应为将2,4-二氟苯甲腈和溶剂加入反应容器中搅拌,再加入烷基醇钠,在10~30℃下反应3~5小时后得到含2-氟-4-烷氧基苯甲腈的反应液。本专利技术技术方案的进一步改进在于:取代反应时还加入催化剂,催化剂加入量为反应物质量的1~3%,催化剂为β-环糊精或质量比1~5:1的β-环糊精与淀粉的混合物。本专利技术技术方案的进一步改进在于:所述溶剂为四氢呋喃、二氧六环、二甲基亚砜或甲基四氢呋喃中的任一种;烷基醇钠分2~4次加入,烷基醇钠类为叔丁醇钠、异丙醇钠、叔戊醇钠或正丁基醇钠中的任一种。本专利技术技术方案的进一步改进在于:2,4-二氟苯甲腈和烷基醇钠类的摩尔比为1:1~1.5,溶剂的加入量为反应物质质量的2~4倍。本专利技术技术方案的进一步改进在于:所述水解反应为向含2-氟-4-烷氧基苯甲腈的反应液中加入无机酸,保温10~30℃并缓慢加入2-氟-4-烷氧基苯甲腈甲苯溶液,水解3~5小时,然后分液提取,浓缩、结晶,再抽滤、干燥后得到3-氟-4-氰基苯酚。本专利技术技术方案的进一步改进在于:所述无机酸为盐酸溶液、硫酸溶液、三氟甲磺酸溶液或甲磺酸溶液中的任一种;无机酸的浓度为25~35%,无机酸与2-氟-4-烷氧基苯甲腈的摩尔比为1:5~10。本专利技术技术方案的进一步改进在于:2-氟-4-烷氧基苯甲腈甲苯溶液中2-氟-4-烷氧基苯甲腈与甲苯的摩尔比为1:4~5。本专利技术技术方案的进一步改进在于:浓缩后用甲醇在0~-10℃下进行结晶,甲醇的加入量为2-氟-4-烷氧基苯甲腈质量的3~4倍。由于采用了上述技术方案,本专利技术取得的技术进步是:本专利技术提供的3-氟-4-氰基苯酚的制备方法,以2,4-二氟苯甲腈作为初始生产原料合成3-氟-4-氰基苯酚,并对合成路线中各步骤的反应条件进行了优化,是一种成本低、收率高、纯度好、工业化可行性强的合成方法。本专利技术取代反应中所使用的催化剂,具有廉价易得、毒性低、污染小的特点。该催化剂具有很好的稳定性和催化活性,催化作用时间长,不容易失效,而且所使用的催化剂对反应物具有很好的选择性,副产物比例明显降低。同时本专利技术的催化剂在使用量上最适宜的范围为反应物质量的1~3%,用量过少不能达到良好的催化效果,过多则增加生产成本。本专利技术取代反应使用的生产原料2,4-二氟苯甲腈十分易得,价格适中。溶剂用量在2~4倍时效果最佳,用量过多会导致反应速率慢,后处理过程中耗能和产品损失也随之增多,而用量过少时,会导致反应收率降低。另外,将2,4-二氟苯甲腈和烷基醇钠的摩尔比控制在1:1~1.5的范围内,通过使用稍过量的烷基醇钠,促进2-氟-4-烷氧基苯甲腈生成,进一步提高了产率。本专利技术的水解反应中,无机酸浓度范围在25~35%时效果最佳,浓度过低则反应不完全。反应结束后直接分液,再提取水相,浓缩溶剂后加入甲醇结晶,操作简单,提高了生产效率。本专利技术所使用的原料、溶剂、催化剂和其他反应试剂成本相对较低,对环境和人员污染性和毒性相对较小,而且便于回收,后处理难度不大。本专利技术对各个反应过程和操作均设定了最佳时间范围,如反应温度、反应物的加入时机、保温时间等,能够使反应效率、产品纯度和收率得到最大化,当时间控制在所限定的范围内时,反应效果最佳,当时间超出该范围时,效率低且副产物明显增多,而时间低于该范围时,则反应不够彻底,产率较低。而且本专利技术的操作步骤简单易行,便于工作人员的实际操作和控制,也更适合工业化大规模生产的需要。通过本专利技术所提供的制备方法,最终制得的3-氟-4-氰基苯酚的纯度可达到99%,总收率可达70%以上,明显高于现有技术水平。具体实施方式下面是本专利技术的一些具体实施方式,用以作进一步详细说明。一种3-氟-4-氰基苯酚的制备方法,采用2,4-二氟苯甲腈经取代反应得到2-氟-4-烷氧基苯甲腈,再经水解反应得到3-氟-4-氰基苯酚,其合成路线如下:(Ⅰ)取代反应将2,4-二氟苯甲腈、催化剂和溶剂加入反应容器中搅拌,所述溶剂为四氢呋喃、二氧六环、二甲基亚砜或甲基四氢呋喃中的任一种,溶剂的加入量为反应物质质量的2~4倍;催化剂为β-环糊精或质量比1~5:1的β-环糊精与淀粉的混合物,催化剂加入量为反应物质量的1~3%,然后分2~4次加入烷基醇钠,烷基醇钠类为叔丁醇钠、异丙醇钠、叔戊醇钠或正丁基醇钠中的任一种,2,4-二氟苯甲腈和烷基醇钠类的摩尔比为1:1~1.5,在10~30℃下反应3~5小时后得到含2-氟-4-烷氧基苯甲腈的反应液。(Ⅱ)水解反应向含2-氟-4-烷氧基苯甲腈的反应液中加入无机酸,所述无机酸为盐酸溶液、硫酸溶液、三氟甲磺酸溶液或甲磺酸溶液中的任一种;无机酸的浓度为25~35%,无机酸与2-氟-4-烷氧基苯甲腈的摩尔比为1:5~10;再缓慢滴加2-氟-4-烷氧基苯甲腈甲苯溶液,2-氟-4-烷氧基苯甲腈甲苯溶液中2-氟-4-烷氧基苯甲腈与甲苯的摩尔比为1:4~5;在10~30℃下反应3~5小时,然后分液提取,浓缩、在0~-10℃下用甲醇结晶,甲醇的加入量为2-氟-4-烷氧基苯甲腈质量的3~4倍,再抽滤、干燥后得到3-氟-4-氰基苯酚。实施例1(Ⅰ)取代反应:将反应物2,4-二氟苯甲腈、催化剂和四氢呋喃加入反应容器中,四氢呋喃加入质量为反应物质量的2倍,催化剂为β-环糊精与淀粉按质量比3:1的混合物,催本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3‑氟‑4‑氰基苯酚的制备方法,其特征在于:采用2,4‑二氟苯甲腈经取代反应得到2‑氟‑4‑烷氧基苯甲腈,再经水解反应得到3‑氟‑4‑氰基苯酚。

【技术特征摘要】
1.一种3-氟-4-氰基苯酚的制备方法,其特征在于:采用2,4-二氟苯甲腈经取代反应得到2-氟-4-烷氧基苯甲腈,再经水解反应得到3-氟-4-氰基苯酚。2.根据权利要求1所述的一种3-氟-4-氰基苯酚的制备方法,其特征在于:所述取代反应为将2,4-二氟苯甲腈和溶剂加入反应容器中搅拌,再加入烷基醇钠,在10~30℃下反应3~5小时后得到含2-氟-4-烷氧基苯甲腈的反应液。3.根据权利要求2所述的一种3-氟-4-氰基苯酚的制备方法,其特征在于:取代反应时还加入催化剂,催化剂加入量为反应物质量的1~3%,催化剂为β-环糊精或质量比1~5:1的β-环糊精与淀粉的混合物。4.根据权利要求2所述的一种3-氟-4-氰基苯酚的制备方法,其特征在于:所述溶剂为四氢呋喃、二氧六环、二甲基亚砜或甲基四氢呋喃中的任一种;烷基醇钠分2~4次加入,烷基醇钠类为叔丁醇钠、异丙醇钠、叔戊醇钠或正丁基醇钠中的任一种。5.根据权利要求2所述的一种3-氟-4-氰基苯酚的制备方法,其特征在于:2,4-二氟苯甲腈和烷基醇...

【专利技术属性】
技术研发人员:段军周维江白世康王泽勇
申请(专利权)人:河北凡克新材料有限公司
类型:发明
国别省市:河北,13

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