一种用来制造氟代芳基化合物及其衍生物的新方法技术

本发明专利技术涉及一种用来制造氟代芳基化合物及其衍生物，特别是氟代苯及其衍生物的新方法，特别地，所述制造涉及所述化合物的环境友好的生产。因此，本发明专利技术以出乎意料的简单和有益的方式克服了现有技术方法的缺点，并且相较于现有技术方法，本发明专利技术特别地提供了更有效且节能的方法，并且还提供了更环保的方法，用来制造核氟化芳族化合物，优选核氟化氟代苯。因此，在本发明专利技术的一个方面，本发明专利技术提供了一种工业上有利的使用HF由卤代苯前体制备氟代苯形成卤化氢的方法。此外，本发明专利技术提供了以氯代苯作为工业上令人感兴趣的氟代苯制造的起始原料的有益且出乎意料的简单用途，在本发明专利技术之前的现有技术中氯代苯的该用途是不得而知的。

A new method for the manufacture of fluorinated aromatic compounds and their derivatives

【技术实现步骤摘要】
一种用来制造氟代芳基化合物及其衍生物的新方法
本专利技术涉及一种用来制造氟代芳基化合物及其衍生物，特别是氟代苯及其衍生物的新方法。
技术介绍
目前，用来制造氟代芳基化合物及其衍生物的所有现有技术方法越来越不可接受，特别是在环境和工作安全方面。到目前为止，例如，考虑到体积方面，大多数氟代苯及衍生物在工业上采用巴尔茨-席曼反应(BalzSchiemann反应)或桑德迈尔(Sandmeyer反应)制备，有一些还用卤交换反应(Halex反应)制备。前两种类型的反应在化学上效果非常好，但不利的是会产生大量以极毒的废水形式存在的废物，Halex反应的应用(特别是在大规模的应用中)受到限制，并且也产生大量废物。出于这个原因，例如在中国，甚至全部化学工厂目前都在关闭，并且全世界的许多公司现在都没有可靠且环境可接受的氟代苯源。本文以氟代苯为例描述的相同或类似的问题通常也可适用于其它氟代芳族和杂芳族化合物的制备，例如用作药物和农业化学领域，尤其是用作特殊高分子聚合物的构造单元。因此，例如，关于氟代苯的制造，尤其是来自Balz-Schiemann反应和Sandmeyer反应的废物以及来自Halex反应的废物存在巨大的问题。例如，氟代苯和衍生物是农用化学品、药物和特殊高分子聚合物的重要构造单元，并通过相应的Balz-Schiemann反应制备而成。这两种反应类型均需要经过从各自的苯胺转化为重氮盐的生产步骤。这种反应技术，特别是四氟硼酸盐、重氮盐的分解，受到液化有毒废水的影响。对于氟硼酸盐而言，4个氟原子也只使用1个氟原子进入产物中，3个氟原子进入废水中。对于非限制的示例性文献，我们参考：http://orgsyn.org/demo.aspx？prep＝CX2P0295和https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/cber.19270600539。Schiemann反应(也称为Balz-Schiemann反应)是一种化学反应，其中，伯芳香胺通过重氮四氟硼酸盐中间体转化为芳基氟化物。重氮中间体的热分解和光分解均通过芳烃阳离子进行，这两种分解途径的等量产物比证明了这一点。以德国化学家GüntherSchiemann和GüntherBalz命名，这种反应是生产氟代苯和一些相关衍生物(包括4-氟代苯甲酸)的首选途径。反应式如下：该反应类似于Sandmeyer反应，其将重氮盐转化为其它芳基卤化物。其它抗衡离子已被用来代替四氟硼酸盐，例如六氟磷酸盐(PF6-)和六氟锑酸盐(SbF6-)，对于一些底物而言产率提高。重氮盐的大规模热分解具有潜在的爆炸性，为这种反应类型带来了另一个缺点。Sandmeyer反应是用于由芳基重氮盐合成芳基卤化物的化学反应。它是自由基亲核芳香取代的一个实例。Sandmeyer反应提供了一种方法，通过该方法可以对苯进行独特的转化，例如卤化、氰化、三氟甲基化和羟基化。反应式如下：该反应是由瑞士化学家TraugottSandmeyer于1884年发现的，当时他以氯化重氮苯和乙炔亚铜为原料合成了苯乙炔。该反应是通过制备其重氮盐，然后用亲核试剂对其进行取代的取代芳族氨基的方法，该反应过程通常由铜(I)盐催化。亲核试剂可包括卤素阴离子、氰化物、硫醇、水等。使用氟化物阴离子的反应不能很好地进行，但可以使用四氟硼酸根阴离子(Balz-Schiemann反应)进行氟化。Balz-Schiemann反应始于1927年，在当今资源节约的有环境意识的时代，目前肯定需要进行修订。此外，有时作为替代性选择的稍微减少了废物产生的所谓Halex反应，其在化学上仅与“活化”芳烃一起作用，并且在工业上不适合或仅部分适用于氟代苯的制造，而且该反应也有大量有毒废盐生成。此外，昂贵的“F”供体，如AgF(例如US6087543、WO2001/096267、WO2008/073471、US2005/0096489)或CsF的使用降低了该方法的经济性。在WO2001/081274中描述了稍高的产率，但是鉴于相对便宜但体量大的氟代苯及其衍生物，昂贵的反应产物(磷腈)的成本效益也是不利的。GB2275924描述了通过CrO3催化剂在气相中由氯代苯制备氟代苯的过程，但仅具有不合适的4％工业规模。JP63111192描述了通过电氟化制备氟代苯的反应过程。该方法是耗能的并且无足够的选择性，因此在工业上是不适用的。在ElectrochimicaActa(1993)，38(4)，619-24；ElectrochimicaActa(1993)，38(8)，1123-30和ReviewsinChemicalEngineering(2003),19(4),357-385中，也对该反应进行了描述。有许多生产氯代苯的方法。在非常早期的专利出版物中，例如1907年10月5日的DE219242，例如，其描述了在Fe催化剂存在下苯的氯化。此外，1916年4月25日的US1180964描述了由苯合成氯代苯，从当前的观点来看该方法非常简单。然而，使用氯代苯作为工业上有意义的原料，用于大规模制备氟代苯在现有技术中是不得而知的。氟代苯本身作为起始原料用于许多不同核氟化芳烃。例如，在专利公开文本GB2291871中，描述了在F2存在下，利用HNO3制备多核氟化硝基芳族化合物的方法。印度的其它出版物，2002年6月15日的IN187711A1(2002年)中，描述了2,4-二硝基氟代苯的制备，其产率>90％。然而，目前尚无用于使用无水HF由卤代苯前体制备氟代苯仅形成卤化氢(也是一种销售产品)的工业上适用的方法。而且，如前所述，使用氯代苯作为工业上令人感兴趣的起始材料用于氟代苯的制造，在现有技术中是不得而知的。本专利技术的目的是克服现有技术方法的缺点，特别是提供一种更有效且节能的方法，以及更环保的方法，用来制造核氟化芳烃，并且优选核氟化氟代苯。
技术实现思路
本专利技术涉及一种用来制造氟代芳基化合物及其衍生物，特别是氟代苯及其衍生物的新方法，特别是其中如权利要求中所定义和本文进一步描述的，所述制造涉及所述化合物环境友好的生产。因此，本专利技术以出乎意料的简单和有益的方式克服了现有技术方法的缺点，并且相较于现有技术方法，特别地，本专利技术提供了更有效且节能的方法，并且本专利技术还提供了一种更环保的方法，用来制造核氟化芳族化合物，优选核氟化氟代苯。因此，在本专利技术的一个方面，本专利技术提供了使用HF由卤代苯前体制备氟代苯形成卤化氢的工业上有益的方法。此外，本专利技术提供了氯代苯作为氟代苯制造中工业上令人感兴趣的原料的有益且出乎意料的简单用途，在本专利技术之前的现有技术中氯代苯的该用途是不得而知的。催化剂：本专利技术的方法使用卤化催化剂，优选氟化催化剂，其也可以但不仅仅是所谓的路易斯酸。卤化是一种化学反应，其涉及向化合物或材料中添加一种或多种卤素。卤化的途径和化学计量取决于有机底物的结构特征和官能团，以及特定的卤素。诸如金属等无机化合物也会发生卤化反应。氟化反应是一种其中将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用来制造具有下列式(I)的氟代芳基化合物及其衍生物，优选氟代苯或氟代联苯的方法，其中，所述氟代芳基化合物可以是取代的或未取代的，/nRn-Ar-F (I)；/n其中，/nAr表示取代或未取代的单环同素环芳基，或者取代或未取代的同素环，或者含氮和/或氧的杂环双环(-Ar-)芳基残基，或者所述单环芳基和/或双环(-Ar-)芳基残基的取代或未取代的联芳基(-Ar-Ar'-)残基，其中，Ar和Ar'可以相同或不同，优选所述Ar是取代或未取代的苯基(-Ph-)、萘基或联苯基(-Ph-Ph'-)残基，更优选所述Ar是取代或未取代的苯基或联苯基残基；/nRn表示选自于由以下组成的群组中的一个或多个取代基：氢(H)、二氧化氮(NO

【技术特征摘要】
20190215 DE 102019103836.71.一种用来制造具有下列式(I)的氟代芳基化合物及其衍生物，优选氟代苯或氟代联苯的方法，其中，所述氟代芳基化合物可以是取代的或未取代的，
Rn-Ar-F(I)；
其中，
Ar表示取代或未取代的单环同素环芳基，或者取代或未取代的同素环，或者含氮和/或氧的杂环双环(-Ar-)芳基残基，或者所述单环芳基和/或双环(-Ar-)芳基残基的取代或未取代的联芳基(-Ar-Ar'-)残基，其中，Ar和Ar'可以相同或不同，优选所述Ar是取代或未取代的苯基(-Ph-)、萘基或联苯基(-Ph-Ph'-)残基，更优选所述Ar是取代或未取代的苯基或联苯基残基；
Rn表示选自于由以下组成的群组中的一个或多个取代基：氢(H)、二氧化氮(NO2)、除氟(F)以外的卤素(Hal)、取代或未取代的C1-C4烷基、取代或未取代的C1-C4烷氧基，优选二氟烷氧基或三氟烷氧基，更优选二氟甲氧基或三氟甲氧基，取代或未取代的C1-C4卤代烷基，其中，所述卤素(Hal)选自于氯(Cl)、溴(Br)或碘(I)，取代或未取代的C1-C4卤代烷氧基，其中，所述卤素(Hal)选自于氯(Cl)、溴(Br)或碘(I)；所述方法包括以下步骤：
(a)提供式(II)的化合物作为原料,
Rn-Ar-Hal(II)；
其中，Ar和Rn具有上述含义，Hal表示选自于氯(Cl)、溴(Br)或碘(I)的卤素；
(b)提供HF(氟化氢)和催化剂，优选卤化促进催化剂，更优选氟化促进催化剂；
(c)将步骤(a)的式(II)的化合物与(b)的HF和催化剂混合；
(d)将在步骤(c)中得到的混合物加入至少一个反应器中，并在其中，在所述催化剂存在下进行步骤(a)中的式(II)的化合物与HF的反应，得到含有式(I)的化合物的反应混合物；
(e)从所述反应器中取出步骤(d)中得到的所述反应混合物，得到包含式(I)的化合物的产物，优选式(I)的化合物产物；以及
(f)任选地将步骤(e)中得到的式(I)的化合物产物纯化和/或分离，得到纯化的和/或分离的式(I)的化合物。


2.根据权利要求1所述的一种用来制造具有式(I)的氟代芳基化合物及其衍生物的方法，
Rn-Ar-F(I)，如权利要求1所定义，
所述方法包括以下步骤：
(a)提供式(II)的化合物作为原料，
Rn-Ar-Hal(II)，如权利要求1所定义；
(b)提供HF(氟化氢)和催化剂，优选卤化促进催化剂，更优选氟化促进催化剂；
(c)将步骤(a)的式(II)的化合物与步骤(b)的HF和催化剂混合；
(d)将步骤(c)中获得的混合物进料到至少一个上部横向尺寸为约≤5mm或约≤4mm的连续流反应器，优选进料到至少一个微反应器，在其中在所述催化剂存在下进行步骤(a)的式(II)的化合物与HF的反应，获得含有式(I)的化合物的反应混合物；
优选在一种或多种以下条件下进料到至少一个微反应器中：
-流速：约10ml/h到至多约400l/h；
-温度：约30℃到至多约150℃；
-压力：约5巴到至多约50巴；
-停留时间：约1秒到至多约60分钟，优选约1分钟到至多约60分钟；
(e)从所述连续流反应器、优选从所述微反应器中取出步骤(d)中获得的所述反应混合物，得到包含式(I)的化合物的产物，优选式(I)的化合物产物；以及
(f)任选地将步骤(e)中获得的所述式(I)的化合物产物纯化和/或分离，得到纯化的和/或分离的式(I)的化合物。


3.根据权利要求1或2所述的一种用来制造具有式(I)的氟代芳基化合物及其衍生物的方法，其中：
(i)所述式(I)的氟代芳基化合物是具有式(Ia)的取代或未取代的苯基(-Ph-)化合物，并且其中，化合物的所述原料是具有式(IIa)的取代或未取代的苯基(-Ph-)化合物，其中，Rn和Hal独立地如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔桅龙，杜宏军，吴文挺，
申请(专利权)人：福建永晶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35