氨氧化法制备2,4-二溴-5-氟苯腈及2,4-二溴-5-氟苯甲酸制造技术

本发明专利技术公开了一种新化合物一２，４－二溴－５－氟苯腈及其制备方法，以及由此化合物制备２，４－二溴－５－氟苯甲酸的方法。即由２，４－二溴－５－氟甲苯氨氧化制备２，４－二溴－５－氟苯腈，再经水解制备２，４－二溴－５－氟苯甲酸。本发明专利技术还公开了氨氧化法制备２，４－二溴－５－氟苯腈的高效催化剂Ｖ↓［ａ］Ｐ↓［ｂ］Ｃ↓［ｃ］Ｄ↓［ｄ］Ｅ↓［ｅ］Ｏ↓［ｘ］。该催化剂具有活性高、产品产率高、选择性好、产品纯度高、使用寿命长、工艺简单等优点。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种新化合物-2，4-二溴-5-氟苯腈和及其制备方法，以及由此化合物进而制备2，4-二溴-5-氟苯甲酸的新方法，它属于有机化学
，也属于精细有机化工
2，4-二氯-5-氟苯甲酸是合成以环丙沙星为代表的新一代氟喹喏酮类药物的重要中间体。继2，4二氯-5-氟苯甲酸之后，2，4-二溴-5-氟苯甲酸在合成该类新药上的潜在应用价值引起了人们的重视。文献报道的2，4-二溴-5-氟苯甲酸的合成方法有两种一是由2，4-二溴-5-氟甲苯经NBS溴代后，在酸中水解成醛，再由Jones reagent氧化制得(Sang J Chung，Dong H Kim.Tetrahedron，1995，51(46)12549)；另一种是在催化剂作用下，由分子氧将2，4-二溴-5-氟甲苯直接氧化而得(王树良，戴桂元，史达清.应用化学，1996，13(2)41)。第一种方法所用试剂昂贵，收率很低，仅适于实验室研究；第二种方法需采用冰醋酸作溶剂，在接近回流的温度下反应，工业化会面临设备腐蚀等难题。本专利技术的目的是提供一种新化合物-2，4-二溴-5-氟苯腈及其制备方法，以及由此化合物进而制备2，4-二溴-5-氟苯甲酸的方法。为实现上述目的，本专利技术所采取的技术措施如下一种分子式为C7H2Br2FN、分子量278.90新的化合物-2，4-二溴-5-氟苯腈，其结构式为 其制备方法如下将2，4-二溴-5-氟甲苯在催化剂VaPbCcDdEcOx的作用下经氨氧化反应一步得到2，4-二溴-5-氟苯腈。本专利技术的技术核心是氨氧化反应过程和氨氧化催化剂。根据本专利技术的技术方案，氨氧化反应的最佳工艺条件如下反应温度623～723K，空气与2，4-二溴-5-氟甲苯的摩尔比为8～60，氨气与2，4-二溴-5-氟甲苯的摩尔比2～12，催化剂负荷30～100g/(kgcat·h)。根据本专利技术的技术方案，所述的催化剂以硅胶作为载体，以钒、磷为主催化剂，钛、铬、钼、铋，锰、铜、锌、锡，铁、镍、钴、硼、钾、锂、镁等为助催化剂的多组分催化剂，其组成为VaPbCcDdEeOx其中的C为钛、铬、钼或铋，D＝锰、铜、锌或锡，E＝铁、镍、钴、硼、钾、锂或镁；a＝1；b＝0.3～3.5；c＝0～1.5；d＝0～1.5；e＝0～1.2；x则根据各元素的含量而定。活性组分元素重量含量在3～40％，最好范围为5～30％。载体为微球硅胶，微球直径范围为125～450μm。将得到的2，4-二溴-5-氟苯腈在在50～75％H2SO4中水解反应2～15h，可得到2，4-二溴-5-氟苯甲酸。硅胶是工业催化剂中常用的载体。载体硅胶可以提供催化反应的有效比表面积和孔结构，并可以提高催化剂的机械强度和热稳定性。催化剂的制备采用浸渍法将催化剂的有效成分分别溶解、混合，再与载体硅胶充分搅拌混合后，静置陈化，然后在合适的温度下活化一定的时间。活化温度一般在673～973K之间，最好温度范围为723～873K。活化时间一般为2～20小时，最好活化时间范围为3～10小时。制备催化剂时，各组分可用该元素的氧化物、盐或碱等。例如钒可以用V2O5或NH4VO3等，磷可以用H3PO4、(NH4)3PO4、(NH4)2HPO4、(NH4)H2PO4或P2O5等，钛可以用TiCl4、Ti2(C2O4)3等，铬可以用CrCl3、Cr(NO3)3·9H2O、Cr2O3、CrO3或(NH4)2Cr2O7等，钼可以用MoO3、(NH4)6Mo7O24等，铋可以用Bi(NO3)3，锰可以用MnCl2、MnC2O4或Mn(NO3)2等，铜可以用CuCl2或Cu(NO3)2等，锌可用ZnO、ZnCl2、Zn(NO3)2等，锡可以用SnCl2或SnCl4等，铁可以用FeCl3、Fe2O3、Fe3O4、Fe(NO3)3·9H2O、Fe(OAc)2、Fe(C2O4)·2H2O或Fe2(C2O4)3·6H2O等，镍可以用NiCl2·6H2O或Ni(NO3)·6H2O等，钴可以用Co(OAc)2、Co(NO3)2·6H2O、Co3O4或CoCl2等，硼可以用H3BO3，钾可以用KOH、KCl、KNO3、K2CO3或K2C2O4等，锂可以用Li2O、LiCl、LiNO3或Li2CO3等，镁可以用MgO、MgCl2或Mg(NO3)2等。本专利技术有以下技术特点和优点1.为国内外首次提出经氨氧化法制备2，4-二溴-5-氟苯腈进而水解制备2，4-二溴-5-氟苯甲酸的方法。2.采用氨氧化法和使用本专利技术公开的催化剂，具有工艺路线简捷、可连续进行、生产能力强、对环境友好等优点。3.采用本专利技术公开的方法，使工业化生产2，4-二溴-5-氟苯甲酸容易实现，此外，废硫酸和氨氧化反应的尾气中和，既减少污染，又副产硫酸铵。下面结合实施例，对本专利技术技术作进一步详述。实施例1将7.693克H2C2O4·2H2O在85℃下溶于30mL蒸馏水中，然后分别加入4.706克85％浓磷酸、3.701克V2O5，待形成均一溶液后，将溶液迅速倒入30(φ125～425μm)中。搅拌均匀，干燥后，在马福炉中逐步升温到580℃，保温12小时。自然冷却后，装瓶待用。催化剂的组成为V1P1O4.8/SiO2催化剂的活性组分重量含量为10％。在内径为30mm的石英管固定床反应器中装填15g上述固体催化剂，在最佳反应条件(反应温度673K、空气比30、氨气比6、空速150h-1)下，2，4-二溴-5-氟甲苯的转化率为98.9％，2，4-二溴-5-氟苯腈的产率为63.5％，2，4-二溴-5-氟甲苯的选择性为64.2％。气相色谱分析产品纯度为98.7％。实施例2-9催化剂组成不同，工艺条件同实施例1，结果见后表。实施例10将4.2826克H2C2O4·2H2O在85℃下溶于30mL蒸馏水中，然后分别加入4.6984克85％浓磷酸、2.0595克V2O5、2.7188克Cr(NO3)3·9H2O、2.0263克50％Mn(NO3)3·9H2O和1.8299克Fe(NO3)3·9H2O，待形成均一溶液后，将溶液迅速倒入30克硅胶(φ125～425μm)中。搅拌均匀，干燥后，在马福炉中逐步升温到580℃，保温12小时。自然冷却后，待用。催化剂的组成为V1P1.8Cr0.3Mn0.25Fe0.2O8.1/SiO2催化剂的活性组分重量含量为10％。将15g催化剂装入内径30mm石英管固定床反应器中，反应原料混合气通过催化剂床层反应。反应原料混合气的组成为2，4-二溴-5-氟甲苯∶氨气∶空气＝1∶6.5∶25，反应温度为673K，催化剂的负荷为50g/(kgcat·h)。2，4-二溴-5-氟甲苯的转化率98.9％，2，4-二溴-5-氟苯腈的摩尔产率81.5％，选择性82.4％，产品纯度98.9％。实施例11-12催化剂组成不同，工艺条件同实施例10，结果见后表。 实施例13在50mL三口瓶中加入2.79g(0.01mol)2，4-二溴-5-氟苯腈，30mL70％浓H2SO4，在65℃反应6h后，倾入100mL冷水中，得到大量白色固体，过滤、干燥，得2，4-二溴-5-氟苯甲酸2.72g，产率91.3％。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分子式为Ｃ↓［７］Ｈ↓［２］Ｂｒ↓［２］ＦＮ、分子量２７８．９０新的化合物－２，４－二溴－５－氟苯腈，其结构式为：＊＊＊。

【技术特征摘要】
1.一种分子式为C7H2Br2FN、分子量278.90新的化合物—2，4-二溴-5-氟苯腈，其结构式为2.一种制备权利要求1所述的方法，其特征在于将2，4-二溴-5-氟甲苯在催化剂VaPbCcDdEeOx/SiO2的作用下经氨氧化反应一步得到2，4-二溴-5-氟苯腈。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于氨氧化反应的条件如下为反应温度623～723K，空气与2，4-二溴-5-氟甲苯的摩尔比为8～60，氨气与2，4-二溴-5-氟甲苯的摩尔比2～12。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述的催化...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄驰，郑穹，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]