阅读说明：本技术 一种工业化生产五氟苯酚的方法 (Method for industrially producing pentafluorophenol ) 是由 姜丽媛 于 2020-05-08 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种工业化生产五氟苯酚的方法,本发明以五氟苯为原料,先在有机溶剂中用固体超强碱试剂攫取苯环氢,然后在过渡金属盐催化剂作用下,加入过氧化氢进行反应,最终得到目标产物五氟苯酚,工艺简单,分离收率达到94％以上(以五氟苯计),产品含量大于99.2％,极大地降低了合成成本,适合于工业化规模生产。本发明通过采用固体超强碱代替常规无机碱,避免了常规无机碱溶液对设备的腐蚀,降低了对设备材质的要求,且产物易于分离,操作简便,有利于工业化生产。(The invention discloses a method for industrially producing pentafluorophenol, which takes pentafluorophenol as a raw material, snacks benzene ring hydrogen by using a solid super-strong base reagent in an organic solvent, and then adds hydrogen peroxide for reaction under the action of a transition metal salt catalyst to finally obtain a target product pentafluorophenol, wherein the process is simple, the separation yield reaches more than 94 percent (calculated by the pentafluorophenol), the product content is more than 99.2 percent, the synthesis cost is greatly reduced, and the method is suitable for industrial mass production. The invention adopts solid super base to replace conventional inorganic base, avoids the corrosion of the conventional inorganic base solution to equipment, reduces the requirement on equipment material, has easy separation of products and simple and convenient operation, and is beneficial to industrial production.)

一种工业化生产五氟苯酚的方法

技术领域

本发明属于药物中间体领域，具体涉及一种工业化生产五氟苯酚的方法。

背景技术

五氟苯酚，全名2，3，4，5，6-五氟苯酚，英文名2，3，4，5，6-pentafluorophenol，分子式是C6HF5O，分子量为222.15，CAS登记号为[771-61-9]，为白色固体，密度1.757g/ml，熔点35℃，沸点143℃，闪点72℃。

五氟苯酚主要用作医药、液晶材料中间体，如用于制备多肽合成的五氟苯基活性酯，后者能促进肽键的形成，且几乎没有副反应。活化羧基作为氨基酸保护基的烷基酯，形成肽键的反应速率非常慢。而苯酯有较高的反应活性。如果苯环上有电负性强的取代基时，胺解的速速将和酸酐胺解的速度差不多。因为肽键形成最重要的一个要求是反应高效而没有副反应，所以五氟代苯酚酯在多肽合成得到了广泛应用。五氟代苯酚酯既可以用于多肽的固相合成，也可以用于液相合成。例如炔丙基五氟代苯酚碳酸酯可以有效地应用到多肽的合成。

五氟苯酚作为TFT液晶材料中间体，五氟苯酚特别适用于多氟类单体液晶材料的制备，多氟类单体液晶材料与低粘度和高介电各向异性向列型液晶材料混合使用后，可以增大分子的偶极距，减少响应时间，改善液晶材料的显示性能，提高清晰度，对生产高性能液晶材料具有重要的意义。

五氟苯酚的合成路线大体上有如下几种：

1、六氟苯碱性水解：

六氟苯在碱(氢氧化钠、氢氧化钾、氨等)作用下，生成五氟苯酚盐，后者水解，得到五氟苯。

2、五氟溴苯碱性水解

中国专利CN102887817A公开了五氟溴苯在铜盐催化下，于氢氧化钠等碱的水溶液中，高温高压反应，最后酸化得到五氟苯酚。

3、五氟苯硼酸氧化

将五氟苯硼酸用双氧水等过氧化物进行氧化、水解，得到五氟苯酚，五氟苯硼酸的制备方法一般是五氟溴苯的格氏试剂(或者五氟苯基锂)与硼酸酯(常见的是硼酸三甲酯、硼酸三正丁酯、硼酸三异丙酯等)反应，得到五氟苯基硼酸二酯，后者酸性水解得到五氟苯硼酸。

4、五氟苯酚氧化法

中国专利CN104761436A中公开了一种以以五氟苯为原料，先在有机溶剂中用碱性试剂攫取苯环氢，然后在过渡金属盐催化剂作用下，通入氧气进行反应，最终得到目标产物五氟苯酚，工艺简单，分离收率达到80％以上(以五氟苯计)，产品含量大于99.5％，极大地降低了合成成本，适合于工业化规模生产。

上述几条反应路线中，第一条路线的原料六氟苯价格昂贵，生产成本较高，第二、三条路线的起始原料为五氟溴苯，价格也比较高，且第二条路线需要高温高压反应条件，而第三条路线则需要进行格氏反应或丁基锂反应，还要用到过氧化物进行氧化，反应条件苛刻，生产安全性差。虽然，第四条路线采用五氟苯为原料降低了成本，但所使用的碱性试剂腐蚀性强，对设备要求高，且会产生大量的含盐废水，环保压力大。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种工业化生产五氟苯酚的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种工业化生产五氟苯酚的方法，将五氟苯溶于有机溶剂中，然后-10～150℃下加入固体超强碱试剂，升温回流1～10h，然后加入催化剂，加入一定量的双氧水继续升温回流进行催化氧化反应，待反应完全，过滤除去固体超强碱，分层，水相用有机溶剂萃取，合并有机相，干燥，浓缩，蒸馏，得到五氟苯酚产品。

进一步的，所述固体超强碱，包括50wt％～80wt％的主组分和20wt％～50wt％的修饰组分，其特征在于，所述主组分是镁镧二元复合氧化物，所述修饰组分是选自氢氧化钾、硝酸钾、氟化钾或氢氧化钠中的至少一种；所述镁镧二元复合氧化物中含有60wt％-90wt％的氧化镁和10wt％-40wt％的氧化镧。

所述的固体超强碱的制备方法如下：

1)按照镁、镧元素的摩尔比为1∶1～4∶1的比例称取易溶于水的镁盐与镧盐溶于水中，配成溶液，搅拌下加入无机碱溶液，然后使反应体系的pH值在10-14之间，持续搅拌1～6h；

2)反应完毕后，将上述混合液分离，将滤渣干燥，研磨，再于焙烧炉中于650～900℃下焙烧2～12h，得到镁镧复合氧化物；

3)分别称取50wt％～80wt％的镁镧复合氧化物和20wt％～50wt％的修饰组分，置于研钵中，加水研磨，烘干，最后将其置于焙烧炉中于N2或惰性气体氛围下升温至450℃～900℃后焙烧3h～12h，即得。

其中，所述修饰组分是选自氢氧化钾、硝酸钾、氟化钾或氢氧化钠中的至少一种。

进一步的，所述固体超强碱加入量为五氟苯的质量的10％～50％，优选为20％～30％。

进一步的，升温回流进行催化氧化反应的时间为2～5h。

进一步的，所述有机溶剂选自以下溶剂中的一种或几种：醚类，如乙醚，甲基叔丁基醚，异丙醚，丁醚，四氢呋喃，二氧六环，乙二醇二甲醚，苯甲醚，苯乙醚，环戊基甲醚及2-甲基四氢呋喃；芳香烃，如苯，甲苯，三氟甲苯，乙苯，异丙苯，二甲苯，三甲苯，氯苯及二氯甲苯；脂肪烃，如正戊烷、正己烷、正庚烷、正辛烷；脂环烃类，如环戊烷、环己烷、环庚烷、甲基环己烷；高极性溶剂如N-甲基吡咯烷酮，N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺及二甲亚砜。

进一步的，所述五氟苯与有机溶剂的质量比为1:5～1:20；优选为1:5～1:8。

进一步的，所述催化剂采用过渡金属或过渡金属盐，所述过渡金属选自以下一种或几种：镍、钴、铁、钼、铬、铜、锰、锌、铑、钌；所述过渡金属盐选用以下一种或几种：硫酸盐，磷酸盐，盐酸盐，氢溴酸盐、乙酸盐，丙酸盐，甲磺酸盐，对甲苯磺酸盐，二氟醋酸盐及三氟醋酸盐。

进一步的，所述催化剂选用过渡金属盐，所述过渡金属盐选用：乙酸盐及三氟醋酸盐。

进一步的，所述催化剂的用量为五氟苯重量的0.01～10％，优选0.1～5％。

进一步的，所述双氧水的浓度为30％～50％，双氧水的用量为五氟苯摩尔量的1.5～5倍，优选2～3倍。

本发明有益效果：

1)本发明以五氟苯为原料，先在有机溶剂中用固体超强碱试剂攫取苯环氢，然后在过渡金属盐催化剂作用下，加入过氧化氢进行反应，最终得到目标产物五氟苯酚，工艺简单，分离收率达到94％以上(以五氟苯计)，产品含量大于99.2％，极大地降低了合成成本，适合于工业化规模生产。

2)通过采用固体超强碱代替常规无机碱，避免了常规无机碱溶液对设备的腐蚀，降低了对设备材质的要求，且产物易于分离，操作简便，有利于工业化生产。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

【实施例1】

1)称取4.949克Mg(NO3)2·6H2O及2.096克La(NO3)3溶于25mL水中，配成溶液，搅拌下加入2.806克KOH和1.797克K2CO3溶于26mL水中配成的无机碱溶液滴加至pH值在10-14之间，持续搅拌1～6h；

2)反应完毕后，将混合液移入晶化釜中，于100℃晶化16h；将晶化产物离心分离，干燥，再于焙烧炉中，由室温以10℃/min升至650℃，并在650℃保持3h，得到镁镧复合氧化物；

3)分别称取0.171克氢氧化钾和0.855克上述制得的镁镧二元复合氧化物载体，置于研钵中，加水研磨，烘干，再研磨，最后将其置于焙烧炉中于N2氛围下以升温速率为5℃/min升温至500℃后焙烧4h，即制得超强碱I。

【实施例2】

1)称取4.949克Mg(NO3)2·6H2O及2.096克La(NO3)3溶于25mL水中，配成溶液，搅拌下加入2.806克KOH和1.797克K2CO3溶于26mL水中配成的无机碱溶液滴加至pH值在10-14之间，持续搅拌1～6h；

2)反应完毕后，将混合液移入晶化釜中，于100℃晶化16h；将晶化产物离心分离，干燥，再于焙烧炉中，由室温以10℃/min升至650℃，并在650℃保持3h，得到镁镧复合氧化物；

3)分别称取0.184克氟化钾和0.569克由实施例1制得的镁镧二元复合氧化物，置于研钵中，加水研磨，烘干，再研磨，最后将其置于焙烧炉中于N2氛围下以升温速率为5℃/min升温至500℃后焙烧4h，即制得固体超强碱II。

【实施例3】

将16.8克(0.1mol)五氟苯溶于150ml甲苯，然后室温下下加入3.2g实施例1制备的固体超强碱I，升温回流3h，然后加入2.1g三氟醋酸锌催化剂，加入一定量的双氧水继续升温回流进行催化氧化反应，待反应完全，过滤除去催化剂，分层，水相用乙酸乙酯萃取，合并有机相，干燥，浓缩，蒸馏，得到五氟苯酚产品17.4克，GC含量99.5％，收率94.1％。

【实施例4】

将16.8克(0.1mol)五氟苯溶于150ml二氧六环，然后室温下下加入2.2g实施例2制备的固体超强碱II，升温回流3h，然后加入1.8g乙酸钴催化剂，加入一定量的双氧水继续升温回流进行催化氧化反应，待反应完全，过滤除去催化剂，分层，水相用乙酸乙酯萃取，合并有机相，干燥，浓缩，蒸馏，得到五氟苯酚产品17.6克，GC含量99.2％，收率94.9％。

上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。