有機(jī)中間體3-[2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基]苯甲酸的合成

程曉燕 李永祥 李京海 王中洋 袁軍

（中北大學(xué)化工與環(huán)境學(xué)院,山西 太原 030051）

有機(jī)中間體3-[2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基]苯甲酸的合成

程曉燕 李永祥 李京海 王中洋 袁軍

（中北大學(xué)化工與環(huán)境學(xué)院,山西 太原 030051）

以間羥基苯甲酸和3, 4-二氯三氟甲苯為原料 ，考察了堿、反應(yīng)時(shí)間、脫水劑和溶劑對(duì)合成3-[2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基]苯甲酸的影響。最終總收率可達(dá)82.7%，為進(jìn)一步的研究和生產(chǎn)提供了理論依據(jù)。

除草劑 3-[2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基]苯甲酸 合成 烏爾曼反應(yīng)

引言

3-[2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基]苯甲酸是合成除草劑的一個(gè)重要中間體[1]，由它可以合成出三氟羧草醚(Aeifluoffen)、氟磺胺草醚[2](Fomesafen)、乳氟禾草靈(lactofen)等。上世紀(jì)80年代末又相繼成功開發(fā)了乙羧氟草醚(Fluoroglycofen-ethyl)和氯氟醚乙酯(Ethoxyfen-ethyl)等幾個(gè)新品種[3,4]。因此，該中間體的合成工藝制約著上述幾種除草劑的生產(chǎn)。

常規(guī)合成3-[2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基]苯甲酸的方法是烏爾曼反應(yīng)[5,6]，以KOH作堿，以銅粉或銅鹽作催化劑，二甲基亞砜為溶劑，由間羥基苯甲酸和3, 4-二氯三氟甲苯為原料進(jìn)行如下反應(yīng)：

（1）成鹽

（2）縮合

（3）酸化

這種體系的反應(yīng)通常需要140℃以上高溫、30h以上反應(yīng)時(shí)間才能夠保證中等以上的產(chǎn)率，而在這樣長(zhǎng)時(shí)間的高溫、強(qiáng)堿條件下會(huì)產(chǎn)生較多副產(chǎn)物，同時(shí)反應(yīng)液黏度較大，給產(chǎn)物分離造成困難、成本高、效率低。為了克服常規(guī)烏爾曼縮合反應(yīng)溫度高、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、副反應(yīng)多、后處理困難等不足，現(xiàn)設(shè)計(jì)了一系列的合成路線，對(duì)反應(yīng)的堿、脫水劑及時(shí)間進(jìn)行了研究，得到一種簡(jiǎn)單、方便、高效合成該中間體方法。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

四口圓底燒瓶，分水器，機(jī)械攪拌，溫控加熱器，溫度計(jì)。

間羥基苯甲酸，3，4-二氯三氟甲苯，二甲基亞砜（AR），氫氧化鉀（AR），氫氧化鈉(AR)，碳酸鈉(AR)，碳酸鉀(AR)，苯(AR)，甲苯(AR)，對(duì)二甲苯(AR)。

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

1.2.1 成鹽

組裝反應(yīng)裝置：500ml四口圓底燒瓶，機(jī)械攪拌，溫控加熱器，配置冷凝管，向四口瓶中加入間羥基苯甲酸27.6g(0.2mol)，82%氫氧化鉀27.32g(0.4mol)，二甲基亞砜200mL。

打開加熱及攪拌裝置，升溫至100℃，攪拌512r·min-1，使原料在該條件下充分反應(yīng)4h。

1.2.2 縮合

首先，降溫至90℃。向四口瓶中加入35ml甲苯，溫度升高到130～135℃，共沸回流脫水反應(yīng)1～2h，分水器中水含量為3～5ml。然后，停止加熱，冷卻至90℃，加入無水碳酸鉀10.5g，3,4-二氯三氟甲苯30.55g(0.21mol)，升溫至138℃～140℃，保溫反應(yīng)12h，TLC跟蹤反應(yīng)進(jìn)程，原料間羥基苯甲酸消失后，停止加熱。

1.2.3 酸化

體系冷卻到80℃時(shí)，緩慢滴加30%鹽酸，調(diào)節(jié)pH 1～1.5，此時(shí)有固體析出，抽濾，濾餅用水洗滌，過濾3次，合并濾液，得到大量懸浮物為粗產(chǎn)品。濾液中有機(jī)相先通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀除去低沸點(diǎn)溶劑甲苯，再通過減壓蒸餾去除較高沸點(diǎn)溶劑二甲基亞砜。粗產(chǎn)物用V(甲醇):V(乙醇)=1:20重結(jié)晶，得到灰白色的晶體3-[2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基]苯甲酸，干燥，稱重得53.88g產(chǎn)物，收率85.12%，熔點(diǎn)123℃～125℃(文獻(xiàn)值124℃～125℃)。

2 結(jié)果與討論

2.1 堿對(duì)反應(yīng)的影響

氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋇作為反應(yīng)的堿，均在一定范圍內(nèi)，隨反應(yīng)時(shí)間的增加使產(chǎn)物收率增加，但是氫氧化鋇作堿時(shí)，產(chǎn)率整體明顯偏低，因此不予選用。對(duì)于氫氧化鈉、氫氧化鉀作堿對(duì)最終產(chǎn)率影響不大，但是氫氧化鈉的市場(chǎng)價(jià)格低于氫氧化鉀，因此，優(yōu)先選用氫氧化鈉作為該反應(yīng)的堿。

2.2 反應(yīng)時(shí)間對(duì)反應(yīng)的影響

由圖1可知，氫氧化鈉可以有效的降低反應(yīng)溫度，在保證同樣產(chǎn)率的同時(shí)，也使反應(yīng)液顏色明顯變淺，利于產(chǎn)物的后處理。因此，認(rèn)為氫氧化鈉與氫氧化鉀同樣為該反應(yīng)的有效堿，最終選定氫氧化鈉為該反應(yīng)的堿。

2.3 脫水劑[3,7,8]對(duì)反應(yīng)的影響

選擇了沸點(diǎn)依次升高的這幾種脫水劑：苯，甲苯，對(duì)二甲苯；所選用的堿是氫氧化鈉，縛酸劑為碳酸鈉。

通過圖2可以得出，苯，對(duì)二甲苯為脫水劑時(shí)的產(chǎn)率比較低且相對(duì)不穩(wěn)定；甲苯為脫水劑時(shí)，產(chǎn)率比以上二者高。因此，最終選定甲苯為反應(yīng)的最佳脫水劑。

2.4 溶劑對(duì)反應(yīng)的影響

從表2可以看出，用二甲基亞砜作溶劑比其他有機(jī)溶劑所得產(chǎn)物收率較高，而且產(chǎn)物中目標(biāo)產(chǎn)物純度較高。因此，二甲基亞砜為該反應(yīng)的最佳溶劑。

3 結(jié)論

探索出了一種簡(jiǎn)單方便、高效率合成3-[2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基]苯甲酸類化合物的方法。此方法是對(duì)烏爾曼反應(yīng)的改進(jìn)。其特點(diǎn)是，通過使用氫氧化鈉在反應(yīng)中起堿和助催化劑作用，同時(shí)濃度為0.40mol·l-1，能夠達(dá)到與使用氫氧化鉀的同樣效果，降低了生產(chǎn)成本；選用甲苯為脫水劑，能夠降低烏爾曼反應(yīng)的溫度，在溫和條件下合成3-[2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基]苯甲酸類化合物，副產(chǎn)物極少，最重要的是反應(yīng)液黏度降低，后處理簡(jiǎn)單，從而使產(chǎn)率有所提高。

本方法適合于實(shí)驗(yàn)室批量制備以及推廣應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。

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[2]張梅鳳,唐永軍,劉偉等. 新型除草劑雙氟磺草胺的研究[J].農(nóng)藥研究,2011,7:28～30.

[3]張海濱,沈書群,田昌明等.有機(jī)中間體3-[2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基]苯甲酸的合成改進(jìn)[J].安徽化工.2006，141(3):43～44.

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[5]Ullmann F. [J]. Chem.Ber., 1903, 36: 2382-2388.

[6]Creason S C, et al.[J].J. Org. Chem., 1972, 37::4404446.

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Sythesis of Oganic Intermediates of 3-[2-chlorine 4-(three fluorine methyl)benzene oxygen radicals]Benzoic Acid

Xiaoyan Cheng, Yongxiang Li*,Jinghai Li, ZhongyangWang, Jun Yuan
(Dept. of Chemical Engineering and Enviroment, North University of China, TaiYuan, 030051）

3-[2-chlorine 4- (three fluorine methyl) benzene oxygen radicals]benzoic acid can be readily prepared by m-hydroxybenzoic acid and 3, 4-2 chlorine three fluorine toluene. Influences of various bases, alkali, reaction time, dehydrant and organic solvents were discussed. In the end,this step gets the yield of 82.7%,provides theory basis for further research and production.

herbicides; 3-[2-chlorine 4- (three fluorine methyl) benzene oxygen radicals]benzoic acid; synthesis; Ullmann reaction

O624.2

A

T1672-8114(2013)01-039-03

程曉燕(1986—)，女，碩士研究生，從事含能材料及精細(xì)化學(xué)品的合成