[发明专利]由有机多氯化合物制备有机氟氯化合物的方法

说明书

技术领域

本发明属于精细化工领域，具体涉及一种有机氟氯化合物的制备方法。

背景技术

从20世纪30年代氟里昂问世以来，有机氟氯化合物因其独特的物理、化学特性等而得到广泛的应用。特别是近几年来，含氟的有机化合物在农药、医药等领域的应用方兴未艾。一种有机氟氯化物的制备方法是先通过氯化反应制备氯化物，再通过与氟化剂在一定的温度下发生卤素交换反应合成目标物。传统的方法制备氟氯化合物时选择性不高，不能很好地控制氟化的深度，得到的合成物为一氟氯化合物、二氟氯化合物或多氟氯化合物的混合物，由于这些物质性质相似从而造成反应收率低，杂质多，分离困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种高选择性地制备有机氟氯化合物的方法。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

一种由有机多氯化合物制备有机氟氯化合物的方法，将有机多氯化合物与碱金属氟化剂加入极性和非极性混合溶剂中，在100～200℃下进行取代反应，制备有机氟氯化合物。

有机多氯化合物为多氯杂环类化合物、多氯芳烃类化合物或多氯烷烃类化合物，优选为多氯杂环类化合物或多氯单环芳烃类化合物。其中杂环类化合物是指含有O、N、S、P等杂原子的具有取代基或不具有取代基的环状化合物，如呋喃、噻吩、吡咯、噻唑、咪唑、吡啶、哒嗪、嘧啶、吡嗪、喹啉、异喹啉、吲哚、苯并呋喃、嘌呤等，优选吡啶或嘧啶，其取代基可以为低级烷基(C1～4)、硝基、卤素等。单环芳烃类化合物是指具有取代基或不具有取代基的苯，其中取代基可以为低级烷基(C1～4)、硝基、卤素等。综合上述所述，有机多氯化合物可以是多氯吡啶、多氯取代吡啶、多氯嘧啶、多氯苯或多氯取代苯等。本发明中对多氯有机化合物中的除氯外的其他取代基并无具体要求，当然这些取代基有可能会对多氯的取代顺序有所影响。

本发明所指的有机多氯化合物，一般指含二个及以上的氯取代基，如三个氯取代基、四个氯取代基等。有机氟氯化合物为上述有机化合物中同时含有氟取代基和氯取代基(氟取代基是通过氟取代氯而得)，根据反应进程，氟取代基的数目可以为一个、两个或两个以上。

本法中的氟化剂采用碱金属氟化剂，进一步优选选自氟化钾、氟化钠、氟化铯或氟化锂中的一种或几种。碱金属氟化剂的摩尔用量为有机多氯化合物中需取代的氯原子摩尔量的1～1.5倍。

极性和非极性混合溶剂为相互不溶或微溶极性溶剂和非极性溶剂混合而成。其中极性溶剂含氮化合物或含硫化合物，优选为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、环丁砜或N-甲基吡咯烷酮，非极性溶剂可以为C1～10的饱和脂肪烃，优选为正己烷、环己烷、辛烷。溶剂可根据反应温度的高低选择。极性溶剂的用量根据多氯化合物和氟化剂在其中的溶解度而定，其用量一般为氟化剂质量的2～6倍。非极性溶剂的用量根据氟氯化合物在二种溶剂中的分配系数而定，一般用量为极性溶剂用量的3～10倍，优选为4～8倍。本法的核心是选择二种极性完全相反且互不相溶或微溶的溶剂，所选用的极性溶剂对氟化剂及有机多氯化合物有良好的溶解性，选用的非极性溶剂对氟化剂不溶或微溶，对有机氟氯化合物有较好的溶解性。由于反应原料多氯化合物及氟化剂都溶解在极性溶剂中，氟化反应在极性溶剂中进行，而生成的目标物不断地被萃取到非极性溶剂中，从而始终使目标物在极性溶剂中的浓度处于一个较低的水平而大大地降低了其进一步反应的可能性，有效地避免了其进一步反应。

取代反应根据多氯化合物的氟化难易程度，反应温度控制在100～200℃，具体反应时间可根据常规的反应监控方法来确定，一般为2～10小时。反应过程中还可以进行适当地搅拌。

反应的后处理：反应结束后80～98％的氟氯化合物在非极性溶剂中，可通过精馏的方式得到高纯度的目标物，2～20％的氟氯化合物及付产的无机盐留在极性溶剂中，可通过蒸馏的方式将极性溶剂及氟氯化合物蒸出，用作下一批套用。

一般的制备氟氯化合物的方法，较难控制氟化的深度，得到的产品为一氟氯化合物、二氟氯化合物或多氟氯化合物的混合物。本方法采用边反应边萃取的形式在反应过程中将生成的目标物有效地保护起来，避免其进一步深度氟化，通过控制反应物比例以及按照多氯化合物的氟化顺序，有目的地使反应停留在一氟氯化合物或二氟氯化合物或多氟氯化合物阶段，从而高选择性地得到一氟氯化合物、二氟氯化合物或多氟氯化合物，大大地提高了反应的选择性、收率及产品的纯度。本发明方法可高选择性地控制氟化深度，从而有目的地控制有机多氯化合物中被氟取代的氯原子的数量，而不会使全部的氯原子被取代。本发明方法制备过程简单，选择性高，收率高，适用于大规模商品化生产。