一种含环己基的侧向邻二氟苯类液晶化合物的制备方法与流程

1.本发明涉及液晶化合物合成技术领域，尤其涉及一种含环己基的侧向邻二氟苯类液晶化合物的制备方法。


背景技术：

2.自从20世纪70年代液晶材料应用于光电显示以来，新液晶化合物的合成有了飞速发展。液晶化合物通常要求具有低粘度、良好的混溶性、高电阻率、化学性质稳定、热稳定性和光稳定性好，同时要具有较宽的向列相温度和适当的光学、电学各向异性。在实际应用中通常需要将多种不同单一液晶化合物按照一定比例混合以达到液晶显示的要求，因此，对于具有某些优良性能液晶化合物的研究开发具有十分重要的意义。
3.含氟液晶化合物因其低粘度、高电荷保持率、与其他液晶化合物混溶性好等优点，近年来越来越受到人们的重视。g.w.gray等利用1,4-取代-2,3-二氟苯合成了一系列侧向邻二氟取代的负介电各向异性液晶化合物，2,3-二氟苯类液晶化合物是一类重要的液晶化合物，此类化合物的结构式如化合物1所示。化合物1制备方法目前最常用的制备方法如下所示：r1基(双)环己基甲醇与对甲苯磺酰氯酯化得化合物4，化合物4与2,3-二氟苯酚反应后，经过硼酸化、氧化和醚化反应，得化合物1。
[0004][0005]
上述制备过程繁琐，且反应过程中需要用到对环境危害较大的磺酰氯类化合物，同时反应路线为串联过程，导致最终产物的收率较低，且在最终的提纯过程中会用到易燃易爆的石油醚，对安全操作带来较大的隐患。因此，需要研发一种操作简单、安全性高，且产品收率和纯度较高的2,3-二氟苯类液晶化合物的合成方法。


技术实现要素：

[0006]
针对现有合成2,3-二氟苯类液晶化合物的方法存在的操作繁琐、后处理复杂及产品收率、纯度低的问题，本发明提供一种含环己基的侧向邻二氟苯类液晶化合物的制备方法。
[0007]
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案包括如下步骤：
[0008]
将式(ⅱ)所示的环己基甲醇类化合物与2,3-二氟-4-烷氧基苯酚进行 mitsunobu反应，得式(i)所示的化合物；
[0009][0010]
其中，r为c1-c5的直链烷烃，n为0或1。
[0011]
相对于现有技术，本发明以式(ⅱ)所示的环己基甲醇类化合物和2,3-二氟-4-烷氧基苯酚为原料，通过mitsunobu反应制备得到了含环己基的侧向邻二氟苯类液晶化合物，反应原料易得，操作简单，同时，合成路线中不使用对环境和人体危害较大的磺酰氯类化合物，操作安全性高，避免了卤化物的使用，从而避免了卤素离子对液晶化合物性能的影响。本发明提供的含环己基的侧向邻二氟苯类液晶化合物的制备方法具有产品收率高，成本低，操作安全，工艺实用性强，经济效益好等优点，易于实现工业化生产。
[0012]
优选的，含环己基的侧向邻二氟苯类液晶化合物的制备方法具体包括如下步骤：
[0013]
将式(ⅱ)所示的环己基甲醇类化合物、2,3-二氟-4-烷氧基苯酚和含氮磷试剂溶于四氢呋喃中，在-10℃～0℃依次加入偶氮二甲酰胺类试剂和二醋酸碘苯的四氢呋喃溶液，反应1h～2h，得式(i)所示的化合物。
[0014]
发明人在研发过程中发现若采用常规的mitsunobu反应制备式(i)所示的化合物，即在三苯基膦和偶氮二羧酸二乙酯的条件下合成，反应产物中存在未反应的三苯基膦试剂和副产物三苯基氧膦，很难通过后处理去除，同时，反应时间较长，反应过程中使用的偶氮二羧酸二乙酯也会生成肼二甲酸酯，也很难从产物中除去，且产物收率较低。
[0015]
发明人经过创造性思维发现，在mitsunobu反应中引入含氮膦试剂和偶氮二甲酰胺类试剂，反应完成后仅通过酸性水溶液的简单水洗就可以除去反应过程中未反应的含氮膦试剂和偶氮二甲酰胺类试剂以及副产物，从而方便地完成后处理过程，提高产品的纯度；同时，反应中加入二醋酸碘苯，能够催化 mitsunobu反应快速进行，降低副反应的发生，从而提高产物的收率。本发明提供的含环己基的侧向邻二氟苯类液晶化合物的制备方法，操作简单，产品收率可达90％以上，纯度可达99.5％以上，且反应后处理简单，便于实现工业化规模生产。
[0016]
优选的，所述偶氮二甲酰胺类试剂为n,n,n',n'-四甲基偶氮二甲酰胺、四异丙基偶氮二甲酰胺或偶氮二甲酰二哌啶中至少一种。
[0017]
优选的，所述含氮膦试剂为三(二甲胺基)膦、4-(二甲氨基)三苯基膦或二苯基-2-吡啶膦中至少一种。
[0018]
优选的，所述式(ⅱ)所示的环己基甲醇类化合物、2,3-二氟-4-烷氧基苯酚、含氮膦试剂、偶氮二甲酰胺类化合物和二醋酸碘苯的摩尔比为 1:1:1.1～1.3:0.1:1.0～1.5。
[0019]
优选的，所述偶氮二甲酰胺类化合物和二醋酸碘苯的四氢呋喃溶液中偶氮二甲酰胺类化合物与四氢呋喃的质量体积比为1:3，所述二醋酸碘苯与四氢呋喃的质量体积比为1:3，其中，质量单位是克，体积单位是毫升。
[0020]
优选的，所述2,3-二氟-4-烷氧基苯酚与四氢呋喃的质量体积比为1:8～10，其中，体积的单位是毫升，质量的单位是克。
[0021]
本发明提供的含环己基的侧向邻二氟苯类液晶化合物的制备方法，所使用的溶剂较为环保，操作易控，反应条件温和，危险因素较少，且目标产物的收率可达90％以上，经济效益好，有较高的推广应用价值。
[0022]
优选的，含环己基的侧向邻二氟苯类液晶化合物的制备方法具体包括如下步骤，反应过程如下所示：
[0023]
步骤a、将式(iii)所示的环己基甲酸类化合物经还原反应制备得到式 (ⅱ)所示的环己基甲醇类化合物；
[0024]
步骤b、将式(ⅱ)所示的环己基甲醇类化合物与式(ⅳ)所示的2,3-二氟-4-烷氧基苯酚，在含氮磷试剂、偶氮二甲酰胺类试剂和二醋酸碘苯存在的条件下进行mitsunobu反应，得式(i)所示的化合物。具体反应方程式如下所示：
[0025][0026]
优选的，所述式(ⅱ)所示的环己基甲醇类化合物是由式(iii)所示的环己基甲酸类化合物经还原反应制备得到；
[0027][0028]
优选的，所述式(ⅱ)所示的环己基甲醇类化合物的制备方法具体包括如下步骤：将式(iii)所示的环己基甲酸类化合物溶于第一有机溶剂中，于0℃～30℃加入还原剂，反应1h～4h，得式(ⅱ)所示的环己基甲醇类化合物。
[0029]
式(iii)所示的环己基甲酸类化合物原料易得，成本较低，由其通过简单的还原反应制备得到式(ⅱ)所示的环己基甲醇类化合物，可以有效降低生产成本。
[0030]
优选的，所述还原剂为氢化铝锂、二异丁基氢化铝或双(2-甲氧基乙氧基) 氢化铝钠中至少一种。
[0031]
优选的，所述第一有机溶剂为四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、甲基叔丁基醚、环己烷或甲苯中至少一种。
[0032]
优选的，所述式(iii)所示的环己基甲酸类化合物与还原剂的摩尔比为 1:1～1.2。
[0033]
优选的，所述第一有机溶剂与式(iii)所示的环己基甲酸类化合物的体积质量比为5～7:1，其中，体积的单位是毫升，质量的单位是克。
[0034]
优选的，还原反应1h～4h后，用氢氧化钠溶液淬灭反应，用甲苯萃取，合并有机相，依次用水洗涤，无水硫酸钠干燥，减压蒸馏脱除溶剂，得环己基甲醇类化合物粗品，然后用乙酸乙酯和正庚烷的混合溶液溶解环己基甲醇类化合物粗品，过硅胶柱，浓缩，得环己基甲醇类化合物产品。
[0035]
优选的，所述乙酸乙酯和正庚烷的体积比为1:4。
[0036]
采用优选的反应条件，如反应温度、还原剂、溶剂以及还原剂的加入量等，有利于提高原料的利用率，降低副反应的发生，从而提高环己基甲醇类化合物的收率和纯度，使收率达90％以上，纯度可达99.5％以上，进而有利于提高含环己基的侧向邻二氟苯类液晶化合物的收率和纯度。
[0037]
优选的，所述2,3-二氟-4-烷氧基苯酚与环己基甲醇类化合物的反应结束后具体包括如下后处理步骤：
[0038]
将所述环己基甲醇类化合物和2,3-二氟-4-烷氧基苯酚反应结束后的反应液在酸性水溶液中水解，萃取，水洗，干燥，浓缩，得到式(i)所示的化合物。
[0039]
可选的，所述酸性水溶液为乙酸水溶液。
[0040]
优选的，所述乙酸水溶液为体积比为1:3的乙酸与水的混合溶液。
[0041]
优选的，所述乙酸水溶液中ch3cooh与含氮磷试剂的摩尔比为1:1。
[0042]
本发明提供了一种操作简单、反应快速、安全性较高的含环己基的侧向邻二氟苯类液晶化合物的制备方法，产品收率可达90％以上，纯度可达99.5％以上，反应中引入了含氮膦试剂和偶氮二甲酰胺类试剂，反应完成后通过酸性水溶液的简单水洗就可以去除未反应的膦试剂和副产物杂质，简单地完成后处理，同时，反应中加入二醋酸碘苯，能够催化mitsunobu反应快速进行，降低副反应进行，提高产物收率，且整个制备过程中未使用危险性较高的磺酰氯类化合物和石油醚溶剂，也未引入卤素离子，避免了卤素离子对液晶化合物性能的影响，适用于工业化生产应用，推广价值极高。
具体实施方式
[0043]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0044]
为了更好的说明本发明，下面通过实施例作进一步的举例说明。
[0045]
实施例1
[0046]
本实施例提供一种含环己基的侧向邻二氟苯类液晶化合物的制备方法，包括如下步骤：
[0047]
(1)反式-4-丙基环己基甲醇的制备：
[0048]
将反式-4-丙基环己基甲酸17.0g(0.1mol)和102ml甲苯加入500ml三口瓶中，冰浴控温，于0～5℃滴加28.9g双(2-甲氧基乙氧基)氢化铝钠的甲苯溶液(双(2-甲氧基乙氧基)氢化铝钠的质量百分含量为70％，0.1mol)，然后升温至25℃反应1h，于25℃条件下滴入66.7ml 20wt％的氢氧化钠水溶液结束反应。然后静置分层，分取有机层，用甲苯萃取水层，
将有机层合并，用水洗涤，无水硫酸钠干燥，减压蒸馏脱除溶剂，用31ml乙酸乙酯和124ml正庚烷溶解粗品，过15.6g硅胶柱，收集，浓缩，得反式-4-丙基环己基甲醇 14g，白色固体，收率90％，gc纯度99.8％。
[0049]
(2)1-((反式-4-丙基环己基)甲氧基)-4-甲氧基-2,3-二氟苯的制备：
[0050]
在500ml三口瓶中安装好温度计、机械搅拌和恒压滴液漏斗，加入四氢呋喃140ml、反式-4-丙基环己基甲醇15.6g(0.1mol)、2,3-二氟-4-甲氧基苯酚16.01g(0.1mol)、4-(二甲氨基)三苯基膦33.6g(0.11mol)，搅拌混合均匀，氮气保护下，冷却至-10℃，滴加n,n,n',n'-四甲基偶氮二甲酰胺1.7g (0.01mol)与5ml四氢呋喃的混合溶液，滴加过程温度控制为-10～0℃，控制滴速为0.05～0.15ml/s，之后，滴加二醋酸碘苯32.2g(0.1mol)与97ml四氢呋喃的混合溶液，滴加过程温度控制为-10～0℃，控制滴速为0.05～0.15ml/s，滴加完毕后保温1h，保温结束后滴加入6.3ml乙酸与19ml水的混合液，搅拌0.5h，乙酸乙酯萃取分液，水洗，无水硫酸钠干燥，浓缩，得1-((反式-4-丙基环己基)甲氧基)-4-甲氧基-2,3-二氟苯白色固体26.9g，收率90％，gc纯度 99.7％。
[0051]1h nmr(400mhz,cdcl3)δ6.66(d,2h),4.03
–
3.85(m,5h),1.87
–
1.66 (m,4h),1.47
–
1.05(m,10h),0.88(t,3h).
[0052]
实施例2
[0053]
本实施例提供一种含环己基的侧向邻二氟苯类液晶化合物的制备方法，包括如下步骤：
[0054]
(1)反式-4-丙基环己基甲醇的制备：
[0055]
将反式-4-丙基环己基甲酸17.0g(0.1mol)和102ml四氢呋喃加入500ml 三口瓶中，冰浴控温，于0～5℃滴加氢化铝锂的四氢呋喃溶液100ml(100ml 四氢呋喃中含0.1mol氢化铝锂)，保温搅拌4h，于0～5℃条件下滴入66.7ml 20wt％的氢氧化钠水溶液结束反应。然后静置分层，分取有机层，用甲苯萃取水层，将有机层合并，用水洗涤，无水硫酸钠干燥，减压蒸馏脱除溶剂，用 31ml乙酸乙酯和124ml正庚烷溶解粗品，过15.6g硅胶柱，收集，浓缩，得反式-4-丙基环己基甲醇14.4g，白色固体，收率92％，gc纯度99.7％。
[0056]
(2)1-((反式-4-丙基环己基)甲氧基)-4-乙氧基-2,3-二氟苯的制备：
[0057]
在500ml三口瓶中安装好温度计、机械搅拌和恒压滴液漏斗，加入四氢呋喃150ml、反式-4-丙基环己基甲醇15.6g(0.1mol)、2,3-二氟-4-乙氧基苯酚17.4g(0.1mol)、三(二甲胺基)膦19.6g(0.12mol)，搅拌混合均匀，氮气保护下，冷却至-10℃，滴加四异丙基偶氮二甲酰胺2.8g(0.01mol)与 8ml四氢呋喃的混合溶液，滴加过程温度控制为-10～0℃，控制滴速为0.05～0.15ml/s，之后，滴加二醋酸碘苯38.7g(0.12mol)与116ml四氢呋喃的混合溶液，滴加过程温度控制为-10～0℃，控制滴速为0.05～0.15ml/s，滴加完毕后保温1h，保温结束后滴加入6.9ml乙酸与21ml水的混合液，搅拌 0.5h，乙酸乙酯萃取分液，水洗，无水硫酸钠干燥，浓缩，得1-((反式-4-丙基环己基)甲氧基)-4-乙氧基-2,3-二氟苯白色固体28.4g，收率91％，gc纯度 99.6％。
[0058]1h nmr(400mhz,cdcl3)δ6.72(d,2h),4.28(q,2h),3.83(d,2h),1.83
–ꢀ
1.64(m,4h),1.58(t,3h),1.46
–
1.28(m,3h),1.22
–
1.05(m,7h),0.86(t,3h)。
[0059]
实施例3
[0060]
本实施例提供一种含环己基的侧向邻二氟苯类液晶化合物的制备方法，包括如下
步骤：
[0061]
(1)反式-4-丙基环己基甲醇的制备：
[0062]
将反式-4-丙基环己基甲酸17.0g(0.1mol)和102ml四氢呋喃加入500ml 三口瓶中，冰浴控温，于0～5℃滴加氢化铝锂的四氢呋喃溶液100ml(100ml 四氢呋喃中含0.1mol氢化铝锂)，保温搅拌4h，于0～5℃条件下滴入66.7ml20wt％的氢氧化钠水溶液结束反应。然后静置分层，分取有机层，用甲苯萃取水层，将有机层合并，用水洗涤，无水硫酸钠干燥，减压蒸馏脱除溶剂，用 31ml乙酸乙酯和124ml正庚烷溶解粗品，过15.6g硅胶柱，收集，浓缩，得反式-4-丙基环己基甲醇14.4g，白色固体，收率92％，gc纯度99.7％。
[0063]
(2)1-((反式-4-丙基环己基)甲氧基)-4-丁氧基-2,3-二氟苯的制备：
[0064]
在500ml三口瓶中安装好温度计、机械搅拌和恒压滴液漏斗，加入四氢呋喃182ml、反式-4-丙基环己基甲醇15.6g(0.1mol)、2,3-二氟-4-丁氧基苯酚20.2g(0.1mol)、三(二甲胺基)膦19.6g(0.12mol)，搅拌混合均匀，氮气保护下，冷却至-10℃，滴加四异丙基偶氮二甲酰胺2.8g(0.01mol)与8ml四氢呋喃的混合溶液，滴加过程温度控制为-10～0℃，控制滴速为 0.05～0.15ml/s，之后，滴加二醋酸碘苯38.7g(0.12mol)与116ml四氢呋喃的混合溶液，滴加过程温度控制为-10～0℃，控制滴速为0.05～0.15ml/s，滴加完毕后保温1h，保温结束后滴加入6.9ml乙酸与21ml水的混合液，搅拌 0.5h，乙酸乙酯萃取分液，水洗，无水硫酸钠干燥，浓缩，得1-((反式-4-丙基环己基)甲氧基)-4-丁氧基-2,3-二氟苯白色固体31g，收率91％，gc纯度 99.6％。
[0065]1h nmr(400mhz,cdcl3)δ6.67(d,2h),4.16(t,2h),3.96(d,2h),1.87
–ꢀ
1.50(h,8h),1.45
–
1.34(m,3h),1.26
–
1.07(m,7h),1.04-0.89(t,6h).
[0066]
实施例4
[0067]
本实施例提供一种含环己基的侧向邻二氟苯类液晶化合物的制备方法，包括如下步骤：
[0068]
(1)反式-4-丙基环己基甲醇的制备：
[0069]
将反式-4-丙基环己基甲酸17.0g(0.1mol)和102ml 2-甲基四氢呋喃加入 500ml三口瓶中，冰浴控温，于0～5℃滴加71.1g二异丁基氢化铝的甲苯溶液 (二异丁基氢化铝的质量百分含量为20％，0.1mol)，滴加结束后保温搅拌反应4h，于0～5℃条件下滴入90.9ml 20wt％的氢氧化钠水溶液结束反应。然后静置分层，分取有机层，用甲苯萃取水层，将有机层合并，用水洗涤，无水硫酸钠干燥，减压蒸馏脱除溶剂，用31ml乙酸乙酯和124ml正庚烷溶解粗品，过15.6g硅胶柱，收集，浓缩，得反式-4-丙基环己基甲醇14.2g，白色固体，收率91％，gc纯度99.5％。
[0070]
(2)1-((反式-4-丙基环己基)甲氧基)-4-戊氧基-2,3-二氟苯的制备：
[0071]
在500ml三口瓶中安装好温度计、机械搅拌和恒压滴液漏斗，加入四氢呋喃174ml、反式-4-丙基环己基甲醇15.6g(0.1mol)、2,3-二氟-4-戊氧基苯酚21.6g(0.1mol)、二苯基-2-吡啶膦34.2g(0.13mol)，搅拌混合均匀，氮气保护下，冷却至-10℃，滴加偶氮二甲酰二哌啶2.5g(0.01mol)与8ml四氢呋喃的混合溶液，滴加过程温度控制为-10～0℃，滴加过程温度控制为
‑ꢀ
10～0℃，控制滴速为0.05～0.15ml/s，之后，滴加二醋酸碘苯48.3g (0.15mol)与145ml四氢呋喃的混合溶液，滴加过程温度控制为-10～0℃，控制滴速为0.05～0.15ml/s，滴加完毕后保温2h，保温结束后滴加入7.4ml乙酸与22ml水的混合液，搅拌0.5h，乙酸乙
酯萃取分液，水洗，无水硫酸钠干燥，浓缩，得1-((反式-4-丙基环己基)甲氧基)-4-戊氧基-2,3-二氟苯白色固体 33g，收率93％，gc纯度99.7％。
[0072]1h nmr(400mhz,cdcl3)δ6.68(d,2h),4.14(t,2h),3.94(d,2h),2.06
–ꢀ
1.62(m,6h),1.53
–
1.02(m,14h),0.82(t,6h).
[0073]
实施例5
[0074]
本实施例提供一种含环己基的侧向邻二氟苯类液晶化合物的制备方法，包括如下步骤：
[0075]
(1)反式，反式-4-丙基双环己基甲醇的制备：
[0076]
将反式，反式-4-丙基双环己基甲酸25.2g(0.1mol)和151ml环己烷加入 500ml三口瓶中，冰浴控温，于0～5℃滴加34.7g双(2-甲氧基乙氧基)氢化铝钠的甲苯溶液(双(2-甲氧基乙氧基)氢化铝钠的质量百分含量为70wt％， 0.12mol)，滴加结束后升温至25℃保温搅拌反应2h，于25℃条件下滴入 66.7ml 20wt％的氢氧化钠水溶液结束反应。然后静置分层，分取有机层，用甲苯萃取水层，将有机层合并，用水洗涤，无水硫酸钠干燥，减压蒸馏脱除溶剂，用48ml乙酸乙酯和192ml正庚烷溶解粗品，过24g硅胶柱，收集，浓缩，得反式，反式-4-丙基双环己基甲醇21.4g，白色固体，收率90％，gc纯度99.5％。
[0077]
(2)1-((反式，反式-4-丙基双环己基)甲氧基)-4-乙氧基-2,3-二氟苯的制备：
[0078]
在500ml三口瓶中安装好温度计、机械搅拌和恒压滴液漏斗，加入四氢呋喃174ml、反式，反式-4-丙基双环己基甲醇23.8g(0.1mol)、2,3-二氟-4
‑ꢀ
乙氧基苯酚17.4g(0.1mol)、4-(二甲氨基)三苯基膦33.6g(0.11mol)，搅拌混合均匀，氮气保护下，冷却至-10℃，滴加n,n,n',n'-四甲基偶氮二甲酰胺 1.7g(0.01mol)与5ml四氢呋喃的混合溶液，滴加过程温度控制为-10～0℃，控制滴速为0.05～0.15ml/s，之后，滴加二醋酸碘苯38.7g(0.12mol)与 116ml四氢呋喃的混合溶液，滴加过程温度控制为-10～0℃，控制滴速为 0.05～0.15ml/s，滴加完毕后保温1h，保温结束后滴加入6.3ml乙酸与19ml 水的混合液，搅拌0.5h，乙酸乙酯萃取分液，水洗，无水硫酸钠干燥，浓缩，得1-((反式，反式-4-丙基双环己基)甲氧基)-4-乙氧基-2,3-二氟苯白色固体 35.5g，收率90％，gc纯度99.5％。
[0079]1h nmr(400mhz,cdcl3)δ6.71(m,1h),6.60(d,1h),4.36(q,2h),4.04(d, 2h),1.88
–
1.58(m,11h),1.43
–
1.27(m,3h),1.20
–
1.02(m,13h),0.86(t,3h).
[0080]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。