一种二氟胡椒环的制备方法与流程

1.本发明属于二氟胡椒环制备领域，具体地说是一种二氟胡椒环的制备方法。


背景技术：

2.咯菌腈是一种新型触杀保护型杀菌剂，其作用机理独特，通过抑制葡萄糖 磷酰化有关的转移，来抑制病原菌菌丝体的生长，最终导致病菌的死亡。
3.二氟胡椒环(全称：2,2-二氟-1,3-苯并二恶茂)为无色液体，沸点129℃
[0004]-130℃，是合成农用杀菌剂咯菌腈的关键中间体。闫潇敏等人(《世界农药》， 2010，32(3)，36-38)介绍了咯菌腈的合成方法。
[0005]
本发明的目的在于提供一种新的二氟胡椒环的制备方法，该方法能够简便 易行、高收率、高纯度地获得二氟胡椒环，成本低，反应条件温和，适宜工业 化大生产。
[0006]
文献报道二氟胡椒环的合成方法有如下几种：
[0007]
王列宁等在中国专利cn103497180b中报道的使用邻苯二酚与二溴二氟甲烷 在以nmp为溶剂的情况下碳酸钾为缚酸剂使用高压釜反应得到二氟胡椒环，收 率约为80％。这种方法优点是反应简单，但是存在收率不高，原料二溴二氟甲烷 价格昂贵，设备要求高需要高压釜，产品需要精馏等问题。另外使用的nmp和 碳酸钾都进入废水产生大量废水且难以处置。此方案较难在工业生产中实施。
[0008]
步康明等在中国专利cn105237509a中报道使用邻苯二酚与二氯二氟甲烷反 应制得二氟胡椒环。邻苯二酚和二氯甲烷反应都需要较为苛刻的反应条件制得 胡椒环。根据一般化学理论常识及本发明人制备过胡椒环和3-醛基胡椒环的实 践经验，该反应很难进行，且使用甲苯为溶剂，其与二氟胡椒环的沸点相近， 其二者的精馏完全分离也是较为困难的事情。
[0009]
kumarasamy,radha等在世界专利wo2020070759中报道胡椒环在溶剂(如 三氟甲苯，3,4-二氯三氟甲苯)条件下或无溶剂条件下通氯气使用光照或自由 基引发剂进行自由基取代反应得到二氯胡椒环，二氯胡椒环再与氟化氢反应制 得二氟胡椒环。蔡国荣等在中国专利cn102153430b也报道了类似的合成方法。 biasetton,silvia和marinello,franco在欧洲专利ep1502908中也报道了 相似的方法。这种方法使用光照或自由基引发剂引发氯气氯化，容易产生苯环 上氯化，尤其是含有少量金属离子的情况下，亚甲基氯化完成，氯气稍微过量， 苯环就更容易氯化。另外，二氯胡椒环遇水很容易分解，工业上的常规氯气很 难保证水分较低。三氟甲苯或3,4-二氯三氟甲苯的使用使产物分离变得困难需 要精馏装置。
[0010]
lutomski,kathryn a.；duggan,angelina j.；engel,john f.在美国专 利us 4895871中报道了使用五氯化磷与胡椒环反应制得二氯胡椒环。此种方法 较难在工业上应用，五氯化磷为容易吸潮的固体，投料不方便，五氯化磷与胡 椒环在一起加热反应，温度高时反应速度快，氯化氢大量生成，容易引发安全 事故。grossenbacher,rene；rauber,peter；suess,hans在瑞士专利ch 676119 a5中报道了胡椒环以三氯化磷为溶剂，通氯气氯
化反应制得二氯胡椒环，收率 90％。此种方法，很难避免氯气上苯环上的副反应，需要额外的提纯步骤提纯导 致产品收率降低，二氯胡椒环沸点高，提纯难度大。
[0011]
janin,robert and saint-jalmes,laurent在美国专利u.s.,6316636, 13nov 2001中报道使用吡啶氟化氢盐对二氯胡椒环进行氟化得到二氟胡椒环。 janin,robert and saint-jalmes,laurent在欧洲专利ep729930中报道使用 三乙胺氟化氢盐对二氯胡椒环进行氟化得到二氟胡椒环。使用吡啶或三乙胺氟 化氢盐进行氟化，反应效果不错，但是这两种氟化试剂与二氟胡椒环较难分离， 也不容易套用，吡啶或三乙胺的引入导致三废处理难度显著增加。schnalke, karl erwin等在欧洲专利ep590459中报道使用氟化氢对二氯胡椒环进行氟化 得到二氟胡椒环，收率93％。此方法设备要求高，反应压力高，操作要求高。另 外其产品后处理未有除去酸性物质(氟化氢、氯化氢)的步骤，少量的酸性物 质会保留在二氟胡椒环中不利于应用于下一步用到丁基锂的反应中。
[0012]
孙富强等在中国专利cn106810530b中报道了胡椒环以三氯氧磷为溶剂，使 用五氯化磷氯化，减压精馏出副产物三氯化磷和溶剂三氯氧磷得到二氯胡椒环， 0-5℃下,在真空度为-0.1
‑‑
0.09mpa下滴加氟化氢液体进行氟化反应，产物碱洗 后，蒸馏得到二氟胡椒环，收率高，纯度高。此篇专利和本发明的二氟胡椒环 制备方案最为接近，二氯胡椒环在被氟化氢氟化时先生成一氯一氟胡椒环，一 氯一氟胡椒环在低温下会固化(凝固点约为6℃，我们实验观察到的，未见文献 报道)，在此专利所描叙的情况下会出现搅拌抱死的情况。撇开其真实性，孙富 强等的这篇专利存在三氯氧磷及三氯化磷需要精馏脱除，设备要求高，操作复 杂的问题，真空条件下滴加氟化氢会大量消耗氟化氢且造成环境污染。


技术实现要素：

[0013]
本发明提供一种二氟胡椒环的制备方法，用以解决现有技术中的缺陷。
[0014]
本发明通过以下技术方案予以实现：
[0015]
一种二氟胡椒环的制备方法，包括如下步骤：
[0016]
步骤一：在0-80℃的温度下通入氯气和三氯化磷按照1：3-9的摩尔比反应 制备五氯化磷，五氯化磷制备完成后，回流1-4小时以使氯气和三氯化磷反应 完全，防止五氯化磷挂壁；
[0017]
步骤二：向五氯化磷中滴加入胡椒环，滴加时间为1-24h，五氯化磷中与胡 椒环的摩尔比为1：0.5-1.5；滴加完成后在50-100℃的温度下回流1-24h；脱 去三氯化磷溶剂得到二氯胡椒环；
[0018]
步骤三：二氯胡椒环与氟化氢按照摩尔比1.8-8：1进行反应，氟化氢滴加 入二氯胡椒环，滴加时间为0.5-24h，滴加完成后在5-40℃的反应温度下反应 0.5-24h，调节ph至7-14，水蒸汽蒸馏得二氯胡椒环。
[0019]
如上所述的一种二氟胡椒环的制备方法，所述的步骤一中氯气通入温度为 30-65℃。
[0020]
如上所述的一种二氟胡椒环的制备方法，所述的步骤二中的胡椒环的滴加 时间为3-6h。
[0021]
如上所述的一种二氟胡椒环的制备方法，所述的步骤二中的回流反应温度 为60-80℃；所述的反应时间为1-2h。
[0022]
如上所述的一种二氟胡椒环的制备方法，所述的步骤二中三氯化磷脱除方 式为常压蒸馏和/或减压蒸馏和/或常压精馏和/或减压精馏。
[0023]
如上所述的一种二氟胡椒环的制备方法，所述的步骤二中三氯化磷脱除方 式为先常压蒸馏，再减压蒸馏除尽。
[0024]
如上所述的一种二氟胡椒环的制备方法，所述的步骤三中二氯胡椒环与氟 化氢的摩尔比为2.2-3：1。
[0025]
如上所述的一种二氟胡椒环的制备方法，所述的步骤三中反应二氯胡椒环 的滴加时间为3-6h，滴加完成后在5-15℃的反应温度下反应0.5-3h。
[0026]
如上所述的一种二氟胡椒环的制备方法，所述的步骤三中调节ph至8-10。
[0027]
如上所述的一种二氟胡椒环的制备方法，所述的步骤三中反应完成后可以 先水洗分层再调ph，也可以直接调ph。
[0028]
如上所述的一种二氟胡椒环的制备方法，所述的。
[0029]
本发明的优点是：
[0030]
1、本发明简便易行、高收率、高纯度地获得二氟胡椒环，成本低，反应条 件温和，适宜工业化大生产。
[0031]
2、使用三氯化磷为溶剂，氯气与三氯化磷反应生成五氯化磷，五氯化磷与 胡椒环反应生成三氯化磷，三氯化磷可以循环套用，实际主要消耗为氯气。三 氯化磷在车间中试套用实验中损失率约为5％。使用三氯化磷为溶剂先制备五氯 化磷，还可以保证反应体系的无水状态，避免二氯胡椒环的水解。
[0032]
3、由于是事先制备的五氯化磷，反应过程中不存在游离的氯气，避免了苯 环上的氯化的发生。胡椒环采用滴加方式加入到反应体系，避免氯化氢短时间 大量放出的安全风险。
[0033]
4、制备二氯胡椒环完毕后，先常压后减压蒸馏脱除三氯化磷，此三氯化磷 直接可以套用至下一批制备五氯化磷，避免使用复杂设备如精馏。
[0034]
5、控制氟化的反应温度避免中间过程出现搅拌困难的问题。
[0035]
6、二氟胡椒环后处理采用水蒸汽蒸馏，即很容易保证产品质量(每批气相 归一含量均大于或等于99.9％)，也保证产品中性且可采用膜处理或环己烷共沸 脱水等处理方法保证其很低的含水量，可用下步丁基锂反应。此种处理方法未 见文献报道，且设备要求明显低于现有工艺，无需精馏。两步总收率可以达到 90％以上，如果反应过程中能严格避免水汽的引入以及控制好二氟胡椒环的挥发 损失，两步总收率可以达到95％。
附图说明
[0036]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施 例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描 述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出 创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0037]
图1是本发明实施例1的检测图谱；
[0038]
图2是本发明实施例2的检测图谱。
具体实施方式
[0039]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明 实施例中的附图，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作出创造性劳动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。
[0040]
实施例1
[0041]
检查5000l氯化釜及其附属设备，确认干燥洁净，阀门处于关闭状态。(釜 内不能有积液，三氯化磷遇水大量放热,可能喷料)。开启氯化釜真空阀门抽真 空至-0.08mpa，开启氮气阀门充氮气置换氯化釜及附属设施管道内空气，置换 至系统压力为常压，如此重复两次。开启氯化釜放空阀门，开启三氯化磷上料 阀门往反应釜氯化釜中使用隔膜泵加入4332kg的三氯化磷。预先开启氯化釜夹 套冷却油，釜温已降至温度10-15℃，控制温度小于40℃，通入760kg的氯气， 缓冲釜最高压力不得超过2kg。导入氯气后，关闭冷却油，开启氯化釜釜上热油， 开启尾气吸收系统，调节温度至80-85℃，保温1小时，保证五氯化磷溶解。控 制温度在75-80℃，缓慢滴加642kg胡椒环(控制温度不超过80℃,否则可能会 冲料)，3-4小时滴完。保温反应1小时。常压蒸馏三氯化磷，收集三氯化磷至 常压接收釜，温度到100℃时，改减压回收三氯化磷。减压蒸馏时，要求通过观 察视镜，有黄色馏出液产生时，此时真空度约为-0.094mpa，釜温110℃，停止 加热，降温至30-40℃，氮气破除真空，剩余物二氯胡椒环粗品待用。单批产品 约重960kg。检查2000l氟化釜及其附属设备，确认一切正常。往氟化釜中加 入上述的二氯胡椒环粗品，开启搅拌和冷却系统。往氟化氢储罐压入260kg的 氟化氢，再将此氟化氢全部压入氟化氢高位槽。开启尾气吸收装置，控制温度 在5-15℃，关闭放空阀，滴加计量的氟化氢，4小时滴完。观察釡内压力，控 制压力小于2公斤，达到2公斤，停止滴加，保压5分钟，泄压。泄压至常压， 关闭放空，继续滴加。加完氟化氢后，在10-15℃搅拌2小时。反应完毕，物料 转移至中和釜，使用30％氢氧化钠调节至ph为9-10，加入水转移至水蒸汽蒸馏 釜蒸馏，92℃出馏分，馏出物静置分层，下层白的透明液体为二氟胡椒环，约 重745kg，两步收率约为90％，气相归一含量99.9％。
[0042]
实施例2
[0043]
检查5000l氯化釜及其附属设备，确认干燥洁净，阀门处于关闭状态。(釜 内不能有积液，三氯化磷遇水大量放热,可能喷料)。开启氯化釜真空阀门抽真 空至-0.08mpa，开启氮气阀门充氮气置换氯化釜及附属设施管道内空气，置换 至系统压力为常压，如此重复两次。开启氯化釜放空阀门，开启三氯化磷上料 阀门往反应釜氯化釜中使用隔膜泵加入4332kg的三氯化磷。预先开启氯化釜夹 套冷却油，釜温已降至温度10-15℃，控制温度小于40℃，通入760kg的氯气， 缓冲釜最高压力不得超过2kg。导入氯气后，关闭冷却油，开启氯化釜釜上热油， 开启尾气吸收系统，调节温度至80-85℃，保温1小时，保证五氯化磷溶解。控 制温度在75-80℃，缓慢滴加642kg胡椒环(控制温度不超过80℃,否则可能会 冲料)，3-4小时滴完。保温反应1小时。常压蒸馏三氯化磷，收集三氯化磷至 常压接收釜，温度到100℃时，改减压回收三氯化磷。减压蒸馏时，要求通过观 察视镜，有黄色馏出液产生时，此时真空度约为-0.094mpa，釜温110℃，停止 加热，降温至30-40℃，氮气破除真空，剩余物二氯胡椒环粗品待用。单批产品 约重1010kg。检查2000l氟化釜及其附属设备，确认一切正常。往氟化釜中加 入上述的二氯胡椒环粗品，开启搅拌和冷却系统。往氟化氢储罐压入290kg
的 氟化氢，再将此氟化氢全部压入氟化氢高位槽。开启尾气吸收装置，控制温度 在5-15℃，关闭放空阀，滴加计量的氟化氢，4小时滴完。观察釡内压力，控 制压力小于2公斤，达到2公斤，停止滴加，保压5分钟，泄压。泄压至常压， 关闭放空，继续滴加。加完氟化氢后，在10-15℃搅拌2小时。反应完毕，物料 转移至中和釜，加入水，搅拌分层，上层水分去，下层有机层使用30％氢氧化钠 调节至ph为8-9，加入水转移至水蒸汽蒸馏釜蒸馏，92℃出馏分，馏出物静置 分层，下层白的透明液体为二氟胡椒环，约重740kg，两步收率约为89％，气相 归一含量99.9％。
[0044]
实施例3
[0045]
检查5000l氯化釜及其附属设备，确认干燥洁净，阀门处于关闭状态。(釜 内不能有积液，三氯化磷遇水大量放热,可能喷料)。开启氯化釜真空阀门抽真 空至-0.08mpa，开启氮气阀门充氮气置换氯化釜及附属设施管道内空气，置换 至系统压力为常压，如此重复两次。开启氯化釜放空阀门，开启三氯化磷上料 阀门往反应釜氯化釜中使用隔膜泵加入4332kg的三氯化磷。预先开启氯化釜夹 套冷却油，釜温已降至温度10-15℃，控制温度小于60-70℃，通入760kg的氯 气，缓冲釜最高压力不得超过2kg。导入氯气后，关闭冷却油，开启氯化釜釜上 热油，开启尾气吸收系统，调节温度至80-85℃，保温1小时，保证五氯化磷溶 解。控制温度在75-80℃，缓慢滴加642kg胡椒环(控制温度不超过80℃,否则 可能会冲料)，3-4小时滴完。保温反应1小时。常压蒸馏三氯化磷，收集三氯 化磷至常压接收釜，温度到100℃时，改减压回收三氯化磷。减压蒸馏时，要求 通过观察视镜，有黄色馏出液产生时，此时真空度约为-0.094mpa，釜温110℃， 停止加热，降温至30-40℃，氮气破除真空，剩余物二氯胡椒环粗品待用。单批 产品约重990kg。检查2000l氟化釜及其附属设备，确认一切正常。往氟化釜 中加入上述的二氯胡椒环粗品，开启搅拌和冷却系统。往氟化氢储罐压入250kg 的氟化氢，再将此氟化氢全部压入氟化氢高位槽。开启尾气吸收装置，控制温 度在5-15℃，关闭放空阀，滴加计量的氟化氢，4小时滴完。观察釡内压力， 控制压力小于2公斤，达到2公斤，停止滴加，保压5分钟，泄压。泄压至常 压，关闭放空，继续滴加。加完氟化氢后，在10-15℃搅拌2小时。反应完毕， 物料转移至中和釜，加入水，搅拌分层，上层水分去，下层有机层使用30％氢氧 化钠调节至ph为8-9，加入水转移至水蒸汽蒸馏釜蒸馏，92℃出馏分，馏出物 静置分层，下层白的透明液体为二氟胡椒环，约重680kg，两步收率约为82％， 气相归一含量99.9％。
[0046]
实施例4
[0047]
检查装有搅拌、温度计、回流冷凝器的1000ml四口烧瓶，确认一切正常。 往反应瓶中加入867.6g三氯化磷，起始温度20℃开始通入氯气。3小时通入 152.6g(2.13mol)氯气，通入氯气过程中控温20-40℃。加热回流1小时，将 反应瓶上的五氯化磷回流下来。降温至65℃，开始滴127g(1.03mol)胡椒环， 控温65-70℃，约1小时滴加结束。滴加完毕保温回流反应1小时。开始常压蒸 馏三氯化磷，蒸馏至反应瓶内温升至100℃，气相中控反应。若反应完毕，则开 始减压蒸除三氯化磷。若原料剩余，则补加五氯化磷，使反应完成。维持真空 度为-0.08mpa,内温上升至140℃，顶温由70℃回落到50℃，停止蒸馏，降温， 称重，分析，充氮气密封保存。最后得到181.5g二氯胡椒环粗品，气相纯度为 98.0％，收率为90％，二氯胡椒环粗品为黄色液体，文献报道沸点110℃/25mmhg。
[0048]
检查装有磁力搅拌、电子温度计、循环冷冻系统、尾气吸收装置的300ml 自制塑料
实验装置，确认一切正常。往装置中加入181.5g上述的二氯胡椒环， 开动搅拌和循环冷却系统，降温至5℃。保持温度5-10℃，开始用塑料滴管滴 加约84g无水氟化氢，5小时滴加完毕，控温10-15℃反应1小时。中控，反应 完毕。分液，下层有机相加入100ml水，再滴加10％氢氧化钠水溶液调至ph为 10-12。混合物直接进行水蒸气蒸馏，顶温92℃出馏分。馏出液静置一夜，分液， 得136g二氟胡椒环，收率约为92.5％，气相纯度99.9％，水分约0.17％，两步总 收率约为83％。二氟胡椒环为无色液体，沸点129-130℃。其凝固点约为6℃(未 准确测定，文献未有报道)。水分经膜处理或环己烷共沸脱水可以达到100ppm 以下。
[0049]
实施例5
[0050]
检查装有搅拌、温度计、回流冷凝器的1000ml四口烧瓶，确认一切正常。 往反应瓶中加入867.6g三氯化磷，起始温度0℃开始通入氯气。3小时通入150g (2.1mol)氯气，通入氯气过程中控温10-30℃。加热回流1小时，将反应瓶上 的五氯化磷回流下来。降温至65℃，开始滴127g(1.03mol)胡椒环，控温65-70℃， 约1小时滴加结束。滴加完毕保温回流反应1小时。开始常压蒸馏三氯化磷， 蒸馏至反应瓶内温升至100℃，气相中控反应。若反应完毕，则开始减压蒸除三 氯化磷。若原料剩余，则补加五氯化磷，使反应完成。维持真空度为-0.08mpa, 内温上升至140℃，顶温由70℃回落到50℃，停止蒸馏，降温，称重，分析， 充氮气密封保存。最后得到184g二氯胡椒环粗品，气相纯度为98.0％。
[0051]
检查装有磁力搅拌、电子温度计、循环冷冻系统、尾气吸收装置的300ml 自制塑料实验装置，确认一切正常。往装置中加入184g上述的二氯胡椒环，开 动搅拌和循环冷却系统，降温至5℃。保持温度5-10℃，开始用塑料滴管滴加 约65g无水氟化氢，4小时滴加完毕，控温10-15℃反应1小时。中控，反应完 毕。分液，下层有机相加入100ml水，再滴加10％氢氧化钠水溶液调至ph为10-12。 混合物直接进行水蒸气蒸馏，顶温92℃出馏分。馏出液静置一夜，分液，得126g 二氟胡椒环，两步收率约为76.5％，气相纯度99.9％。
[0052]
实施例6
[0053]
检查装有搅拌、温度计、回流冷凝器的1000ml四口烧瓶，确认一切正常。 往反应瓶中加入867.6g三氯化磷，起始温度0℃开始通入氯气。3小时通入148g (2.06mol)氯气，通入氯气过程中控温40-60℃。加热回流1小时，将反应瓶 上的五氯化磷回流下来。降温至65℃，开始滴127g(1.03mol)胡椒环，控温 65-70℃，约1小时滴加结束。滴加完毕保温回流反应1小时。开始常压蒸馏三 氯化磷，蒸馏至反应瓶内温升至100℃，气相中控反应。若反应完毕，则开始减 压蒸除三氯化磷。若原料剩余，则补加五氯化磷，使反应完成。维持真空度为
ꢀ‑
0.08mpa,内温上升至140℃，顶温由70℃回落到50℃，停止蒸馏，降温，称重， 分析，充氮气密封保存。最后得到182g二氯胡椒环粗品，气相纯度为98.0％。
[0054]
检查装有磁力搅拌、电子温度计、循环冷冻系统、尾气吸收装置的300ml 自制塑料实验装置，确认一切正常。往装置中加入182g上述的二氯胡椒环，开 动搅拌和循环冷却系统，降温至5℃。保持温度10-15℃，开始用塑料滴管滴加 约70g无水氟化氢，3小时滴加完毕，控温20-25℃反应1小时。中控，反应完 毕。分液，下层有机相加入100ml水，再滴加10％氢氧化钠水溶液调至ph为10-12。 混合物直接进行水蒸气蒸馏，顶温92℃出馏分。馏出液静置一夜，分液，得118.5g 二氟胡椒环，两步收率约为72％，气相纯度99.9％。
[0055]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限 制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员 应当理解：其依然
可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其 中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的 本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。