七氟菊酯合成及工艺改进

摘要本论文是关于菊酯类农药七氟菊酯的合成和工艺优化的研究，重点优化了重要中间体四氟对甲基苄醇的合成工艺，并对目标产物七氟菊酯的合成路线进行了改进。以四氯对苯二甲酸为原料，经酰氯化、氟化、酯化、还原、溴化、还原六步反应合成了四氟对甲基苄醇。四氟对甲基苄醇再经氯化、与(摘要本论文是关于菊酯类农药七氟菊酯的合成和工艺优化的研究，重点优化了重要中间体四氟对甲基苄醇的合成工艺，并对目标产物七氟菊酯的合成路线进行了改进。以四氯对苯二甲酸为原料，经酰氯化、氟化、酯化、还原、溴化、还原六步反应合成了四氟对甲基苄醇。四氟对甲基苄醇再经氯化、与()．ORS，)．3．(332苄醇与氢溴酸反应制得四氟对溴甲基苄醇，将氢溴酸的用量从四氟对苯二苄醇的摩尔量0倍降低至5倍，并且使产品收率从83％提高到07基苄醇被镁粉和甲醇还原生成四氟对甲基苄醇，通过采用替代溶剂，将镁粉的用量减少到原工艺的四分之一，收率由78％提高到96％设计并采用四氟对甲基苄醇先氯化得到四氟对甲基苄基氯，收率为5．28％，再与功夫酸反应制备七氟菊酯的新路线，收率为1．6％DCC96529460．10％，一条适合工业化合成七氟菊酯的工艺路线关键词 甲基苄基氯，功夫酸，七氟菊is11碡paper．Thesyntheticprocess&thelefluthrinandthe4-methyl-2，3，5，6-foralcohol，a／ialcohol fromtetracloro-from(Z)-(IRS，3RS卜3·(2-chloro一3，3，3一trifluom—pmpenyl)·22一dimethyl 56-tetrafluorotoluolwhichwaspreparedofbromizationandreductioninsyntheticis11碡paper．Thesyntheticprocess&thelefluthrinandthe4-methyl-2，3，5，6-foralcohol，a／ialcohol fromtetracloro-from(Z)-(IRS，3RS卜3·(2-chloro一3，3，3一trifluom—pmpenyl)·22一dimethyl 56-tetrafluorotoluolwhichwaspreparedofbromizationandreductioninsyntheticalcoholwasbromatcdin toluene鼢56-ofthetoolacid theyieldincreasedfromfivetimeswasbysolvent,theamountofonefourthofinformermethodandtheyieldincreasedfrom78％toAnewrouteof56一andtheyieldpreparedfrom4-methyl-2，3，5，6-tetrafluoro-benzylachievedbythesubstitutedreactionof4-methyl一5yieldincreasedcycolpro-panecarboxylateacid．The-2，2-tosynthesizeforindustrializing tetrafluoro-4-methyl-2，3，5,6-tetrafluoro- 56-独创性声作了明确的说明并表示了谢意独创性声作了明确的说明并表示了谢意黟签字日期；硼口∥年／月／本学位论文作者完全了解鑫盗盘鲎有关保留、使用学位论文的规定特授权鑫鲞盘茎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行学位论文作粼：≥井签字日期：加‘年月f乞．-前言前拟除虫菊酯类农药是一类高效前言前拟除虫菊酯类农药是一类高效低毒，易分解，低残留的农药，它广泛用于除农作物病、虫、窖及居家卫生、公共卫生。早在14～15世纪，欧洲人就已经现了除虫菊的杀虫活性，并将其白色干燥花制成粉状物当杀虫剂使用．1924年除虫菊素被分离，化学结构被鉴定出来，拟除虫菊酯的合成研究随之开始了。年，美国的SchechterjFILaForge合成了第一个有强杀虫作用的拟除虫菊酯经商品化的拟除虫菊酯已有50多个品种，在世界杀虫剂销售额中占20％左右世界销售额逐年增长，其总销售额已达几十亿美元pl。随着世界各国对于环境护的重视，菊酯类农药作为替代高毒有机膦农药的新型农药，市场潜力巨大因氟原子的模拟效应、电子效应、阻碍效应和渗透效应，将氟原子引入化物可以使其生物活性倍增。在目前世界上1300多个农药品种中，含氟农药占tIlrin)，显示出了良好的杀虫活性【510现在国外正在开发或投入工业化生产的含拟除虫菊酯类杀虫剂有氟氯菊酯、溴氟菊酯、七氟菊酯、氟氯苯菊酯、氟胺氰酯、百树菊酯、三氟氯氰菊酯、五氟苯菊酯等【6】七氟菊酯是第一个稳定的菊酯类土壤杀虫剂，目前在欧美被广泛用作种子理和土壤杀虫IIJ。国内该药目前处在开发研究阶段，所需七氟菊酯完全依赖进市场前景十分广阔。因而开发“七氟菊酯”工艺技术具有重大的社会意义和经价值1．1七氟菊酯简七氟菊酯属于拟除虫菊酯类1．1七氟菊酯简七氟菊酯属于拟除虫菊酯类杀虫剂，主要应用于土壤杀虫。该药剂是由英h内门(ICI)公司1978年研制成功，并于1986。1．1．1七氟菊酯的化学结构如下图所示，分子式：C17H14CIFv02，分子量：418．73七氟菊酯英文通用名称为tefluthfin，不同公司都有各自的商品名称，如Force，PP151993，Tefluthrin，TefluthHn(ANSI)，tefluthrine，Teflutrin，Teflutrina。CAS记号为79538-32·2。七氟菊酯纯品常温下为无色固体，熔点44．6"C，120℃时蒸压为8MPa，20℃时为2．5MPa。七氟菊酯微溶于水，20℃时水中溶解度为mg几，能溶于大多数有机溶剂，20溶解度均大于5009／L。在15～25"C时，七氟菊酯至少稳定9个月，其水解半衰30天。七氟菊酯对哺乳动物和水生生物毒性很高，对鸟类和蚯蚓的毒性较低作为农作物的杀虫剂，对环境影响较tjJ81七氟菊酯是第一个可用作土壤杀虫剂的拟除虫菊酯，对鞘翅目、鳞翅目和双目昆虫高效，以颗粒荆，土壤喷洒或种子处理的方式施药。挥发性好，可在气相充分移动通过蒸气防治土壤害虫。制剂主要有1．5％、3％颗粒剂、10％2第一．章文献1．2．2．1对鞘翅目害虫的作(1)长角叶甲。本品第一．章文献1．2．2．1对鞘翅目害虫的作(1)长角叶甲。本品对玉米田主要害虫长角叶甲有非常好的防治效果，按要标准药剂特丁磷，呋喃丹、毒死蜱施用量的10％施用，可取得同样好的防效每667平方米用颗粒剂以8。138有效成分撒施，可使幼虫的危害控制在经济域(2)金针虫。每667平方米用颗粒剂以2～59有效成分条旌，可极好的保护米、糖用甜菜、马铃薯和白萝h苗，其防治效果优于特丁磷、呋喃丹(3)甜菜隐食甲。每667平方米用颗粒剂以2．4～4．69有效成分施药，可减轻该害虫的为害。以特丁磷、呋喃丹施用剂量的1／0沟中，可对效的防治跳甲科害虫(5)其它甲虫。每667平方米用3％颗粒剂以109有效成分撒施于草地表可有效的防治l～2龄金龟子幼虫．每667平方米以5～6，679有效成分施用。防治草地鲚嬉，新西兰草金龟，以及玉米和马铃薯的玉米黑独角仙1．1．2．2(1)小地老虎的效果最好。每667平方米用颗粒剂以3．73～5．68有效成分施用，可著减轻植株受夜蛾亚科害虫的为害百分率(2)玉米螟。1．1．2．3每千克种子用o．28有效成分的剂量处理种子，可显著减少小麦种蝇和瑞典可减少种蝇的为害，增加作物的出苗率1．1．3七氟菊酯的市场前剂．Zeneea公司于1988年首先将七氟菊酯引入法国，取名为Force。目前它主在欧洲和美国用于种子处理。长期用于种子处理的主要杀虫剂呋喃丹和灭梭威(methioearb)都是三十多年前开发的活性物质。因为用于种子处理的杀剂，其品种局限性较大，呋喃丹和灭梭威两个品种就占去了70％的市场份额。年来研发的用于种子处理的杀虫剂七氟菊酯和咪蚜胺(imidaeloprid)等的市场还在逐渐的增长中1101。以美国的使用情况为例，根据美国农业部(NASS)业统计调查所得的最新调查资料(美国农业部的CropsSummary)表明：2002年业统计调查所得的最新调查资料(美国农业部的CropsSummary)表明：2002年，在被调查的州里，约有24％的玉米种植积使用杀虫剂，其中有8％的种植面积使用七氟菊酯作为杀虫剂，是使用最泛的杀虫剂。并且2000～2003年，七氟菊酯的使用面积一直在6～7％．近年生用方面拓展。KarlU．等Il”将七氟菊酯应用于纺织品和塑料制品的驱虫剂上，果很好．VorisP．V．等¨2】发明了一种小型杀虫装置，以七氟菊酯为杀虫剂，用K．等【l剐则发现七木质家具的防虫，杀虫效果可以持续七年之久。剂I”1和杀螨剂Il5J农化工股份有限公司已经申请了两篇关于七氟菊酯的专利【16，l‘”。2003准了一家拥有七氟菊酯生产资格的公司——缸苏中旗化工有限公司，年产30(国家发展和改革委员会公告2003年第33号)。但现在七氟菊酯在国内尚渐成为政府限用、禁用的产品。七氟菊酯与传统农药相比，具有毒、对使用者安全、降解产物对淋溶地下水污染小等优点，是传统土壤杀虫剂好的替代产品pJ1．2七氟菊酯类化合物的合成菊酯杀虫剂的化学结构如w掣七叼斟FF4第一章文献综根据七氟菊酯类化合物的第一章文献综根据七氟菊酯类化合物的结构特点，从理论上分析，这类化合物有合成方法：方法～是菊酸与苄醇直接反应，方法二是菊酰氯与苄醇反应，方法三酸盐与苄基卤反应，方法四是菊酸与苄基卤反应。具体这几种方法的反应实如下1．2．1菊酰氯与苄醇酯化(1)酰氯与苄醇直接合成七氟菊酯Raymondv等【21】报道了功夫酰氯与四氟对甲基苄醇在熔融状态下直接酯化F功夫酰四氟对甲基苄七氟菊熔融的四氟对甲基苄醇保持在80℃的恒温滴液漏斗，在45℃下滴加到装的等摩尔功夫酰氯的反应器中，滴加完毕后95℃下，反应2h，收率96．5％，纯92．5％。本路线优点在于反应只生成气态的氯化氢，后处理简便，在实验室条功夫酰氯比较活泼，易与空气中的水分反应生成功夫酸，因而反应需要氮气保护采用的方法均是以吡啶为缚酸剂，菊酰氯与苄醇在溶剂中反应。以合成2，2，3．三甲基-环丙甲酸．4．氧甲基四氟苄醇酯的反应僻】为例。2，2，3．三甲基．环丙甲酰氯与四氟对氧甲基苄醇以四氢呋喃为溶剂，毗啶为缚睃剂，回流反应8h。后处理采用过2248复杂；毗啶作为缚酸剂需要过量，回收困难，收率不高；该路线产生废水、废碱多，需要进行处理：四氟对氧甲：四氟对氧甲基2。2，34氧甲綦四氟苄醇相同的方法，日本还申请了含对丙烯基四氟苄醇【231，2-甲基四氟苄醇叫等酰氯和苄醇的反应法均需要将菊酸先转化为菊酰氯，生成的菊酰氯一般都活泼，与空气中水分接触就会缓慢的水解为菊酸，另外该方法需要使用大量的酸剂，限制了此方法的大规模使1．2．2菊酸与苄醇直接酯化苄醇和菊酸直接酯化是可逆反应，因这两种物质的反应活性较差，一般都要脱水剂和催化剂，使反应向生成酯的方向进(1)钠和l，1一羰基一二眯唑为脱水剂WynonaM．P．等125】报道了以l，1．羰基-二咪唑为脱水剂合成2,2-二氯-l-(22-三叩+H心2，2一二氯一1一(2，2-二氯乙烯基)一1一环丙甲32，2-二氯一i一(2，2-=氯乙烯基)-I—环丙甲酸3一苯氧基苯3一苯氧基苄醇和2，2．二氯．1-(2，2-二氯乙烯基)一l-环丙甲酸在四氢呋喃中，加入钠99％。此方法的优点是产品的收率和纯度都非常高。缺点是钠和l，l-羰基一二咪6要与反应物等摩尔消耗，且价格昂贵，副产品不能回收再用要与反应物等摩尔消耗，且价格昂贵，副产品不能回收再用。另一个问题是需硅胶吸附提纯，在工业上难以实(2)以氢化钠和l，1．羰基．二咪唑为脱水Manfre．dS．等【硎报道以氢化钠和l，1．羰基．二咪唑为脱水剂由2,2-二氟3．二甲基-1．环丙甲酸和3一苯氧基苄醇直接反应制备2，2．二氟．3，3．二甲基．1．环丙甲-3-苯氧基苄醇酯，该方法需要以氢化钠和1，1．3一苯氧基苄划KazuakiI．D-cooH+∥Hi苄环丙甲环丙甲酸苄催化剂HfCl4·2(TEIF)2的用量为苄醇摩尔量的O．2％，点是催化剂不能回收，需要氩气保护，对溶剂和无水条件要求较高，但在工可以实现。优点是需要的催化剂用量少，产品收率和纯度较高，成本较低种值得尝试的路线(4)以NJ‘二环己基酰亚胺(DcC)为脱水剂本课题组的姚光源【28】在结合文献的基础上，采用DCC为脱水剂和4-N'N基吡啶(DMAP)为催化剂，由四氟对甲基苄醇和功夫酸合成了七氟菊酯，收率93．55％，纯度99．42％磁a砖HAaC．．VCH3浓F＼F吼⋯O七氟蘩功夫四氟对磁a砖HAaC．．VCH3浓F＼F吼⋯O七氟蘩功夫四氟对甲基这条路线的优点是收率和纯度都很高。缺点是DCC作为脱水剂需要等摩尔消耗同时产生的副产物N,N-二-环己基脲(DcU)，基本没什么价值，不能回收再用。的价格是每吨5～7万元左右，如果DCC价格低廉，则这条路线无疑是较佳的1，2．3菊酸盐与苄基卤缩合KlausN．等【29】以乙腈为溶剂，2，2．二甲基．3．二氯乙烯基．环丙甲酸钾盐与五苄基氯，回流反应5h直到卤化物反应完全，制备了2,2-二甲基．(2'2一二氯-乙烯基)-只需水洗除去生成氯化钠即可，反应操作易于工业化。这种路线需要制备由苄制备苄基氯和菊酸制备菊酸盐，增加了两步反应，成本较高c一c．蔷、F0C·I2。2---q1基-(2，2-二氯一乙烯基)-I-环丙基甲酸五氟苯甲1．2．4菊酸与苄基卤缩合WynonaM．P．J．等【30】报道了以丙酮为溶剂，三乙胺为缚酸剂的条件下。I一乙氧基)．苯基．2．氟．1．环丙甲酸和3．苯氧基苄基溴反应，合成了1-(4·乙氧基)一苯_2．氟．1．环丙基甲酸一3．苯氧基．苄醇酯，收率为82％，经硅胶柱纯化后纯度为92％业使用，以三乙胺为缚酸剂，成本也较高业使用，以三乙胺为缚酸剂，成本也较高即900H+B3-苯氧基苄基1-(4’一乙氧基)一苯基一2一氟一l-aTN甲1-(40乙氧基)一苯基-2-氟-1-环丙基甲酸-3-苯氧基一苄醇(2)以碳酸氢钠为缚酸剂RaphaelB．等【3Il采用DMF为溶剂，以碳酸氢钠为缚酸剂，由2-叔丁酰胺基-3甲酯基．习；丙荦酸和苄基溴反应，合成了2．叔丁酰胺基-3一收率为96％，该方法的优点是采用无机碱作为缚酸剂，价格低廉，收率高，后理简单，容易实现工业化。缺点是必须由苄醇合成苄基溴．n—Q吣囝人。⋯人湖y1．3四氟对甲基苄醇的合功夫酸和四氟对甲基苄醇是合成七氟菊酯的重要中间体。目前，功夫酸在内已经实现了工业化生产，价格在25～30万元／吨。四氟对甲基苄醇研究的较有一些科研结构正在研发合成的工艺路线，到目前为止，报道的合成四氟对甲苄醇的路线以起始原料分类有以下几种1．3．1四氟对甲基苯甲腈为原料的合成路Wettingngent(NopcoF1)亚硝酸钠，盐酸雌1．3．1四氟对甲基苯甲腈为原料的合成路Wettingngent(NopcoF1)亚硝酸钠，盐酸雌2)氢氧化3)盐冰乙酸F这是合成四氟对苯二醇的最新报道【32l此路线以四氟对甲基苯甲腈为原料，钯碳为催化剂，催化加氢还原，得到四氟对甲基苯甲胺，接着采用重氮化转化应，得到四氟对甲基苄醇，总收率为73．8％，纯度为90．1％．本路线可以采用锅法制备四氟对甲基苄醇。这条路线的优点是一步催化加氢，反应步骤少，总率高。缺点是原料四氟对甲基苯甲腈价格昂贵，并且国内没有生产，直接限制这条路线在国内的使用；路线中采用重氮化转化反应，成本高，纯度低，最终品的纯度只有90．1％1．3．2四氟苯为原料的合成路NazimP等133l是最早研究四氟对甲基苄醇合成的科学家之一，他所在的课组以四氟苯为原料经甲基化、羧化、还原制备四氟对甲基苄醇。其合成路线如牟嫩：FELiBu—-F2，3，5，6．四氟苯与11．LiBu，以THF反应制得2，3，5，6．四氟甲苯；再以乙醚为溶剂，依次与n-LiBu、C02反应制得4基-2，3，5，6．四氟苯甲酸；接着在氩气保护下，乙醚为溶剂与LiAlH4反应得到4一甲下操作。反应总收率很低，不到1％，难以工业化生产1．3．3以对二甲苯为原料的合以对二甲苯为原料，通过氨氧化、氯化、‘氟化、选择性甲基化、水解和还六步反应步也可以合成四氟对甲基苄醇【州。这条路线中的第一步反应氨氧化反收率为85纠翊。第四步反应，选择性甲基化收率为48％1361，最后一步加氢反应收率为85纠翊。第四步反应，选择性甲基化收率为48％1361，最后一步加氢反应FFFFH时F"☆"rFFCOOH旦欺1．3．4以四氟对苯二甲酸二甲酯为原料的合成路国内的江苏扬农化工股份有限公司申请了合成七氟菊酯的一项专利【171，以氟二烷基苯羧酸酯为原料，合成了四氟对甲基苄醇进而合成七氟菊酯，反应方式如下[3sPdC75894二烷基苯羧酸酯为原料，国内没有生产，国外进口，价格较高1．3．5以对苯二甲酸为原料的合成路本课题组【”．34合成四氟对甲基苄酵的工艺路线，具体的反应历程如下堕坠麓1．3．5以对苯二甲酸为原料的合成路本课题组【”．34合成四氟对甲基苄酵的工艺路线，具体的反应历程如下堕坠麓；巡玲：翌玲还ICIH型CIH。吼八O以对苯二甲酸作为起始原料，经过氧化得到四氯对苯二甲酸，收率为再经过酰氯化反应，得到凹氟对苯二甲酰氯，收率为93，00反应制备四氟对苯二甲酸二甲酯，收率为87．oo％；四氟对苯二甲酸二甲酯经原反应得到四氟对苯二苄醇，收率为98．10％；进一步溴化得到四氟对溴甲基苄醇收率为88．13收率为78．00％；在经过一步与菊酸酯化合成七氟菊酯收率为93．55％。这条合工艺路线有以下优点：对苯二甲酸作为基础原料，价格便宜，国内有大规模生成；反应步骤虽多，但反应各步所用的试剂都廉价易得，整体成本低；反应各步需要线的前几步反应，在课题组前期工作者的努力下，已经达到高收率和高纯度，并且反应稳定性也很好。但还存在着需要改进的地方，将在以后的内容中详细叙述。1．4本论文研究的内容和意1．4．1前期工作存由于时问的问1．4本论文研究的内容和意1．4．1前期工作存由于时问的问题，前期的研究生没能对后几步反应进行优化，存在的问题要有以下几个方面(1)溴化反应。溴化反应中氢溴酸与四氟对苯二苄醇的摩尔比是10：l，论用量应该为l：1，所以有必要再优化反应条件，降低成本(2甲醇还原四氟对溴甲基苄醇，镁粉的用量为四氟对溴甲基苄醇的摩尔量的10倍且不能回收利用，而理论消耗量为l：l，使这步反应的成本大大增加，需要降镁粉的用量。这步反应的收率最高也只有78％，需要提高收率是DCC的价格在5～7万，吨，且与功夫酸等摩尔消耗，价格高，工业上采用不适。所以需要降低成本，提高收率和纯度本论文的工作重点解决原工艺路线中的收率低，成本较高的问题，优化工路线，降低成本，找到一条更容易工业化的工艺路线。工作的重点和方向是四对甲基苄醇的合成和七氟菊酯的合成1．4．2本论文研究催化加氢直接将四氟对二苄醇还原为四氟对甲基苄醇，可以省去溴化反应降低成本、B．等【39l曾报道以对苯二苄醇在胁cyNi催化剂下，可以催化加氢原制备对甲基苄醇，反应条件温和，收率在94～96％，反原制备对甲基苄醇，反应条件温和，收率在94～96％，反应方程式如下94％-虽然含四氟对苯二苄醇与对苯二苄醇化学结构上不完全相同，但存在四氟对苯苄醇也能发生类似反应的可能，因可以省一步反应，且催化加氢成本低，后处简单，值得尝试(2)镁粉和甲醇还原以镁粉和甲酵还原四氟对溴甲基苄醇可以得到目标产物四氟对甲基苄醇，应方程式如2CH30MgBr+2HCI业而这个反应存在消耗镁粉的副反应，即镁粉和溶剂甲醇在常温下也能反应生成氧基镁，并放出氢气。能否优化反应条件，抑制或减少副反应的进行，进而降镁粉的用量也是本论文实验改进的一个方向氟对苯丁基苄基溴，反应方程式如下结合前面提到的菊酸与苄基卤合成的实例，设计反应路线如下’≯H3C-精．万-CH,F＼7苯二’≯H3C-精．万-CH,F＼7苯二苄醇与氯化亚砜反应制备四氟对苯二2．1实验所用原料2．1实验所用原料、试剂及仪2．1．1原料及试表2-1原料及试!§§!：!堡墅!翌!!蜘!!!堕堂g塑纯序名生产厂2．2．1分析仪薄层硅胶板：HSG，烟台市化学工业研究(3)核磁共振仪500MHz；2．2．1分析仪薄层硅胶板：HSG，烟台市化学工业研究(3)核磁共振仪500MHz；化学位移以ppm表示，偶合四氟苯二甲酸二甲酯、四氟对苯二苄醇、四氟对溴甲基苄醇、四氟基苄醇和四氟对甲基苄基氯的液相分析条件柱子：ZORBAXSB-C18(4．6×250mm，5pm)；检测器：uV220nm；流量1．0mL／min=进样量：5ul；流动相；甲醇／7J(=95／5七氟菊酯液相分析条件p流量：1．0mL／min；进样量：5ul；流动相：甲醇／水=90／102．2四氯对苯二甲酰氯的4-称取80．09(0．2632m01)四氯对苯二甲酸加入500mL三口瓶中，再分别量3mE(0．08701)精致MF和90mL(1．33moi)氯化亚砜先后倒入三口瓶中。搅拌，升温至78"(3并保持此温度回流反应4h，结束反应。后处理采用了两种方法：(1)常压蒸馏蒸出氯化亚砜，接着用400mL二氯甲砜，然后进行分液保留上层有机相，最后旋转蒸发有机相除去二氯甲烷得到粗品砜，然后进行分液保留上层有机相，最后旋转蒸发有机相除去二氯甲烷得到粗品．用无水乙醇洗涤粗产品，反应最终得白色固体83．459(o．2447m01)，收率(2)常压蒸馏过滤，用10X2mL石油醚冲洗后。再用10X2mL乙醇冲洗至黄色消失，干燥2．3四氟对苯二甲酸二甲酯的合2．3．1工业环丁砜的精环丁砜熔点28℃，纯品为无色固体。工业无水环丁砜因含杂质和水分，常常压下为无色或浅黄色固体。将109颗粒状固体氢氧化钠加入装有500mL丁砜的单口瓶中，升温至140～142"C，减压至压力为5ramiqg拄，蒸馏收集馏分得480mL无色液体，冷却后为无色冰状固体2．3．2氟化钾的干氟化钾易吸水形成KF·2I-t20，每次使用前研磨至粉末状，于400℃在马福内烘4h，烘好后立即研磨使用，以防再次吸水。如果氟化剂中的含水较少将称量好的氟化钾先加入反应瓶，将反应瓶敞口置于马福炉内400℃烘4h，取后立即封口，冷却至100℃以下直接进行氟化反应2．3．4四氟对苯二甲酸二甲酯aF-I-6KF‘。。。。。。。‘‘。。。。环丁aF堆=EuFF称取529(0．896moll已经干燥处理的无水氟化钾粉末，加入干燥的1000mL口烧瓶中，密封，然后量取360raL环丁砜，倒入三口瓶中，充分混合后在真空口烧瓶中，密封，然后量取360raL环丁砜，倒入三口瓶中，充分混合后在真空搅拌蒸馏．蒸出大约60mL的环丁砜后，停止蒸馏，继续搅拌下降温至50拌下向反应器中加入359(0．1028m01)1四氯对苯二甲酰氯。再升温至150温度下反应5h后结束反应，得到红棕色四氟对苯二甲酰氟的环丁砜溶液及降温至50℃，加入400raL无水甲醇，回流反应5h。停止反应，抽滤除去应的无水甲醇。将剩余液体倒入约6000raL的水中，不停搅拌，可析出大量色絮状沉淀。抽滤后得到一层浅黄褐色滤饼，再反复水洗至滤液呈无色。将滤取出后烘干，称量，得产物23．849(0．0896m01)，收率87％。产品唧：80-文献m】值(79～80℃)。液相色谱分析，纯度为96．29％(见附录2)2．4四氟对苯二苄醇的合将四氟对苯二甲酸二甲酯还原生成四氟对苯二苄醇。实验中采用了氯化锂硼氢化钾作为还原剂，反应式僻FFm01)四氟对苯二甲酸二甲酯溶于100mLTHF中配成溶液备用。依向lL的四口瓶中加入200mLTHF、KBH4(0．3m01)和搅拌lOmin，加热升温至回流后将溶有酯的溶液滴加入四口瓶中(约30min加完滴加完毕继续反应2h5％后处理：用冰水浴使混合物温度降至O'C，接着向混合物中滴加45％的氢氧化钠溶液，续搅拌30rain。然后向反应瓶中加A'250mLZ,酸乙酯萃取，静置分层(上层浅棕色中层浅棕色絮状物，下层浅黄色、底层白色固体1，分出上层有机相，中下底层乙酸乙酯(150mLX2)萃取两次，合并有机相，减压蒸出乙酸乙酯，干燥后得到黄色固体20．69(O．098ImoO，收率98．I％。产品mp：122-124℃，文献㈣值127℃。液相分析，纯度为91．60％(见附录3)2．5四氟对溴甲基苄醇的合+HBrR媾F向装有回流冷凝管和2．5四氟对溴甲基苄醇的合+HBrR媾F向装有回流冷凝管和温度计的lL四口瓶中依次加入219(0．tm01)g目氟对苯苄醇mL甲苯。充mLHBr(40％，O．5t001)，机械搅拌lmin，然后加入层甲苯层(亮黄色)，并用甲苯mLX2对下层水相萃取两次，萃取完后水相留以便继续反应。甲苯层用无水硫酸镁(约按100mL甲苯加339MgS04)=F燥后旋蒸发回收甲苯得乳白色固体20．489(0．0753m01)，收率为83．45％下层水相转入原反应瓶，加入245．70IIIL甲苯，充分搅拌下升温至88"(2反4h，后处理同前面，甲苯50mLX2萃取两次(其水相回收以备下次反应循环使用)得产品1．819，加上第一次产品共计24．519，总收率为90．07％。产品N-(CDCl3)6：4．521(s，2H，Br-CH2)，4．836(s，2H，O—CH92．6四氟对甲基苄醇的合2．8．1催化加氢(1)W-2型雷尼在25"，以馏水至原体积，搅拌溶液使镍粉悬浮，再次静置使镍粉沉下，倾去上清液。然转移至2L烧杯中，倾去上清液，加入500mL含509氢氧化钠的水溶液转移至2L烧杯中，倾去上清液，加入500mL含509氢氧化钠的水溶液，搅拌试纸呈中性后，再洗10次．倾去上清液，加200mL95％的乙醇，用滗洗法洗三次，再用无水乙醇洗涤三次。可得到1509左右的W-2型雷尼镍催化剂(2)w-4型雷尼在50℃，加20％氢氧化钠水溶液分解镍铝合金，反应50min，保温lh，洗至中性。制法与W-2(3)W-5在50℃，加20％氢氧化钠水溶液分解镍铝合金，反应20～30min中性。制法与W-2型雷尼镍相似(4)Ⅵ『-7型雷尼在50℃，加20％氢氧化钠水溶液分解镍铝合金，反应20～30min次，保留碱性。制法与W-2型雷尼镍相似(5)T-I型雷尼在90℃，加10％氢氧化钠水溶液分解镍铝合金。反应lh，经水洗酵洗后得。制法与W-2(6)漆原型雷尼制法：在500mL的三口瓶中，加入59镍铝合金和50mL蒸馏水，在不拌下，缓慢的加入89固体氢氧化钠。至不再有氢气冒出，静置10rain，于的水浴上保温30rain，海绵状的镍沉至瓶底，倾去上清液，再振摇下，用倾析洗涤3次。即可得到漆原型催化剂(7)Pa-C催制法：将1．79氯化钯溶于4mL浓盐酸及10mL水中，再用30mL水稀释蒸干，然后在烘箱中100"C烘干。得到约209氯化钯／碳，贮存与密闭瓶中2．6．1．2实验操作方将新制备的雷尼镍催化剂(约O．59)f约乙醇悬浊液加入50mL单1：3瓶中2．5mol／L的氢氧化钠溶液5mLX3洗涤活化。加入溶有2．19四氟对苯二苄醇2．5molfL的氢氧化钠溶液10mL，通入氮气置换空气后。室温常压搅拌下通氢24h。反应结束后加入20mL乙醇，过滤回收雷尼镍催化剂，以乙醚20mLx3取，旋蒸得到浅黄色固体。薄层色谱分析，没有四氟对甲基苄醇生成2．6．2镁粉和甲醇FF2GH30MgBr+2HCI卫2．6．2镁粉和甲醇FF2GH30MgBr+2HCI卫49(O．17m050mLH2C2185590079m015mL30Llh75nlL2％2CH1209336)。经过六步反应制备的四氟对甲基苄醇含有少量的杂质，颜色呈浅褐色，为得到较纯的后续产品，使用前应精制。精制的操作步骤如下：将6．49四氟对甲基苄醇粗品溶于L环己烷中，然后加入带有冷凝管的L单口瓶中，加热至沸腾，保持lOmin，冷却至40～45℃，出现分层。上层桔黄色，下层浅褐色。分液，上层冷却至O℃，析出白色片状固体，过滤得到白色四氟对甲基苄醇。滤59492．7功夫酰氯的2．7．1功夫酸的精末状固体。过滤，干燥得到il．409白色粉末状功夫酸，精制收率为94．21％2．7．2功夫酰末状固体。过滤，干燥得到il．409白色粉末状功夫酸，精制收率为94．21％2．7．2功夫酰氯的功夫酰氯由功夫酸经氯化亚砜酰氯化制备，反应方程式如下db／～洲+socl2一H3C-W-OO2．7．2．1向装有温度计、回流冷凝管(接干燥管，HCl吸收装置)，恒压滴定管的三口瓶中加入2．439(0．Olm01)功夫酸，10mL石油醚，搅拌；将溶有1．679SOCh(o．014m01)的3mL石油醚溶液在室温下缓慢滴加入反应瓶(约15min加完入一滴毗啶，室温继续搅拌2h。升温至40～50℃，至无HCI气体生成为止，停反应。减压蒸馏除去石油醚和过量SOCl2，得到浅黄色液体2．149(O．0082m01)，率81．86％2．7．2．2非溶剂向装有温度计、回流冷凝管、恒压滴定管的lOOmL--D瓶中加功夫酸，搅拌下缓慢升温，同时滴加入25mL(O．35m01)SOCl2，约15rain回流温度下继续反应3h后，停止反应。减压蒸馏出绝大部分过量的SOCl2，入甲苯(20mLx3)共沸减压蒸馏三次除去氯化亚砜，得到浅黄色液体功夫酰1．229(0．0046m01)，收率93．76％2．8四氟对甲基苄基氯的合四氟对甲基苄醇与氯化亚砜反应，制备四氟对甲基苄基氯，反应方程式如下u牵敢F将1．949(o．Olm01)l四氟对甲基苄醇，1．7859(0．015t001)氯化亚砜，10mL石油加入50mL的单口瓶中，回流反应10h，冷却至室温。向反应瓶中补加10mL加入50mL的单口瓶中，回流反应10h，冷却至室温。向反应瓶中补加10mL1．909(0．0089m01)浅黄色液体四氟对甲基苄基氯，收率为89．64％．纯度为92．35％(附录(2)50mL的单口瓶中，常温搅拌5h，80"C蒸除多余的SOCl2(可回收到7．59以30mLCH2C12溶解残液，20mLX5水洗有机相，分液，以无水硫酸镁除去有相中的水，过滤，蒸馏得到2．029(0．0095m01)95．28％，液相纯度96．15％(见附录8)，产品经核磁鉴定(附录9)，1H6：4．66(s，2H，CI-CH2)，2．29(s，3H，CH3)2．9七氟菊酯的2．9．1功夫酰氯和苄醇酯化功夫酰氯和四氟对甲基苄醇酯化制备七氟菊酯，反应方程式如下+1．949(0．01m01)四氟对甲基苄醇、1．29(0川5m01)U比啶、甲苯33mL，功夫酰2．429(0．01m01)，电磁搅拌，室温反应24h。过滤除去反应生成的毗啶盐酸盐(回毗啶)，水洗以2mol／L盐酸20mLX3洗涤除去未反应的吡啶，以蒸馏水22洗涤，再用蒸馏水洗涤洗涤除去吡啶盐酸盐，以饱和NaHC03水溶液X水相呈中性。合并有机相，用无水MgS04干燥2h后过滤，减压蒸馏出甲苯得料点，将最终产品经硅胶桂提纯(洗脱剂为石油醚：乙酸乙酯=20：1)后，得浅液体产品2．999(0．0072m01)，收率71．7％。熔点rap：42～43℃。液相色谱分析纯度为90．1％(附录11)第二章实验部2．9．2功夫酸与苄醇直接第二章实验部2．9．2功夫酸与苄醇直接酯化搿／0《F催化FF3C—卜弋依次向装有索氏提取器的lOOmL三口瓶加入1．949(0．01t001)四氟对甲基苄22(002m4Al)四氯化钛，搅拌升温至回流，反应24h。后处理：反应液以蒸馏水20mLX2洗涤2．9．3苄基氯与功夫酸反应将1．609(7．5mm01)匹t氟对甲基苄基氯溶解于10．OmLDMF中，再加入×2水洗，以无水MgS04除去有机相里的水，旋蒸得到浅黄色液体七氟菊酯收率91。86％，纯度96．29％(见附录12)。．5"C～"C"641MR附录3．1四氯对苯二甲酰氯的合作为溶剂，反应方程式如下3．1四氯对苯二甲酰氯的合作为溶剂，反应方程式如下所示一毗一兰墩：+2s”z一3．1．1四氯对苯二甲酸酰氯化反应机四氯对苯二甲酸与氯化亚砜反应生成四氯对苯二甲酰氯属于亲核取n行的难度。且采用DMF意图如下[47J^j⋯C⋯⋯一气|．～3．1．2氯化反应的影响因四氯对苯二甲酸的酰氯化反应是以氯化亚砜作为溶剂和反应物，影响这步应的主要因素是四氯对苯二甲酸的纯度、氯化亚砜的纯度、反应温度和后处理温度．后处理前，蒸馏回收氯化亚砜，适当提高温度．后处理前，蒸馏回收氯化亚砜，适当提高蒸馏的温度，最大程度的将氯亚砜从反应体系中除去，减少洗涤纯化的试剂使用量。产品四氯对苯二甲酰氯石油醚中和无水乙醇中均有一定的溶解度，冲洗时保持低温，快速。四氯对苯甲酸的酰氯化反应是比较容易实现的反应，四氯对苯二甲酸和氯化亚砜的物质量的比约4．7：1，DMF为催化剂，回流反应4h，产品的收率和纯度均在94％以上重复性很好，产品纯度和收率稳定3．2四氟对苯二甲酸二甲酯的合以四氯对苯二甲酰氯为原料，KF为氟化剂，环丁砜为溶剂制备四氟对苯甲酰氟，再进一步与甲醇反应得到四氟对苯二甲酸二甲酯。由于反应产物四氟且其沸点与溶剂沸点相近，故不易通采用将四氟对苯二甲酰氟直接甲酯化苯二甲酰氟极易溶于反应溶剂，易水解萃取、蒸馏等方法分离。考虑上述原因释而析出得到全氟化酯化产品。反应方程式如下四氯对苯二从四氯对苯二甲酰氯的结构来分(1)羰基的氧原子和苯环上四个氯原子的吸电子诱导作用通过苯环的共轭系使羰基的碳原子带有部分正电荷，有利于氟离子进攻羰基的碳原子，生亲核取代反(2)苯环在两个酰基氟基团的较强的吸电子作用下，电子云密度降低，有利质子性溶剂的结构特征是偶极正端藏于分子内部，偶极负端露于分子外部，负离很少溶剂化，而且强极性有利于使氟化钾离解，形成裸露状态的氟离子，提高了化钾的反应活性。除此之外，在极性非质子性溶剂中，氟离子的亲核性也大质子性溶剂的结构特征是偶极正端藏于分子内部，偶极负端露于分子外部，负离很少溶剂化，而且强极性有利于使氟化钾离解，形成裸露状态的氟离子，提高了化钾的反应活性。除此之外，在极性非质子性溶剂中，氟离子的亲核性也大加。由反应机理，以氟化钾为氟化剂的氟化反应，需要强极性非质子溶剂来提高的极化程度，形成氟离子，且反应体系需要无水以提高氟化钾的亲核3．2．1氟化反应的影响因反应物是酰氯，能与许多非质子极性溶剂发生反应，限制了溶剂的选环丁砜是常用的非质子极性溶剂，且对KF有一定的溶解性，适合作为本反应溶剂，得到的产品是黑褐色的，纯度只有52．91％。经过蒸馏无水处理的环丁砜为溶剂，相同的条件下产品的纯度在90反应体系中微量的水，则产品反应收率和纯度均可以提高干燥处理，直接加入反应体系，可以得到较纯的产品，熔点为75～76℃(文献值14为79～80"C)。无水工业品氟化钾直接使用，相同条件下得到产品，熔点为46"(2。经当经多次实验发现，以无水环丁砜为溶剂，氟化钾为氟化剂，反应温度控制150～160℃，反应8h，四氟对苯二甲酸二甲酯的收率87％～89％，纯度大于3．3四氟对苯二苄醇的合四氟对苯二甲酸二甲酯在氯化锂和硼氢化钾作用下还原生成四氟对甲基辑3．3．1还原反应机羧酸衍生物的羧基可以辑3．3．1还原反应机羧酸衍生物的羧基可以被还原剂还原为醇，一般使用催化加氢还原或化学原法．各种羧酸衍生物被还原的难易程度不同，酰卤是较为活泼的，依次是酯酸、酰胺【48l很难实现。本课题组在大量的实验工作后，发现硼氢化钾和氯化锂组成的还原⋯Ju3．3．2还原反应的影响因硼氢化钾和氯化锂都是容易吸潮变质的物质，特别是氯化锂，在空气中吸水分的速度和颗粒状氢氧化钠相当。微量的水对四氟对苯二甲酸二甲酯的还原反硼氢化钾和氯化锂的用量为四氟对苯二甲酸二甲酯的3倍(摩尔比)，过量50％，前期研究者的工作重点，实验条件成熟，纯度和收率稳定3．4四氟对溴甲基苄醇的合以甲苯为溶剂，四氟对苯二苄醇与氢溴酸反应，制备四氟对溴甲基苄醇，应方程式如⋯r一叛F7、，、5F仙副反应章+H卧—壁⋯r一叛F7、，、5F仙副反应章+H卧—壁耀四氟对苯二苄醇与氢溴酸的反应属于亲核取代反应。苄醇的羟基活泼性高，溴化容易进行。溴化氢和四氟对苯二苄醇溶解在水相中，溴化后被甲苯萃取成的单溴化物，还要补充有机相，以阻止二溴化物的生成。选择性的进行单溴代基苄酵的主要原因有两个，～别在水／甲苯体系的分配系数不同，二是溴化反应主要是在水相中进行的，所3．4．2氢溴酸的用量对溴化反应的影4选择性，降低收率，且溴化氢的大大过量也增加了反应成本和后处理的工作量，下表所示表3-1氢溴酸的用量对溴化反应的Tab3-1Influenceofthe表3-1氢溴酸的用量对溴化反应的Tab3-1Influenceofthemountofhydrobromicacidonboromination由反应数据可知，随着溴化氢用量的增加，产品的收率呈先增大后减小的趋势产品纯度大致呈逐渐升高的趋势。当溴化氢的用量与原料的用量之比为6：l(moi1时，收率和纯度最高。考虑上后处理，经过成本核算，溴化氢的用量与原料用量之比为5：l(mol比)时，更经济，所以采用此配比作为最佳条件3．4．3反应时间对溴化反应的影溴化氢的用量与原料的用量之比为5：l(mol比)为最佳条件，而此反应的论摩尔比应该为1：l化反应的影响。实验数据如表3-2所示表3-2反应时间对于溴化反应的1hb3．2Influenceofthereactiontimebromination90"(2，甲苯用董为氢溴酸(40％)用量的5倍(体由上表中的数据可知，随着反应时间的延长，原料四氟对苯二苄醇的含量渐降低，产物的纯度逐渐升高，但副产物四氟对苯二苄基溴的含量在反应4h最低，同时主产物的收率在此时最高，所以继续延长反应时间对生成副产物有利值，为4h将四氟对苯二苄醇直接与40下反应2h种物质生成。这种物质经分离提纯后，熔点和核磁鉴定为四氟对苯二苄基溴(熔124℃～126值，为4h将四氟对苯二苄醇直接与40下反应2h种物质生成。这种物质经分离提纯后，熔点和核磁鉴定为四氟对苯二苄基溴(熔124℃～12650为125～126"C3．1，移值为．55)32)值为4．51}’1—1—1—r“r””_1’71盯·盯图3-1四氟对苯二苄基溴核ofl，4-bis-broraomethyJ-F塘3-56-te缸afluoro-，人日．一．．^．．．^I肿，●IV ．1·一¨-图3-2四氟对溴甲基苄醇的核磁56-由此可知，四氟对苯二苄醇的溴化反应可以在水相中很容易进行，且副反应的应活性很高。而以甲苯为溶剂时，结果见表3．1，随着氢溴酸用量的产品中原料四氟对苯二苄醇的含量逐渐减少，产品收率呈先增加后减少趋说明一溴代是在水相中进行的，水相的量超过最佳值后，由于溶解部分四氟对二苄醇和四氟对溴甲基苄醇未能被萃取至有机相，造成二苄醇和四氟对溴甲基苄醇未能被萃取至有机相，造成收率下降。而副产品对苯二苄基溴的含量变化不大，也说明溴化反应主要在水相中进行，如果甲溶解的溴化氢可以与苄醇的羟基发生发应，则随着有机相中对溴甲基苄醇在相含量的增加，副产品四氟对苯二苄基溴的含量也会随之增加，而表3．1中的据表明，副产品四氟对苯二苄基溴的含量变化不大，说明溴化在水相中进行．文献Ⅲ】报道：四氟对苯二苄醇在水，甲苯相中分配系数为1：13；四氟对溴甲基醇在水／甲苯中的分配系数是1：120(表3．3所示1表3-3反应物和产物在水和甲苯中的分配系thepartitioncoefficientintoluene—溶解于水相的部分四氟对苯二苄醇与氢溴酸反应履生成四氟对溴甲基苄醇四氟对溴甲基苄醇在水中的溶解度远远低于其在甲苯中的溶解性，被迅速萃取有机相中，阻止了进一步溴代生成四氟对苯二苄基溴，所以可以高选择性的得单溴代的产物。氢溴酸容易变质生成溴，溴的反应活性很高。当新制备的氢溴放置2～3月后，作为溴化荆与四氟对苯二苄醇反应时，也会生成较多的副物。副产物通过核磁鉴定得知。也是四氟对二苄基溴，原因可能是溴化氢变质成的单质溴在甲苯中的溶解度比溴化氢大，并且溴化能力也比溴化氢强，使得解在甲苯中的四氟对淀甲基苄醇继续溴化为副产物四氟对苯二苄基溴3．5四氟对甲基苄醇的合四氟对甲基苄醇可由四氟对苯二苄醇催化加氢和四氟对溴甲基苄醇还原路线合成，本文尝试了以下2种方法，方法一是催化加氢法，方法二是镁粉和醇还原法。实验发现镁粉和甲醇还原的方法最终取得了较好的效果3．5．1催化加氢参考文献{39J设计了尝试由四氟对苯二苄醇经催化氢化合成四氟对甲基苄实验结果如表3-4所示Tab3-4InfluenceCatalystsOil实验结果如表3-4所示Tab3-4InfluenceCatalystsOilreducing注：a．四氟对甲基苄酵0．01too|。溶剂为2mol／L的氢氧化钠溶=}攫20mL，H2压力为从上表中的结果可以看出，雷尼镍催化剂催化氢化四氟对苯二苄醇合成四W4ayi-7acNi不高。原文献中的反应底物是对苯二苄酵，而本实验底物是四氟对苯二苄酵，原子的引入可能使得底物与催化剂的作用方式有所改变，导致了没有目的产物成3．5．2镁粉和甲醇四氟对溴甲基苄酵在二氯甲烷，三氯甲烷或四氢呋喃为溶剂时，可以被镁和甲醇还原，生成四氟对甲基苄醇，反应方程式如下FF2CH30MgBr+2HCI卫本课题组前期工作确定的条件是：以甲醇为溶剂，镁粉的使用量与四氟对甲基苄醇的摩尔比是10：l，而理论用量应为l：l，镁粉的用量太大，而且不甲基苄醇的摩尔比是10：l，而理论用量应为l：l，镁粉的用量太大，而且不应，如果甲醇足量，镁粉能被完全反应，方程式如下所示4-所以大量的镁粉被作为溶剂的甲醇所消耗，没能与四氟对溴甲基苄醇反应，从而镁粉的用量要加大到四氟对溴甲基苄醇的lO倍(摩尔比)。除此之外，原料四氟甲基苄醇常温下在甲醇中的溶解度也不大。如果能找到另外一种合适的溶示Tab3-5Influenceofsolventsonreducing注：四氟溴甲基苄醇29，镁粉0．889(镁粉与四氟溴甲基苄醇的摩尔比5：1)，甲醇10mL，剂20mL，反应温度为常温，反应时间是实验结束后薄层色谱分析发现：以二氯甲烷、三氯甲烷和四氢呋喃为溶剂氢呋喃是与水互溶的，产品在萃取操作时，部分被四氢呋喃溶解，流失到水相三氯甲烷中的溶解性较好。所以本论文采用二氯甲烷或三氯甲烷作为较佳的替甲醇的溶还原剂镁粉，所以甲醇的用量足一个必须要考虑的因素。实验结果如下表所示表3-6甲醇的用量还原反应的影Tab3-6Influenceofthe表3-6甲醇的用量还原反应的影Tab3-6Influenceoftheamountofmethanolreducing200mL，反应温度为常温，反应时阃由表中的数据可知，随着甲醇用量的逐渐减少，产品收率越来越高，直至甲醇本，所以选择上表中每209四氟对溴甲基苄醇甲醇用量为50mL作为最佳条件3．5．2．3甲醇与镁粉的反应是本反应的副反应，反应温度对这个副反应影响很大。拌0．5h后，有氢气缓慢放出；而在超过60"C时，甲醇和镁粉可以很短时间同温度下，镁粉能使反应完全的最小需要量，实验结果如表3·7表3．7镁粉的用量和反应温度还原反应的影Tab3-7Influenceoftheamount and时间3h从表中的数据可知：O'C下，反应不进行。在15～25"C时，镁粉的消耗量可以至6．609，即与四氟对溴甲基苄醇的摩尔比为3．75：l。同时表中的收率数据也表至6．609，即与四氟对溴甲基苄醇的摩尔比为3．75：l。同时表中的收率数据也表明，超过30℃时，加大镁粉的用量并不能提高收率，收率反而下降，原因是加大镁粉的用量，必然会增加后处理时所用盐酸的用量，进而造成产品在后处理中的15℃25基苄醇还原反应较为适3．5．2．4二氯甲烷和三氯甲烷都可作为四氟对溴甲基苄醇还原反应的溶剂，并且这两种溶剂对反应物四氟对溴甲基苄醇和产物四氟对甲基苄醇都有较好的溶解性。减氟对溴甲基苄醇还原反应的影响。实验结果见表3．8表3-8溶剂用量对还原反应的影Tab3-8Influenceoftheamountofsolventreducing注：209四氟对溴甲基四氟苄酵，6．69镁粉，50mL甲醇，反应温度为常温，反应时间的用量的2．5倍(摩尔比)，实验结果见表3-注：扎209四氟对溴甲基四氟苄酵，二氯甲烷50raL，反应注：扎209四氟对溴甲基四氟苄酵，二氯甲烷50raL，反应温度为常温，反应3h．b．实验l为先加入足量甲醇，后加镁粉的加料顺序；实验2和3为先加入足量粉通过以上的条件优化实验，镁粉的用量最终降低到反应物四氟对溴甲基苄醇的尔量的2．5倍，四氟对溴甲基苄醇209，甲醇用量为30raL，二氯甲烷用量为常温下反应，反应条件温和，易于实现工业化3．5．2．6小实验室里使用。有文献【52】报道的镁粉和甲醇可以还原多种卤化物，其中镁粉的量是分别其被还原的有机碘化物、。溴化物、氯化物的摩尔量的5倍、10倍和倍，而且收率都在90％3．6四氟对甲基苄基氯的FFF啦4-4-蕊F3．6．1氯化反应机四氟对甲基苄酵与氯化FFF啦4-4-蕊F3．6．1氯化反应机四氟对甲基苄酵与氯化亚砜的反应属于亲核取代反应，反应机理和四氯对二甲酸的酰氯化反应相似，所不同的是苄醇的氢原子没有与催化剂作用离去化亚砜的硫直接进攻苄醇的氧原子，然后发生分子内取代(Stbstitutioninternal)。具体的历程网如下所示抓四氟对甲基苄醇的四个氟原子的吸电子诱导效应虽一定程度的降低了羟基的性，但苄醇的羟基仍有一定的活性，氯化亚砜是活性很高的氯化荆，所以本反即使不用吡啶、三级胺等催化剂也能较容易进行3．6，2氯化亚砜用量对氯化反应的影对于醇与氯化亚砜的氯化反应，一般采用过量的氯化亚砜在石油醚易发生副反应。但对于活性较低的醇，一般采用氯化亚砜既作为氯化剂又作见表3-lOchlorideTab3-10Influenceoftheamountofsulphurousoxychloride从表中数据可知，氯化亚砜与四氟对甲基苄醇氯化的理论用量摩从表中数据可知，氯化亚砜与四氟对甲基苄醇氯化的理论用量摩尔比为1：l，氯化亚砜的用量为理论用量的1．2倍时，石油醚或三氯甲烷为溶剂，薄层色谱析，反应不完全。回流反应10h，仍有原料点存在。当氯化亚砜的用量为理论量的摩尔比的1．5倍时，反应完全，但收率低于90％和溶剂，反应完全，收率也较高。四氟对甲基苄醇羟基的活性因为四个氟原子吸电子诱导效应和苯环的共轭体系有所降低，在以石油醚和三氯甲烷为溶剂时亚砜的用量为四氟对甲基苄醇的5倍(摩尔比)时，反应体系因为溶剂量少，混不太均匀，不利于反应进行。所以选择氯化亚砜的用量为四氟对甲基苄醇的倍(摩尔比)，反应充分，过量的氯化亚砜可以经蒸馏回收再用(实验室回收率70％)，3．6．3反应温度对氯化反应的影对于四氟对甲基苄醇与氯化亚砜的反应，反应温度对反应时间有很大的影响化的所用时间进行了实验，实验结果如表3—11所示Tab3-11Influenceoftemperaturechloride注：四氟对甲基苄醇1．949(0．01m01)，氯化亚砜从表中的实验数据可知温度对反应收率的影响不大，对完全转化时间的影响较显著。在反应收率基本相当的情况下，选用上表中实验方案l常温下操作，可节省能源，降低成本，所以选用常温作为本反应的最佳反应条件3．6．4氯化亚砜的纯度对产物的颜色有影响。久置或纯度不高的氯化亚砜略黄色，用前蒸馏精制，可以避免产物显黄色。以浓盐酸为氯化剂，成本较低，但实发现，反应进行不完全，主要原因可能是盐酸中氯离子的活性较低，并且反应四氟对甲基苄醇在盐酸中的溶解性不好lO～四氟对甲基苄醇在盐酸中的溶解性不好lO～113℃【刈，氯化亚砜的沸点是79"(2，可以提高氯化亚砜的利用率，并且可以得到纯度较高的产物四氟对甲基苄基氯，还可以省去四氟对甲基苄醇的纯化步骤。并且分馏的方法，在工业上简单可行，容易实现3．7功夫酰氯的合功夫酸与氯化亚砜可以直接反应生成功夫酰氯，反应方程式如下c’b尸Y洲+sOcl2一ab尸4-03．7．1氯化亚砜的用量对溶剂法酰氯化的影以石油醚、三氯甲烷、环己烷等常用的有机溶剂作为功夫酰氯化的溶剂，以在氯化亚砜用量较少的情况下反应得到功夫酰氯，实验结果如表3．12所示面积百分比为大致估计数值由表中的数据可知，氯化亚砜的用量与功夫酸的摩尔比为I．4：l时，反应较为全，氯化亚砜的用量最少，是最佳的反应用量4溶剂，80"C下反应|0h得到的功夫酰氯仍为浅黄色，所以石油醚或环己烷是较适宜的溶3．7．3非溶剂法合成功夫酰氯的影响因溶剂，80"C下反应|0h得到的功夫酰氯仍为浅黄色，所以石油醚或环己烷是较适宜的溶3．7．3非溶剂法合成功夫酰氯的影响因非溶剂法合成功夫酰氯的优势在于酰氯化反应较为完全，不需要加催化剂反应结束后，只需将氯化亚砜蒸馏回收既可。存在的问题是功夫酰氯较为活泼看到有菊酸的晶体颗粒析出。所以功夫酰氯必须在使用前制备。另一个影响因是功夫酰氯常温下粘度系数较大，流动性不好，使存放和使用的难度加大3．8七氟菊酯的合结合文献综述，本文采用了苄酵和功夫酸直接酯化法，功夫酰氯与苄醇酯法和苄基氯和功夫酸反应法三种方法合成七氟菊酯3．8．1功夫酸与苄醇直接酯化dF最OFF3．8．1．2酯生成的方向进行。在本实验中，采用在索氏提取器中加入干燥处理的4A证水与分子筛有足够的时间作用。通过这证水与分子筛有足够的时间作用。通过这个方法使反应生成的水从体系中移出使反应向生产七氟菊酯的方向进行．价格低廉的酸和碱是羧酸和醇发生酯化反应常用催化剂，且如果能实现功夫酸和四氟对甲基苄醇直接酯化得到七氟菊酯，则最经济的工艺路线，表3-13是几种常用的催化剂对酯化反应试验结果的响表3-13催化剂对酯化反应的Tab3-13Influenceofcatalystsesterification注：功夫酸0．01mol，四氟对甲基苄醇O．Olmol，催化剂O．001mol，溶剂甲苯(除水精制对类似反应催化效果较好的TiCh、TiCl4·2C4HsO对此反应的催化效果也一般不能除去杂质，所以也不适合作为此反应的催化剂3．8．2功夫酰氯与苄醇酯化酰氯和醇反应形成酯是广泛应用于合成酯的方法。对于反应活性弱的芳香氯或空间位阻较大的脂肪酰氯与醇的反应，在缚酸荆的作用下，能得到较好的果。缚酸剂一般使用有机碱如吡啶或三乙胺等，也有用无机碱如氢氧化钠或碳电子诱导效应，一定程度上弥补了环丙烷基电子诱导效应，一定程度上弥补了环丙烷基的供电子作用。四氟对甲基苄醇的个氟原子的吸电子诱导效应通过苯环n共轭体系，提高了苄醇的羟基氢原子的活性，使其容易离去。另外一个重要的影响因素是空间效应，四氟对甲基苄醇是个巨大的平面结构，功夫酰氯空间位阻较大，钝化了酯化反应的活性功夫酸的市售价格在25万元，吨，而四氟对甲基苄醇的合成价格在30万元应，提高收率的方法只能依靠缚酸剂或溶剂。缚酸剂对酯化反应的影响见表3一表3．14缚酸剂对酯化反应的影Tab3-14Influenceofacidagentsesterifleation注：功夫酰氯O．01mol，四氟对甲基苄醇O．01mol，缚酸剂用量为0．015mol，溶剂三氯甲烷反应时间为从上表中可以看出，缚酸剂对酯化反应的影响不显著，毗啶作为缚酸剂的效果好，产品纯度在70．833．8．2．2在常用的有机缚酸剂中，吡啶是较适合作为苄醇和功夫酰氯反应的缚酸的。缚酸剂吡啶的用量是影响收率和纯度的另一个因素。实验结果见表3-15表3·15毗啶的用量对反应的影Tab3-15表3·15毗啶的用量对反应的影Tab3-15Influenceoftheamountofpyridineesterification从上表中的数据可以看出，毗啶的用量为四氟对甲基苄醇用量的2倍(摩尔比)时产品七氟菊酯的纯度最高。再增加吡啶的用量，不能提高产品的纯度。功夫酰与四氟对甲基苄醇的酯化反应较难进行，并且后处理需要水洗，酸洗，碱洗和水洗，处理过程比较复杂，并产生大量的废水和废酸。同时缚酸剂吡啶的价格需要再投资设备和资金，使成本较高3．8．3苄基氯与功夫酸反应功夫酰氯与四氟对甲基苄醇反应是常见的酯化反应，是合成七氟菊酯较容氟对甲基苄基氯与功夫酸反应。以N，N．二甲基甲酰胺为溶剂，加入缚酸剂，四对甲基苄基氯可以与功夫酸直接反应制备七氟菊酯，反应方程式如下功夫酸和四氟对甲基苄基氯的反应属于亲核取代反应。四氟对甲基苄基氯功夫酰氯活泼，可以使用普通碱作为缚酸剂。在这个反应中，使用DMF作为剂是因为DMF对缚酸剂有一定的溶解能力，可以促进缚酸剂发挥作用3．8．3．1缚酸剂用量对反应的影结果如3．8．3．1缚酸剂用量对反应的影结果如表3．11Tab3-16Influenceoftheamountofacidbondingagentsonsubstituted注：功夫酸0．01mol，四氟对甲基苄基氯0,01mol，溶剂DMF为45mL，反应时间为49h，应温度为常温的摩尔用量等于或超过反应物功夫酸的1．5倍时，反应进行完全。再提高缚酸剂的用量收率的影响并不大，考虑到成本因素，缚酸剂的最佳用量为功夫酸的摩尔用量的1．53．8．3．2溶较用量对反应的影响。实验结果如表3．17Tab3-17Influenceoftheamountofsolventsonsubstituted反应温度为常温的用量小于5mL时，因为反应物四氟对的用量小于5mL时，因为反应物四氟对甲基苄基氯与功夫酸不能很好的溶解，反应不完全，收率较低，所以选择O．075mol功夫酸所用的溶剂DIVlF为10mL3．8．4NMR鉴定最终制备所得产品七氟菊酯为浅黄色固体，我们进行了熔点和(1)熔点分产品rnp：43～44"0，(文献值嗍(2)1HNMR分F产品1HNMR分析的完整谱图(附录13)，分析数据如下图3-3和表3-8(CDCls),5001vtHz圈3-3七氟菊酯的核磁谱3- 1HNMR由表中的数据可以看出，合成的七氟菊酯的核磁数据与文献155】基本～3，9小以四氟对甲基苄醇和功夫酸为起由表中的数据可以看出，合成的七氟菊酯的核磁数据与文献155】基本～3，9小以四氟对甲基苄醇和功夫酸为起始原料，七氟菊酯的合成可由三种路线现，、结合本课题组前期的工作，各种合成方法，各有优缺点()四氟对甲基苄醇和功夫酸在DC为脱水剂下直接酯化合成七氟菊酯的收率为93．55％t2s]；纯度为99．4％，并且一步合成，操作简单。存在的缺点是，DCCC5副产品DCU不能回收使用。本路线成本较高(2)功夫酰氯和四氟对甲基苄醇反应制备七氟菊酯是目前各种专利报道的氟菊酯和类似菊酯类化合物合成的主要方法。由功夫酸合成功夫酰氯再合成七菊酯的总收率为67．22％，经过柱层析提纯。纯度为90．01％。存在的问题是两合成七氟菊酯，功夫酰氯易分解，后处理步骤复杂，收率和纯度较低(3)四氟对甲基苄基氯与功夫酸反应合成七氟菊酯的路线是本课题再合成七氟菊酯的总收率为87．52％，纯度为96．29％。且中间体四氟对甲基苄氯的合成简单，在工业生产中容易实现。氯化亚砜的沸点是78苄基氯的沸点是llO～113时，采用每吨600元左右的无机碱作为缚酸剂，避免了使用昂贵的有机碱，降操作简单，成本较低，容易实现工业化生产第四章结结论1．成了最终产品七氟菊酯，产品纯度大于96计算，八步反应总收率达到60．10％。按2003年的原料价格，原料成本从每吨万降低到每吨第四章结结论1．成了最终产品七氟菊酯，产品纯度大于96计算，八步反应总收率达到60．10％。按2003年的原料价格，原料成本从每吨万降低到每吨622．四氟对苯二苄醇与氢溴酸反应制备四氟对溴甲基苄醇工艺中。将氢溴酸的量从四氟对苯二苄醇的摩尔量10倍降低至5倍，降低了成本，并且使收率88．13％提高到90．07％3．四氟对溴甲基苄醇与镁粉和甲醇反应制备四氟对甲基苄醇工艺中。采用二苄醇摩尔量的10倍降低至2．5倍，收率由78％提到4．设计了由四氟对甲基苄醇氯化得到四氟对甲基苄氯，再与功夫酸反应制备最终产品七氟菊酯的新方法。两步反应的收率分别95．28％，91．86％，纯品七氟菊酯的纯度大于96七氟菊酯的复杂后处理步骤参考文参考文[1][z]文耀智，第一菊酸系列化合物的合成，郴州师范高等专科学校学报参考文参考文[1][z]文耀智，第一菊酸系列化合物的合成，郴州师范高等专科学校学报[3]农作物植物病虫害综合防治学术讨论会论文集全文，北京：中国科学技术出版社，[4]张广忠，杨燕茹，郝爱友，含氟农药发展穰况，有机氟工业周卫平王宁，薛振祥，当今热点农药的含氟中间体开发，现代农药7周卫平，拟除虫菊酯发展契机：醇部分引入氟的研究(上)，农药译丛【lO】程霞，拜耳公司在英国的种子处理事业，世界农药【l1]KarlU．，HeisslerH．，ThomasJ．H．，Insecticidecompositionforprisesmixtureincludingpolyurethane,美国专利，2005132500．AI．2005．06-ofdevieeforP．V．，Camldoreleaseofpesticidetopreventofobjectspestscarrierparticlesandcombiningtheresultantparticlesliquidpesticidethermoplastichydrophobicpolymer,美国专利，6852328-Ibasedsubstrateormatrixusefulforcontrollingflyinginsectscomprisesimpregnatedand／ordosedvaporactive国专利，2407770-A，2005．05—inacarriersolvent,A．M．，Termitebarriermembrane，usefulfor【withtermiticideandfibrouslayertoflexibleshe％澳大利亚专利，2004100547-[15]KrausA．，IshikawaK．，AndersehW．，Synergisticpesticidalcompositions，useful勰insecticides，acaricides，nematocidesorectoparasiticides，containingwifluoro-butenylthio-tbiazolederivativeandearbamate，macrolideorpyrethroid，世界专利参考文2005-o如[17]王东朝，姜友发，一种拟除虫菊酯化合物中间体的制备方法，世界专利／035474AI，2005-04-【18]Finkederivativeswith利[19]JohnN．Y，biphenylmethyl[(perhaloalkyI)vinyl】参考文2005-o如[17]王东朝，姜友发，一种拟除虫菊酯化合物中间体的制备方法，世界专利／035474AI，2005-04-【18]Finkederivativeswith利[19]JohnN．Y，biphenylmethyl[(perhaloalkyI)vinyl】boxylatesforcontrolofacaricids，英国专利，2085005。1982．04-PaloA．，Aminoacidester(s)andthiolester(s)·as[20]Clivetickicides，丹麦专利，2812169-【21]RaymondV，HeavonJ．，Preparationof4-methyl一2，3，5，6-alcohol，美国专利，2004／0063993usefulforproducingConovelestercompoundhavinginsecticidalinsecticide，inparticularahome-alcoholesterderivativesarcnew,日本专利【Kogyoalcoholpolyfluorobenzoicacidbyfcdn．usingsolidmetalcatalystandfluodcacidaselectrolyte。日本专利，2632832．B2。1997．07-【25]WynonaM．PJ．，GeorgeH．，Facileone—potsynthesisofaninsecticideinterme-【26]ManfredB．，Gem—difluoroeyclopropanescarryingoxygen-【27]KazuakiI．，MasayaN．，Suguru0．，Directestercondensationfronal：lmixtureofcarboxylicacidsandalcoholsbyhafniumOv)or【N．，WolfgangB．，2，2-dimethyl-3-alcohols，美国专利acidcyclo·propaneofhalogenatedpyrethroidstructures：2-halo—l一(4-I·methanolscyclopropane-l·carboxylicacidsand【synthesisofdiastereo-andenantionmerixallyp-J．，Preparationof4一methyl一2。 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