4-氯-2, 5-二氟苯甲酸的制备方法

背景及概述^[1]

4-氯-2, 5-二氟苯甲酸(4-chloro-2, 5-difluorobenzoic acid)是一种药物中间体,可用于合成促进胰岛素分泌、抑制血液中血糖浓度增加的药物,也可用于合成蛋白质激酶抑制剂的中间体,还可以合成一种异噻唑类衍生物,该物质是一种抗癌药的中间体。

制备^[1-2]

报道一、

A.溴化

在装有球形冷凝管、温度计、电动搅拌器的5L三口烧瓶中加入水399g，浓硫酸510g(T ≤60℃)，然后再加入对氟硝基苯90g(0.638mol)，温度控制38～43℃，分批加入溴酸钾112g (0.67mol)，反应时间约12小时。加料过程中，跟踪测样，当对硝基氟苯≤2％，产物含量在 98％以上时，停止反应，冷却，加入水500g，冷至40℃以下，静置分层，下层再水洗，弱 碱洗，洗至中性。减压蒸馏得到3-溴-4-氟硝基苯110g，产率78.7％，含量98％。熔点：57～59 ℃，1H NMR(CDCl3)δ(ppm)：7.29～8.46(m，3H)。

B.加氢还原

向干燥的高压釜中加入甲醇600mL，3-溴-4-氟硝基苯200g(0.913mol)，镍粉15g。然后 通入氢气，压力慢慢升至25公斤，温度自然升至80℃，不再吸收氢气，保温半小时，结束 反应。降温放料，过滤，蒸去大部分溶剂，冷却结晶得到3-溴-4-氟苯胺155g，产率89.8％， 含量98％。熔点：34～37℃，沸点：234～236℃。

MS EI(m/e)191，189(M+)，1HNMR(CDCl3)δ(ppm)：3.60(br s，2H，NH2)，6.20～7.10(m，3H， Ph)。

C.氯化

在装有球形冷凝管、温度计、电动搅拌器的5L三口烧瓶中加入3-溴-4-氟苯胺165g (0.873mol)，N，N-二甲基甲酰胺640mL，再把温度升到40℃，分批加氯代丁二酰亚胺250g (1.88mol)，反应温度控制在40℃(不能太高，否则会产生焦油)，跟踪测样含量至90％，停 止反应，水洗过滤得6-氯-3-溴-4-氟苯胺湿品195g，含量92％，再用70％的甲醇水溶液重结晶含量到98％。

D.重氮化及氟化

在反应瓶中加入6-氯-3-溴-4-氟苯胺510g(2.28mol)，盐酸675g，水675g，升温75℃溶 解，再降温5℃以下滴加亚硝酸钠的水溶液(亚硝酸钠94g，水190g)，滴完后保温30分钟， 再加入氟硼酸，搅拌1小时，抽滤得固体氟硼酸盐，烘干。在无水反应瓶中投入间二氯苯 1000mL和上面制得的氟硼酸盐，搅拌下升温140～150℃分解，会有大量的白烟冒出，反应直 至只有少量白烟冒出，取样分析产品峰20％停止反应，减压蒸馏，精馏得4-氯-2，5-二氟溴苯 260g，产率50.5％，含量≥94％。

E.目标物的制备

5L无水四口瓶中投入四氢呋喃78mL，镁丝11g，碘1.7g，先加部分4-氯-2，5-二氟溴苯 45.6g(0.201mol)，用吹风机加热引发反应，待颜色变浅之后(引发后四氢呋喃会逐渐沸腾)， 温度控制至40～50℃下，再滴入其余的839g(3.69mol)的4-氯-2，5-二氟溴苯的1564.9mLTHF。 加完后T＝50℃保温2h，直到无原料时为止，降温至0～5℃，慢慢通入二氧化碳，温度控制10 ℃以下，通到温度不再上升为止，再通30min，用浓盐酸调到强酸性PH＜1，蒸出THF后把 料倒入水中析出，得固体，碱溶，用CH2ClCH2Cl萃取两次，酸析后，得最终产物4-氯-2，5-二氟苯甲酸600g，产率80％。含量98％。熔点：155～157℃。

1H NMR(DMSO-d6)，δ(ppm)，10.33(brs，1H)，7.72(dd，J＝9.1Hz，J＝6.2Hz，1H)，7.22(dd，J＝ 9.1Hz，J＝5.6Hz，1H)。

报道二、

2-氯1,4-二氟苯(2)的合成

2,5-二氟苯胺(129 g,1.0 mol)加至2 L的四颈瓶中,同时投入400 mL的盐酸和1000 mL水,在80～90℃搅拌1 h成盐后,降温至0～5℃ ,滴加由NaNO2(72.0 g,1.04 mol)溶于100 mL水中形成的溶液,控制滴加速度,使不产生大量红棕色二氧化氮气体为宜。滴加完毕后保温0.5 h,滤去少量固体杂质,低温保存备用。在另一个5 L的四颈瓶中加入Cu粉(38.1g,0.60 mol),搅拌下加入浓盐酸(520 mL),加毕升温滴加上述重氮液,控制反应温度在70～90℃ ,滴加完毕后在80℃左右保温1.5 h。降温至50℃左右分层后倒去上层水溶液,添加水(约1000 mL)升温,水蒸汽蒸馏出油状粗品。无水硫酸镁干燥后分馏,收集125～130℃的馏份,得无色透明液体2(81.3g,以2,5-二氟苯胺计摩尔产率为54.7%),纯度99.23%(GC法)。1H NMR(CDCl3),δ/×10-6:7.0～7.3(s,3H,Ar-H);MS,m/ z:148(分子离子峰),113,93,74,63。

2,5-二氟-4-氯溴苯(3)的合成

2(148.5 g,1.0 mol)、无水三氯化铁(4.9 g)和碘粒(1.0 g)加入带干燥管的2 L的四颈瓶中,搅拌下升温至50℃时滴加先少量经浓硫酸干燥后的溴素,若发现有溴化氢气体放出则说明反应已成功被引发。控制在30℃左右滴加完溴素(共180 g,1.13mol)。加完后保温5 h左右结束反应,此时原料剩1%左右、二溴物有1%～ 2%左右(GC),3的含量为95%(GC)左右。降温,向烧瓶中倒入水(3× 500 mL)洗涤,再用饱和NaHSO3水溶液(3× 250 mL)洗涤去除过量的溴素后得粗品。无水硫酸镁干燥后减压精馏,收集28～32 ℃/10 kPa的馏份,得无色针状晶体3(185.7 g,以2计摩尔产率为81.6%),纯度99.12%(GC法),mp 52.1～53.8℃。1H NMR(CDCl3),δ/×10-6:7.03(m,1H,Ar-H),7.41(m,1H,Ar-H);MS,m/ z:228(分子离子峰),149,147,112,97,81。

4-氯-2,5-二氟苯甲酸(1)的合成

在强烈搅拌下把THF(400 mL)、3(11.5 g,0.05 mol)、镁丝(24.5 g,1.05 mol)和I2(2 g)加到带干燥管的2 L四颈瓶中,电吹风加热引发成功后,在25～ 30 ℃时滴加溶解在THF(600 mL)中的3(216.5 g,0.95 mol)。加完保温2 h后降温到0℃以下缓慢通入CO2气体,此时剧烈放热,控制温度等温度不再上升后,撤去冰-盐水浴在10℃以下继续通入0.5 h CO2气体后结束反应。在此温度下用10%(质量分数)盐酸调至pH值< 1酸化,静置分取油层,水层用甲苯(3× 50 mL)萃取。合并油层,减压蒸除油层中大部分溶剂后得固体粗品。用5%(质量分数)的氢氧化钠水溶液溶解固体粗品,甲苯萃取(3× 70 mL)该溶液去除有机杂质,水层用活性炭脱色,再用10%(质量分数)盐酸调节水层pH< 1析出固体,抽滤、水洗、烘干,得白色固体1(133.1 g,以3计摩尔产率为69.1%),纯度为99.16%(HPLC归一化法),mp 156.3～157.6℃(文献:154～157 ℃)。1H NMR((CD3)2SO),δ/×10-6:7.82(m,2H,Ar-H),13.75(w,1H,-COOH);MS,m/z:192(分子离子峰),175,147,128,112,97,81。

参考文献

[1] [中国发明,中国发明授权] CN200710045659.9 4-氯-2,5-二氟苯甲酸的制备方法

[2]赵昊昱.4-氯-2,5-二氟苯甲酸的合成[J].化学世界,2011,52(01):30-32+45.DOI:10.19500/j.cnki.0367-6358.2011.01.009.