一种常温下制备2,4-二氟苯硼酸的方法

背景技术

芳基硼酸性质稳定，在空气中不易被氧化潮解，且与卤代芳烃的Suzuki偶联反应 有较好的位置及立体选择性，反应条件温和。含氟苯硼酸是芳基硼酸重要代表之一，氟原子 具有很强的吸电子，往往会使原来分子的电子性质发生很大的变化，从而使含氟苯硼酸具 有良好的稳定性和大的介电各向异性，近年在有机合成、生物医学、农药及材料学方面都 有非常重要的作用，在液晶显示材料方面作用尤为显著。

2，4-二氟苯硼酸（2,4-diflorophenyl-1-boronic acid)是一种含氟的单取代芳 基硼酸化合物，目前合成单取代芳基硼酸方法主要有格氏试剂法、有机锂试剂法、“一锅法”和超声法。 格氏试剂法通常需要低温、无水和无氧等条件，反应条件苛刻；有机锂试剂法也是低温操 作，耗能大，且有机锂试剂价格昂贵，易爆炸，操作危险性较高；“一锅法”常温下操作，反应 条件较简单，仍需严格无水无氧;超声法操作简单，反应速度快，收率高，为单取代芳基硼酸 提供了一条简捷的潜在合成途径。专利CN102146099B以2，4-二氟溴苯为原料，在-35 °C下将 2，4-二氟溴苯制成格氏试剂后，在-60°C下与硼酸酯反应合成2，4-二氟苯硼酸，反应条件苛 亥丨J，称重收率比较低，仅为40%。有机锂试剂法（Frohn HJ.，et al.，Z Anorg Allg Chem，2002，2827-2833.)在-70 °C下反应，2，4-二氟苯硼酸称重收率为77%，其反应条件苛 亥IJ，操作危险性高，且试剂价格昂贵。由于2,4_二氟苯硼酸是氟邻位的单取代芳基硼酸化合 物，产生的中间体2,4_二氟苯基溴化镁不稳定易生成副产物，且副产物难以通过重结晶法 除去，目前尚未见到“一锅法”或超声法直接合成2,4-二氟苯硼酸的文献报道。

针对传统方法合成2，4-二氟苯硼酸过程中，反应温度过低，条件苛刻，操作危险性 高，反应收率低及副产物难以分离等不足，本发明公开一种在常温下安全高效合成2，4-二 氟苯硼酸的方法，该方法主要通过瞬时控制反应液中2,4-二氟溴苯的浓度，使2,4-二氟苯 基溴化镁浓度保持在较低水平，再利用超声辐射加快2，4-二氟苯基溴化镁转化成2，4-二氟 苯硼酸，大大减少副产物的产生，并使用萃取-反萃取联合技术除去副产物，不但提高产物 收率，同时提高产物的纯度。本发明使用的原料廉价易得，反应条件温和，工艺简单安全，生 产成本低，所得产品收率高、纯度好，具有重要的产业化前景。

发明内容

本发明目的在于提供一种常温下制备2,4-二氟苯硼酸的方法。

本发明的技术方案是： 1. 一种常温下制备2,4-二氟苯硼酸的方法，其特征在于：以硼酸酯、镁肩为底物，在一 定超声条件下，用滴加方式加入2，4-二氟溴苯和醚类溶剂的预混液开始合成反应，在反应 一定程度后得到2，4-二氟苯硼酸酯反应液，再酸化后得到产品粗液，再通过萃取、反萃取得 到高纯度2,4-二氟苯硼酸产品； 所述硼酸酯为硼酸三异丙酯、硼酸三乙酯、硼酸三丁酯中的一种； 所述醚类溶剂为四氢呋喃、甲基四氢呋喃、乙醚中的一种； 所述硼酸酯、镁肩的摩尔比为1:1〜6; 所述预混液为2，4-二氟溴苯与醚类溶剂组成的混合物，体积比为1:8〜16; 所述超声条件为超声功率为150w〜250w，超声温度0〜50 °C ; 所述滴加方式为匀速滴加，滴加时间20min〜50min，使2，4-二氟溴苯浓度保持在0.17〜 0.41mmol/ml； 所述反应一定程度为滴加结束后，在超声条件下继续反应60〜90 min，反应液最终变为 淡黄色浊液。

2.如权利要求1所述一种常温下制备2,4-二氟苯硼酸的方法，硼酸酯、镁肩、2,4-二氟溴苯摩尔比为1:1〜4:1〜2。

3.如权利要求1所述一种常温下制备2,4-二氟苯硼酸的方法，所述的酸化是将2，4-二氟苯硼酸酯反应液除去未反应的镁肩后，通过滴加0.5mol/L的盐酸调节滤液pH至1〜4。

4.如权利要求1所述一种常温下制备2,4-二氟苯硼酸的方法，所述的萃取包括： 用乙酸乙酯将酸化后的反应液萃取再分液，得到有机相I和水相I，取有机相I再水洗分液得 到有机相Ⅱ和水相Ⅱ，合并水相得到水相Ⅲ，再用乙酸乙酯萃取水相Ⅲ得到有机相Ⅲ，将 有机相II与有机相III合并得到有机相IV，再在35°C〜60°C下旋蒸，除去醚类溶剂和乙酸乙 酯，析出的棕黄色固体即2,4-二氟苯硼酸粗产品，最高收率达到73%，纯度80%以上。

5.如权利要求1所述一种常温下制备2,4_二氟苯硼酸的方法，所述的反萃取包 括:通过向2，4-二氟苯硼酸粗产品中滴入5〜10ml 0.5mol/L的NaOH溶液至pH为10〜13，形成 2,4_二氟苯硼酸钠溶液，通过乙酸乙酯萃取分液得到有机相I和水相I，取有机相I再用10-20ml纯水洗2-3次得到有机相II和水相II，合并水相I和水相II得到水相III，再用0.5moI/L 的盐酸溶液将水相III的pH调节到1〜3,使2,4_二氟苯硼酸钠酸化形成2,4-二氟苯硼酸混合 物，再用乙酸乙酯萃取2-3次，旋蒸除去乙酸乙酯，得到白色高纯度2,4-二氟苯硼酸，两步收 率最高达到70%，纯度95〜99%。

本发明的有益效果:本发明克服了传统方法中反应温度过低、条件苛刻、操作危险 性高、反应收率低及副产物难以分离等不足，本方法原料廉价易得，反应条件温和，只需常 温下反应，操作简单安全，生产成本低，最高收率达到70%，纯度达到95〜98%，具有重要的产 业化前景。

具体实施方式

“一锅法”合成2,4-二氟苯硼酸 在装有冷凝管，恒压滴定漏斗的三口烧瓶中加入0. 3mol (0.76g)镁肩、0. 1mol (1.88g) 硼酸三异丙酯和一颗搅拌子，将0. 15mol (2.88g) 2，4-二氟溴苯和20ml四氢呋喃加入60ml恒 压滴定漏斗，在氮气保护下，边滴加边反应，反应温度40°C，60min滴完，滴完后继续反应 180min。反应结束后，滤除未反应的镁肩。向滤液中加入5ml 0. 1mol/L盐酸，溶液将出现白 色絮状物，继续添加5ml 0. 1mol/L的盐酸，絮状物消失，溶液变澄清，用20ml乙酸乙酯萃取 分液，有机相用15ml纯水洗涤一次，水相用乙酸乙酯萃取2 X 10ml，然后合并有机相，在55°C 下旋蒸30min得0.88g粗产物。经液相色谱检测产品纯度为54.46%，产品收率为30.33%。