有机中间体3-[2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基]苯甲酸的合成

程晓燕 李永祥 李京海 王中洋 袁军

（中北大学化工与环境学院,山西 太原 030051）

有机中间体3-[2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基]苯甲酸的合成

程晓燕 李永祥 李京海 王中洋 袁军

（中北大学化工与环境学院,山西 太原 030051）

以间羟基苯甲酸和3, 4-二氯三氟甲苯为原料 ，考察了碱、反应时间、脱水剂和溶剂对合成3-[2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基]苯甲酸的影响。最终总收率可达82.7%，为进一步的研究和生产提供了理论依据。

除草剂 3-[2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基]苯甲酸 合成 乌尔曼反应

引言

3-[2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基]苯甲酸是合成除草剂的一个重要中间体[1]，由它可以合成出三氟羧草醚(Aeifluoffen)、氟磺胺草醚[2](Fomesafen)、乳氟禾草灵(lactofen)等。上世纪80年代末又相继成功开发了乙羧氟草醚(Fluoroglycofen-ethyl)和氯氟醚乙酯(Ethoxyfen-ethyl)等几个新品种[3,4]。因此，该中间体的合成工艺制约着上述几种除草剂的生产。

常规合成3-[2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基]苯甲酸的方法是乌尔曼反应[5,6]，以KOH作碱，以铜粉或铜盐作催化剂，二甲基亚砜为溶剂，由间羟基苯甲酸和3, 4-二氯三氟甲苯为原料进行如下反应：

（1）成盐

（2）缩合

（3）酸化

这种体系的反应通常需要140℃以上高温、30h以上反应时间才能够保证中等以上的产率，而在这样长时间的高温、强碱条件下会产生较多副产物，同时反应液黏度较大，给产物分离造成困难、成本高、效率低。为了克服常规乌尔曼缩合反应温度高、反应时间长、副反应多、后处理困难等不足，现设计了一系列的合成路线，对反应的碱、脱水剂及时间进行了研究，得到一种简单、方便、高效合成该中间体方法。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

四口圆底烧瓶，分水器，机械搅拌，温控加热器，温度计。

间羟基苯甲酸，3，4-二氯三氟甲苯，二甲基亚砜（AR），氢氧化钾（AR），氢氧化钠(AR)，碳酸钠(AR)，碳酸钾(AR)，苯(AR)，甲苯(AR)，对二甲苯(AR)。

1.2 实验步骤

1.2.1 成盐

组装反应装置：500ml四口圆底烧瓶，机械搅拌，温控加热器，配置冷凝管，向四口瓶中加入间羟基苯甲酸27.6g(0.2mol)，82%氢氧化钾27.32g(0.4mol)，二甲基亚砜200mL。

打开加热及搅拌装置，升温至100℃，搅拌512r·min-1，使原料在该条件下充分反应4h。

1.2.2 缩合

首先，降温至90℃。向四口瓶中加入35ml甲苯，温度升高到130～135℃，共沸回流脱水反应1～2h，分水器中水含量为3～5ml。然后，停止加热，冷却至90℃，加入无水碳酸钾10.5g，3,4-二氯三氟甲苯30.55g(0.21mol)，升温至138℃～140℃，保温反应12h，TLC跟踪反应进程，原料间羟基苯甲酸消失后，停止加热。

1.2.3 酸化

体系冷却到80℃时，缓慢滴加30%盐酸，调节pH 1～1.5，此时有固体析出，抽滤，滤饼用水洗涤，过滤3次，合并滤液，得到大量悬浮物为粗产品。滤液中有机相先通过旋转蒸发仪除去低沸点溶剂甲苯，再通过减压蒸馏去除较高沸点溶剂二甲基亚砜。粗产物用V(甲醇):V(乙醇)=1:20重结晶，得到灰白色的晶体3-[2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基]苯甲酸，干燥，称重得53.88g产物，收率85.12%，熔点123℃～125℃(文献值124℃～125℃)。

2 结果与讨论

2.1 碱对反应的影响

氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡作为反应的碱，均在一定范围内，随反应时间的增加使产物收率增加，但是氢氧化钡作碱时，产率整体明显偏低，因此不予选用。对于氢氧化钠、氢氧化钾作碱对最终产率影响不大，但是氢氧化钠的市场价格低于氢氧化钾，因此，优先选用氢氧化钠作为该反应的碱。

2.2 反应时间对反应的影响

由图1可知，氢氧化钠可以有效的降低反应温度，在保证同样产率的同时，也使反应液颜色明显变浅，利于产物的后处理。因此，认为氢氧化钠与氢氧化钾同样为该反应的有效碱，最终选定氢氧化钠为该反应的碱。

2.3 脱水剂[3,7,8]对反应的影响

选择了沸点依次升高的这几种脱水剂：苯，甲苯，对二甲苯；所选用的碱是氢氧化钠，缚酸剂为碳酸钠。

通过图2可以得出，苯，对二甲苯为脱水剂时的产率比较低且相对不稳定；甲苯为脱水剂时，产率比以上二者高。因此，最终选定甲苯为反应的最佳脱水剂。

2.4 溶剂对反应的影响

从表2可以看出，用二甲基亚砜作溶剂比其他有机溶剂所得产物收率较高，而且产物中目标产物纯度较高。因此，二甲基亚砜为该反应的最佳溶剂。

3 结论

探索出了一种简单方便、高效率合成3-[2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基]苯甲酸类化合物的方法。此方法是对乌尔曼反应的改进。其特点是，通过使用氢氧化钠在反应中起碱和助催化剂作用，同时浓度为0.40mol·l-1，能够达到与使用氢氧化钾的同样效果，降低了生产成本；选用甲苯为脱水剂，能够降低乌尔曼反应的温度，在温和条件下合成3-[2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基]苯甲酸类化合物，副产物极少，最重要的是反应液黏度降低，后处理简单，从而使产率有所提高。

本方法适合于实验室批量制备以及推广应用于工业生产。

[1]赵晓宇,郑全军,张洪杰等. 氟磺胺草醚合成工艺改进研究[J]. 化学工程师,2008, 149（2）: 17～19.

[2]张梅凤,唐永军,刘伟等. 新型除草剂双氟磺草胺的研究[J].农药研究,2011,7:28～30.

[3]张海滨,沈书群,田昌明等.有机中间体3-[2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基]苯甲酸的合成改进[J].安徽化工.2006，141(3):43～44.

[4]江镇海.含氟农药及其中间体发展前景[J]. 有机氟工业,2010,4:46～49.

[5]Ullmann F. [J]. Chem.Ber., 1903, 36: 2382-2388.

[6]Creason S C, et al.[J].J. Org. Chem., 1972, 37::4404446.

[7]Thomas J.Giacobbe, Grace Tsien. Process fore covering and purifying herbicidal phenoxybenzoic acid derivatives[P]. US4594440, 1986-6-10.

[8]Wayne O.Johnson. Processfor preparing phenoxy benzoicacid[P].US4031131，1977-6-21.

Sythesis of Oganic Intermediates of 3-[2-chlorine 4-(three fluorine methyl)benzene oxygen radicals]Benzoic Acid

Xiaoyan Cheng, Yongxiang Li*,Jinghai Li, ZhongyangWang, Jun Yuan
(Dept. of Chemical Engineering and Enviroment, North University of China, TaiYuan, 030051）

3-[2-chlorine 4- (three fluorine methyl) benzene oxygen radicals]benzoic acid can be readily prepared by m-hydroxybenzoic acid and 3, 4-2 chlorine three fluorine toluene. Influences of various bases, alkali, reaction time, dehydrant and organic solvents were discussed. In the end,this step gets the yield of 82.7%,provides theory basis for further research and production.

herbicides; 3-[2-chlorine 4- (three fluorine methyl) benzene oxygen radicals]benzoic acid; synthesis; Ullmann reaction

O624.2

A

T1672-8114(2013)01-039-03

程晓燕(1986—)，女，硕士研究生，从事含能材料及精细化学品的合成