一种1-氟-3-2-(反式-4-烷基环己基)乙基苯的合成方法

摘要

本发明公开了一种1-氟-3-[2-(反式-4-烷基环己基)乙基]苯的合成方法，采用间氟苯甲醛为原料，与1-(反式-4-烷基环己基)-2-溴甲烷制备的格氏试剂发生格氏反应，脱水后得到1-氟-3-[2-(反式-4-烷基环己基)乙烯基]苯，然后催化加氢得到1-氟-3-[2-(反式-4-烷基环己基)乙基]苯。本发明操作简单，反应步骤少，反应条件温和，无污染，所用原料成本低，制备的1-氟-3-[2-(反式-4-烷基环己基)乙基]苯纯度高、总收率可达到63％～70％，适用于工业化生产。

说明书

技术领域

本发明属于多环卤代芳烃技术领域，具体涉及一种用于液晶的1-氟-3-[2-(反 式-4-烷基环己基)乙基]苯的合成方法。

背景技术

液晶显示器具有平板化、功耗低、重量轻、无辐射等特点，被广泛应用于信息 显示领域。液晶材料作为液晶显示器的关键材料之一，一般需要满足-20～100℃ 温度范围来实现驱动显示，以及合适的双折射率、介电各向异性、电阻率、低的粘 度以保证快速响应、高的化学稳定性。

单独一种液晶化合物无法满足上述要求，实际使用的是8～20种液晶单体混合 而成的混合液晶。常用的液晶单体主要包括酯类液晶、联苯类液晶、环己烷类液晶、 芳杂环类液晶、桥键类液晶以及各类含氟液晶等。环己烷类液晶由于其含有柔性的 环结构，相对于联苯类液晶而言，具有较低的粘度和双折射率，能够在一定程度上 满足液晶材料低粘度和改善混晶的低温性能的要求。乙烷桥键类液晶是一类含有 1,2-亚乙基(-CH₂CH₂-)桥键的液晶材料，具有低的粘度、光与化学稳定性高、介 电各向异性大，与其他液晶的相溶性好，被广泛的应用于降低粘度，扩宽液晶相区， 调整双折射率等。含氟类液晶可以提供低粘度、大介电各向异性，并且能够有效抑 制近晶相的产生，被广泛应用于垂直排列(VA-TFT)显示模式的液晶混合配方中。

以上不难看出，1-氟-3-[2-(反式-4-烷基环己基)乙基]苯是一种重要的液晶中 间体，常用于制备性能优异的液晶化合物，如已公开的国际专利(WO9821172A1)、 美国专利(US6013198)及中国专利(CN102559201A)等公开了以下液晶化合物：

1-氟-3-[2-(反式-4-烷基环己基)乙基]苯的传统合成方法是以反式-4-烷基环 己基甲酸为原料，经酰化、氨化、脱水、格氏、黄鸣龙等反应制得，总收率为58％。 该方法反应步骤较长，生产成本高，大量使用有毒溶剂二氯亚砜，且黄鸣龙反应温 度高，易产生脱氟副产物。CN103145525A公开了一种以间氟苄氯为原料，高温反 应成膦叶立德，经Witting-Horner和加氢反应制得1-氟-3-[2-(反式-4-烷基环己 基)乙基]苯的方法，该方法原料成本高，反应温度高，且需使用膦配体，使得生产 成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有1-氟-3-[2-(反式-4-烷基环己基)乙 基]苯合成方法存在的问题，提供一种反应步骤少、成本低、无污染、纯度高及操 作简单的1-氟-3-[2-(反式-4-烷基环己基)乙基]苯的合成方法。

解决上述技术问题所采用的技术方案它由下述步骤组成：

1、将1-(反式-4-烷基环己基)-2-溴甲烷与镁粉在无水乙醚中制备成格氏试 剂，再滴加到间氟苯甲醛中，间氟苯甲醛与1-(反式-4-烷基环己基)-2-溴甲烷、 镁粉的摩尔比为1:1.05～1.1:1.2～1.5，回流反应3～5小时，用稀盐酸水解，萃 取分离，减压浓缩有机相。

2、将减压浓缩后的有机相溶于甲苯中，并加入酸进行脱水反应，所述的酸为 对甲苯磺酸或硫酸氢钾，得到1-氟-3-[2-(反式-4-烷基环己基)乙烯基]苯。

3、将1-氟-3-[2-(反式-4-烷基环己基)乙烯基]苯在催化剂作用下进行加氢反 应，得到1-氟-3-[2-(反式-4-烷基环己基)乙基]苯。

其合成路线如下：

式中，R表示烷基。

上述的步骤1中，间氟苯甲醛与1-(反式-4-烷基环己基)-2-溴甲烷、镁粉的 摩尔比优选1:1.05:1.2。

上述的步骤2中，所述的酸为对甲苯磺酸时，脱水反应温度优选100～120℃， 对甲苯磺酸的加入量优选间氟苯甲醛摩尔量的15％～30％；所述的酸为硫酸氢钾时， 脱水反应温度优选150～160℃，硫酸氢钾的加入量优选间氟苯甲醛摩尔量的1.2～ 1.5倍。

上述的步骤3中，优选加氢反应温度为30～60℃、压力为1～2MPa，所述的 催化剂为钯碳、铑碳、钌碳、兰尼镍等，催化剂的用量优选1-氟-3-[2-(反式-4- 烷基环己基)乙烯基]苯质量的3％～5％。

本发明采用间氟苯甲醛为原料，与1-(反式-4-烷基环己基)-2-溴甲烷制备的 格氏试剂发生格氏反应，脱水后得到1-氟-3-[2-(反式-4-烷基环己基)乙烯基]苯， 最后催化加氢制备得到产品。与CN103145525A中公开的1-氟-3-[2-(反式-4-烷 基环己基)乙基]苯的合成方法相比，本发明合成方法具有以下两个优点：

1、所用原料间氟苯甲醛比间氟苄氯更为便宜，约为间氟苄氯价格的1/2，同时 避免了使用膦配体，使得生产成本大大降低。

2、使用经典格氏反应的方法合成，反应条件温和，更适用于工业化生产。

与1-氟-3-[2-(反式-4-烷基环己基)乙基]苯的传统合成方法相比，本发明合成 方法具有以下三个优点：

1、反应步骤少，产物总收率高，可达63％～70％。

2、避免了使用氯化亚砜等环境污染较大的溶剂，减轻了污染以及对实验人员 身体的伤害，适合于工业化生产。

3、反应条件温和，避免了高温黄鸣龙还原过程中的脱氟副产物，减少了环己 烷顺反异构化，提高了产物纯度。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步详细说明，需要说明的是，这些实施例仅限于 本领域的技术人员对本发明进行理解，本发明的保护范围不仅限于这些实施例。

实施例1

以合成1-氟-3-[2-(反式-4-正丙基环己基)乙基]苯为例，其合成方法如下：

1、在流速为0.6mL/min的氮气保护下，将0.8g(33.6mmol)镁粉和20mL 无水乙醚加入到150mL安装有搅拌器、冷凝管、恒压漏斗的三口烧瓶中，向恒压 漏斗中加入6.35g(29.2mmol)1-(反式-4-正丙基环己基)-2-溴甲烷和15mL 无水乙醚的混合液，先将2mL混合液滴加到三口烧瓶中，并向三口烧瓶中加入1 粒碘，加热三口烧瓶引发镁粉与1-(反式-4-正丙基环己基)-2-溴甲烷反应后，将 剩余的混合液滴完，然后用油浴加热三口烧瓶，升温至34℃，回流反应1.5小时， 制备成格氏试剂；将格氏试剂滴加到3.45g(27.8mmol)间氟苯甲醛中，34℃继 续回流反应4小时，自然降温至常温，向三口烧瓶中滴加15mL质量分数为10％的 盐酸水溶液，水解0.5小时，反应体系变为酸性，用100mL乙酸乙酯萃取，有机 相用无水硫酸镁干燥，干燥后的有机相减压浓缩，蒸除乙酸乙酯。

2、将减压浓缩后的有机相加入到250mL单口瓶中，再向单口瓶中加入140mL 甲苯和0.79g(4.17mmol)对甲苯磺酸，油浴加热至110℃，脱水反应2小时， 蒸除甲苯，用100mL乙酸乙酯萃取，有机相用蒸馏水洗至中性，减压浓缩有机相 后以硅胶为固定相、石油醚为洗脱剂进行柱层析分离，得到淡黄色液体1-氟 -3-[2-(反式-4-正丙基环己基)乙烯基]苯5.13g。产品经气相色谱仪分析，其纯度 为99.1％(其中E式构型86.0％，Z式构型13.1％)，收率为75.0％。

3、向150mL高压釜中加入步骤2得到的1-氟-3-[2-(反式-4-正丙基环己基) 乙烯基]苯5g(20.3mmol)、无水乙醇50mL及5％的钯碳0.15g，用氢气置换釜 内气体三次，氢气压力设置为1MPa，温度设置为40℃，加氢反应3小时，反应 完后将反应液降至常温，过滤除去催化剂，滤液减压浓缩除去无水乙醇，所得浓缩 液用质量分数为80％的浓硫酸洗涤至无色透明，得到1-氟-3-[2-(反式-4-烷基环己 基)乙基]苯4.65g。产品经气相色谱仪分析，其纯度为99.7％，收率为92.4％。

实施例2

以合成1-氟-3-[2-(反式-4-正乙基环己基)乙基]苯为例，其合成方法如下：

在实施例1中，所用1-(反式-4-正丙基环己基)-2-溴甲烷用等摩尔1-(反 式-4-正乙基环己基)-2-溴甲烷替换，其他步骤与实施例1相同，得到1-氟 -3-[2-(反式-4-正乙基环己基)乙基]苯，经气相色谱仪分析，其纯度为99.5％，总 收率为68.7％。

实施例3

以合成1-氟-3-[2-(反式-4-正丁基环己基)乙基]苯为例，其合成方法如下：

在实施例1中，所用1-(反式-4-正丙基环己基)-2-溴甲烷用等摩尔1-(反 式-4-正丁基环己基)-2-溴甲烷替换，其他步骤与实施例1相同，得到1-氟 -3-[2-(反式-4-正丁基环己基)乙基]苯，经气相色谱仪分析，其纯度为99.6％，总 收率为67.4％。

实施例4

以合成1-氟-3-[2-(反式-4-正戊基环己基)乙基]苯为例，其合成方法如下：

在实施例1中，所用1-(反式-4-正丙基环己基)-2-溴甲烷用等摩尔1-(反 式-4-正戊基环己基)-2-溴甲烷替换，其他步骤与实施例1相同，得到1-氟 -3-[2-(反式-4-正戊基环己基)乙基]苯，经气相色谱仪分析，其纯度为99.8％，总 收率为69.0％。

实施例5

以合成1-氟-3-[2-(反式-4-正丙基环己基)乙基]苯为例，其合成方法如下：

在实施例1的步骤2中，所用的对甲苯磺酸用10倍摩尔量的硫酸氢钾替换，脱 水反应条件改为150℃脱水反应4小时，该步骤的其他步骤与实施例1相同，得到 1-氟-3-[2-(反式-4-正丙基环己基)乙烯基]苯，经气相色谱仪分析，其纯度为99.0％ (其中E式构型81.6％，Z式构型17.4％)，收率为70.0％。其他步骤与实施例1相 同，得到1-氟-3-[2-(反式-4-正丙基环己基)乙基]苯，经气相色谱仪分析，其纯度 为99.7％，总收率为63.7％。

实施例6

以合成1-氟-3-[2-(反式-4-正丙基环己基)乙基]苯为例，其合成方法如下：

在实施例1的步骤3中，所用5％的钯碳用等质量的兰尼镍替换，其他步骤与实 施例1相同，得到1-氟-3-[2-(反式-4-正丙基环己基)乙基]苯，经气相色谱仪分析， 其纯度为99.6％，总收率为68.8％。