Спосіб одержання 2,3,4,5-тетрафторбензоїлфториду та 2,3,4,5-тетрафторбензотрифториду

Спосіб одержання сполуки формули R де R означає -COF або -CF3, шляхом обробки сполуки формули R1 де R' означає -СОСІ або -CF3, фторидом калію в присутності каталізатора при підвищеній температурі, який відрізняється тим, що як каталізатор використовують четвертинні амідофосфонієві солі загальної формули "к + ^3 /N-P-(N)3 *^7 V" R Л. де 'М R1-R4 - СНз-С2іН4з, СбНб, Ri-R2-Rs : Х = С І , Br, J, або РОЗ" s o f CO§" CH3COO а як співкаталізатор застосовують одну із наступних сполук фреон-11, фреон-12, фреон-112, фреон-113, диметилформамід, N-метилпіролідон, диметилацетамід, диметилсульфоксид, діалкілові ефіри, хлороформ, метиленхлорид, моноглім, диглім, гексаметапол, гексаетилфосфортриамід, ацетонітрил, діоксан, пентафторетан, перфторалкани, тетрапдрофуран при мольному співвідношенні компонентів, яке дорівнює 2,3,4,5тетрахлорбензоілхлорид або 2,3,4,5тетрахл о рбензотр и фторид каталізатор співкаталізатор = 1 (0,010,1) (0,01-0,02) при температурі 160-205 °С О О (О Изобретение относится к химии ароматических фторзамещенных соединений, к производным тетрафторбензоиной кислоты и бензотрифторида, конкретно к усовершенствованному способу получения 2,3,4,5-тетрафторбензоилфторида и 2,3,4,5-тетрафторбензотрифторида, являющиеся важными промежуточными продуктами в синтезе лекарственных препаратов Широко известно применение фторсодержащих хинолоновых соединений в качестве эффективных антибиотиков Наиболее универсальный метод их синтеза, также как и синтез новых лекарственных препаратов этого класса предполагает использование в качестве исходного соединения производных 2,3 4,5-тетрафторбензойной кислоты (ТФБК) Поэтому это соединение производится в многотоннажном масштабе ТФБК получают гидролизом 2,3,4,5-тетрафторбензоилфторида водой или бензотрифторида 60%-ным олеумом при повышенной температуре 61901 соон H.SO, где X = LF3, СОСІ Описанные в патентной литературе методы синтеза 2,3,4,5-тетра-фторбензойной кислоты основаны на обмене атомов хлора в тетрахлорфталонитриле [1] или тетрахлорфталоилдихлориде [2] при температуре 230°С в отсутствие растворителя Образующийся в первой из этих реакций тетрафторфталонитрил превращается в 2,3,4,5тетрафторбензойную киспоту в две стадии (омыление в тетрафорфталевую кислоту с последующим ее декарбоксилированием) В результате фторирования тетрахлорфталоилдихлорида образуется тетрафторфталоилдихлорид, который мотет быть превращен в тетрафторбензойную кислоту (ТФБК) в две стадии Эти методы получения ТФБК многостадийны и малоприемлемы для ее многотоннажного производства Учитывая канцерогенные свойства производных тетрахлорфталевой кислоты, многостадийность методов получения ТФБК на их основе, а такте необходимость дня синтеза хинолонкарбоновых антибиотиков превращения ТФБК в ее галогенангидрид, эти методы неприемлемы для многотоннажного производства ТФБК и ее галогенангидридов Наиболее близким по технической сущности и получаемым результатам является способ получения 2,3,4,5-тетрафторбензоилфторида и бензотрифторида, выбранный нами в качестве прототипа, является способ, заключающийся в том, что тетрахлорбензои л хлорид (ТХБХ) фторируют в среде сульфолана фторидом калия в присутствии катализаторов межфазного переноса, четвертичных аммониевых, фосфониевых или пиридиниевых солей, при температуре 220-230°С Этот способ позволяет получать целевой продукт с выходом 74,6% [3] Недостатками способа являются 1) проведение реакции требует применения растворителя - сульфолана, что значительно удорожает процесс и делает его затруднительным, сложным, 2) фторирование исходного протекает при высокой температуре 220-230°С, что приводит к значительному смолообразованию вследствие деструкции растворителя и целевого продукта Это приводит к потерям при регенерации растворителя, снижает выход и также ухудшает экологию процесса В основе предлагаемого изобретения лежит задача упростить процесс получения 2,3,4,5тетрафторбензоилфторида и 2,3,4,5тетрафторбензотрифторида и сделать его экологически чистым Поставленная задача достигается предлагаемым способом получения 2,3,4,5тетрафторбензоилфторида (2,3,4,5тетрафторбензотрифторида) путем обработки 2,3,4,5-тетрахлорбензоилхлорида (ТХБХ) - (1а), (2,3,4,5-тетрахлорбензотрифторида) (ТХБТФ) (16) фторидом калия при температуре 160-200°С в присутствии катализатора (2), выбранного из ряда четвертичных амидофосфониевых солей общей формулы R R, \ N R* где Ri-R4=CH3-C2iH43, С 6 Н 5 или Ri=R2=R3=R4, X=CI, Br, J, со2 СНзСОО и сокатализатора (3) - одно из следующих органических соединений (фреон-11, фреон-12, фреон-112, фреон-113, диметилформамид, Nметил пиррол идон, диметилацетамид, диметилсульфоксид, диалкиловые эфиры, хлороформ, метиленхлорид, моноглим, диглим, гексаметапол, гексаэтилфосфортриамид, ацетонитрил, диоксан, пентафторэтан, перфторалканы, тетрагидрофуран) при мольном соотношении компонентов равном 2,3,4,5-тетрахлорбензоилхлорид или (2,3,4,5тетрахл о рбензотр и фторид) катализатор сокатализатор = 1 (0,010,1) (0,01-0,02) соответственно Отличительными признаками предлагаемого способа является применение в качестве катализаторов тетракис(диалкиламидо)фосфониевых солей вышеприведенной общей формулы, высоко термически стабильных соединений, которые являются более эффективными катализаторами межфазного переноса, чем применявшиеся ранее дня обмена атомов галогена на фтор четвертичные аммониевые или фосфониевые соли наряду с сокатализатором - одно из следующих органические соединений (фреон-11, фреон-12, фреон-112, фреон-113, диметилформаммд, Nметилпироппидон, диметилацетамид, диметнпсульфоксид, диалкиловые эфиры, хлороформ, метиленхлорид, моноглим, диглим, гексзметапол, гексаэтилфосфортриамид, ацетонитрил, диоксан, пентафторэтан, перфторалканы, тетрагидрофуран) Приведенные амидофосфониевые соли в качестве межфазных катализаторов в процессах получения полифторароматических соединений ранее не использовались Сокатализ вышеприведенными органическими соединениями в процессах фторирования хлорароматических соединений также не использовался Данные соли легко получаются из треххлористого фосфора, вторичных аминов и галоидных алкилов [4] Ряд соединений этого типа был описан в литературе (симметричные соли (R2N)4P+ X~, где все R=Et, Bu, X=Br), остальные соли с радикалами С5-С21 синтезированы нами впервые Использование заявляемой комбинации (R2N)4P+ X/сокатализатор - одно из следующих органических соединений (фреон-11, фреон-12, фреон-112 фреон-113, диметилформамид, Nметилпироллндон, диметилацетамид, диметилсульфоксид, диалкиловые эфиры, хлороформ, метиленхлорид, моноглим, диглим, гексаметапол, гексаэтилфосфортриамид, ацетонитрил, диоксан, пентафторэтан, перфторалканы, тетрагидрофуран) позволяет приводить реакцию без раствори 61901 теля и снизить температуру до 160-200°С при сохранении высокого выхода целевого продукта Изобретение иллюстрируется следующими примерами Пример 1 Получение 2,3,4,5-тетрафторбензотрифторида(Б) а) В металлический реактор из нержавеющей стали емкостью 5л, снабженный мешалкой и головкой для ректификации загружают 2000г (7,04моль) 2,3,4,5-тетрахлорбензотрифторида, 40г (0,1 моль) бромида тетракис (диэтиламидо) фосфония, 1060г (18,3моль) высушенного и распыленного фторида калия и 0,12моль сокатализатора Реакционною массу нагревают при перемешивании в течение 28ч при 200°С Затем подключают к системе вакуума и в течение Зч отгоняют из реакционной среды продукт с температурой кипения 60-75°С при давлении 60мм рт ст Общий выход продукта составляет 1650г (95,4%) Согласно хроматографического анализа смесь состояла из 67%, дифтордихлорбензотрифторида и 29%, фтортрихлорбензотрифторида б) Полученная смесь была непосредственно использована на втором этапе фторирования В аналогичный металлический реактор загружают 1650г вышеназванной смеси дифтордихлори фтортрихлорбензотрифторида, 66г (0,165моль) бромида тетракю (диэтиламидо) фосфония, 970г (16,7моль) высушенного распыленного фторида калия и 0,12моль сокатализатора Реакционную массу нагревают при перемешивании в герметично закрытом реакторе 32ч при температуре 200°С При этом в аппарате развивается давление до 2,8атм Реактор разгерметизируют и отгоняют продукт Выход 1050г (70%) Анализ чистоты продукта ведут методом ГЖХ на приборе "Chrom 5" с набивной колонкой (длина 2м), заполненной хроматоном N-AW с неподвижной фазой SE-30 і (5% от веса носителя) Во всех опытах были по пучены образцы 2,3,4,5-тетрафторбензотрифторида с температурой кипения 121-122°С и чистотой 99,099,7% Температурный режим, количество сокатализатора, время реакции, тип катализатора и его количество, выход в % указаны втабл Пример 2 2,3,4,5-Тетрафторбензоилфторид (А) В металлический реактор из нержавеющей стали емкостью 0,5л, снабженный мешалкой и головкой дня ректификации загружают 150г (0,53моль) 2,3,4,5-тетрэхлорбензоилхлорида, 122г (2,1 моль) высушенного распыленного фторида калия, 15г бромида тетракис (диэтиламидо) фосфония, как катализатора и 0,0059моль сокатализатора Смесь нагревают при перемешивании в герметично закрытом реакторе при температуре 160°С в течение 12ч Продукт извлекают метиленхлоридом (150мл х 3), растворитель отгоняют при атмосферном давлении Хроматографический анализ остатка показывает, что образовавшаяся смесь состоит из 75%, дифтордихлорбензоилфторида и 25% фтортрихлорбензоилфторида, трифторхлорбензоилфторида и тетрафторбензоилфторида Остаток после отгонки растворителя, представляющий собой смесь продуктов частичного фторирования вышеназванного состава и катализатора фторирования, загружают в аналогичный реактор из нержавеющей стали 81 г (1,4моль) высушенного распыленного фторида калия и 0,0086моль сокатализатора, герметично закрывают и прогревают реакционную массу при 205°С при перемешивании в течение 20ч При этом в аппарате развивается давление до 1,5атм Реактор разгерметизируют, подключают вакуум и отгоняют смесь, состоящую из 2,3,4,5тетрафторбензоилфторнда и 2,3,4-трифтор-5хлорбензоилфторида, которую фракционируют Выход 2,3 4 5-тетрафторбензоилфторида 78,4г (75,6) Анализ чистоты продукта ведут методом ГЖХ на приборе "Chrom 5" с набивной колонкой длиной 2м, заполненной хроматоном N-AW с неподвижной фазой SE-30 (5% от массы носителя) Во всех опытах получают образцы с т кип 4547°С/40мм рт ст , п^° = 1,4373 Условия проведения реакции с использованием других катализаторов приведены втабл Таблица Условия проведения реакций фторирования ТХБХ и ТХБТФ Исходное Пример соединение Катализатор 3 4 5 6 7 8 9 10 11 ТХБТФ ТХБТФ ТХБТФ ТХБТФ ТХБХ ТХБХ ТХБХ ТХБХ ТХБХ 12 ТХБХ [(C2H5)2N]4P+CI [(C2H5)2N14P+Br [(C4Hg)2N]3P+N(C2H5)2Br [(C2H5)2N]4P+CI [(C2H5)2N]4P+Br [(C2H5)2N14P+Br [(C2H5)2N]4P+Br [(C2H5)2N]4P+CI [(C2H5)2N]3P+N(C4Hg)2Br [(C2H5)2N]3P+-y-C2H5Br C]0H2] 13 14 15 16 ТХБХ ТХБХ ТХБХ ТХБХ ТХБХ [(C2H5)2N]4P+Br [(C2H5)2N]4P+Br [(C2H5)2N14P+Br [(C2H5)2N]4P+Br [(C2H5)2N]4P+Br 17 Молярное соотношение компонентов ТХБХ (ТХБТФ) катализатор сокатализатор 1 стадия 2 стадия 1 0,014 0,017 1 0,025 0,018 1 0,014 0,0 1 0,025 0,0 1 0,01 0,01 1 0,02 0,01 1 0,07 0,01 1 0,07 0,01 1 0,05 0,015 1 0,05 0,015 1 0,05 0,015 1 0,05 0,015 1 0,1 0,03 1 0,1 0,03 1 0,1 0,04 1 0,1 0,04 1 0,1 0,04 1 0,1 0,04 1 0,01 0,01 1 0,01 1 0,01 1 0,005 1 0,02 1 0,02 0,02 0,01 0,005 0,02 0,01 1 0,01 0,01 1 0,01 1 0,01 1 0,005 1 0,02 1 0,02 0,02 0,01 0,005 0,02 0,01 Температура (°С) Время (ч) 1 стадия 2 стадия 190 190 190 190 190 200 190 200 160 195 160 195 170 195 170 195 170 195 1 стадия 2 стадия 35 35 35 35 25 25 30 28 10 15 12 15 10 19 10 19 10 19 Выход (%) 75,0 45,0 75,3 75,6 73,1 73,1 73,1 71,5 75,7 170 205 5 12 76,7 170 170 170 170 160 195 195 195 195 195 12 17 17 17 14 25 30 30 30 27 59,7 62,9 58,3 51,4 70,8 7 61901 Таким образом, предлагаемый способ получения 2,3,4,5-тетрафторбензоилфторида и 2,3,4,5тетрафторбензотрифторида позволяет снизить температуру фторирования, улучшить экологию процесса за счет исключения дорогостоящего растворителя - сульфолана без снижения выхода целевых продуктов Список испопъзовзннон литературы 1 N Ishikana, Т Tanabe Kogyo Kagaku Zasshi Комп'ютерна верстка О Гапоненко 8 1970 Vol 73, N 2 Р 447-8, С А 1970 Vol 72, N 26 Р 12 - 133351у 2 Г Г Якобсон, В Н Одиноков, Н Н Ворожцов мл ЖОХ 1966 Т 36, N 1 С 139-142 3 Патент Японии 04 4,9264 [92 49,264] Опубп 18 02 1992, С А 1992 Vol 117, N 5 Р 882 48085t 4 Г Н Койдан, Й П Марченко, А А Кудрявцев, A M Пинчук ЖОХ 1982 T 52, N 9 С 2001-2011 Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119