Способ получения тетрафторфталевой кислоты

 

Сущность изобретения: продукт- тертрафторфталевая кислота, БФ C₈H₂O₄F₄ т. пл. 152 - 153°С. Реагент 1: октафторнафталин. Реагент 2: 29 - 34%-ная водная перекись водорода. Условия реакции: 60 - 80°С, органический растворитель, смешивается с водой, силикагель фракции 100 - 200 мкм с pH 6,0 - 7,0 при массовом соотношении октафторнафталин - перекись водорода - силикагель, равном 1,5 - 5 : 25 - 75 : 5 - 20.

Изобретение относится к химии фторорганических соединений, конкретно к способу получения тетрафторфталевой кислоты (I), которая может быть использована для синтеза бактерицидных препаратов [1] агрохимических средств, жидких кристаллов, термостойких полимеров и светочувствительных материалов.

Известен способ получения [1,2] тетрафторфталевой кислоты (I) в три стадии из тетрахлорфталевого ангидрида (II). Сущность способа состоит в хлорировании соединения (II) пентахлоридом фосфора при 150-160^oC в течение 10-15 ч до перхлорфталана (III), в котором посредством фторида калия при 160-320^оС в течение 24 ч в автоклаве [2] или в растворе сульфолана в течение 14 ч при 150-180^оС [1] обменивают хлор на фтор. Полученный перфторфталан (IV) гидролизуют водой или серной кислотой при 95-130^оС до тетрафторфталевой кислоты (I). Общий выход целевого продукта при этом составляет 16-21% Недостатками описанного способа получения тетрафторфталевой кислоты (I) являются: низкий общий выход целевого продукта; использование в процессе высоких температур и давления; применение дорогостоящих растворителей (сульфолан) и едких веществ (PCl₅, H₂SO₄); многостадийность синтеза.

Известен способ получения тетрафторфталевой кислоты (I) из N-метилтетрахлорфталимида (V) фторированием фторидом калия в сульфолане при 140-150^оС в присутствии тетрафенилфосфонийбромида 3 ч. Полученный N-метилтетрафторфталимид (VI) гидролизуют до тетрафторфталевого ангидрида (VII), а затем до целевого продукта.

-CH₃ -CH₃___ Недостатками описанного способа являются: многостадийность процесса; использование дорогостоящего растворителя (сульфолана).

Известен способ получения [3] тетрафторфталевой кислоты (I) гидролизом перфтор-o-ксилола (VIII) в олеуме при 150^оС в течение 12 ч в автоклаве.

Hедостатками этого способа являются: использование труднодоступного исходного соединения перфтор-о-ксилола; проведение процесса в автоклаве; опасность процесса, связанная с использованием едкого вещества (олеума), требующего специального аппаратурного оформления.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения [4] тетрафторфталевой кислоты (I) окислением октафторнафталина (IХ) концентрированной (100%-ной) азотной кислотой при 150^оС в течение 6 ч в автоклаве.

Недостатками этого способа получения тетрафторфталевой кислоты (I) являются: опасность процесса, связанная с использованием 100%-ной азотной кислоты едкого вещества, сильного окислителя, нитрующего агента, источника токсичных окислов азота; высокая температура процесса, требующая проведения реакции в автоклаве.

Задачей изобретения является упрощение процесса получения тетрафторфталевой кислоты (I) за счет исключения агрессивных, экологически опасных реагентов, снижения температуры реакции.

Поставленная задача решается путем взаимодействия октафторнафталина (IХ) с водной перекисью водорода концентрации 29-34% (ГОСТ 10929-76) в органическом растворителе при температуре 60-80^оС в присутствии силикагеля (фракция 100-250 мкм, рН 6,0-7,0). Процесс проводят при соотношении реагентов, равном 25-75 мл перекиси водорода, 5-20 г силикагеля и 25-50 мл органического растворителя на 1,5-5,0 г октафторнафталина в течение 4-24 ч. Выход целевого продукта в зависимости от условий процесса составляет 65-85%
Октафторнафталин (IХ) является доступным соединением, получаемым фторированием октахлорнафталина фторидом калия в автоклаве или в растворе сульфолана.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

П р и м е р 1. Октафторнафталин (1,7 г), силикагель (10 г), перекись водорода (50 мл) в ацетонитриле (50 мл) кипятят при интенсивном перемешивании в течение 5 ч. Силикагель отфильтровывают, маточный раствор подкисляют серной кислотой и экстрагируют хлористым метиленом. Экстракт промывают раствором NaHSO₃, сушат сульфатом магния, упаривают и получают 1,15 г тетрафторфталевой кислоты (выход 77%) с т.пл. 152-153^оС (по [2] т.пл. 152-153^оС).

П р и м е р 2. Октафторнафталин (2,5 г), силикагель (5 г), перекись водорода (25 мл) в метаноле (25 мл) кипятят при интенсивном перемешивании 16 ч. В дальнейшем обрабатывают аналогично описанному в примере 1. Выход тетрафторфталевой кислоты 66% т.пл. 151,5-153^оС.

П р и м е р 3. Октафторнафталин (2,0 г), силикагель (5 г), перекись водорода (45 мл) в диметиловом эфире этиленгликоля (25 мл) кипятят при интенсивном перемешивании 4 ч. В дальнейшем обрабатывают аналогично описанному в примере 1. Выход тетрафторфталевой кислоты 70% т.пл. 152-153^оС.

Использование заявляемого изобретения позволяет: повысить безопасность процесса за счет исключения агрессивных едких веществ, ликвидировать кислые отходы и, тем самым, повысить экологическую чистоту процесса;
проводить процесс в одну стадию при более низких температурах по сравнению с известным, сократить число операций при выделении целевого продукта;
получать целевой продукт высокого качества с высоким выходом.

Пpедлагаемый способ может быть пpименен пpи пpоизводстве 2,3,4,5-тетpафтоpбензойной кислоты исходного пpодукта для получения нового поколения антибиотиков фтоpхинолонового типа.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕТРАФТОРФТАЛЕВОЙ КИСЛОТЫ окислением октафторнафталина при нагревании, отличающийся тем, что в качестве окислителя используют 29 - 34% -ный водный пероксид водорода и процесс ведут в присутствии силикагеля фракции 100 200 мкм с рН 6,0 7,0 при 60 80^oС в органическом растворителе, смешивающемся с водой, при массовом соотношении октафторнафталин: пероксид водорода: силикагель 1,5 5 25 75 5 20.