1-4-(4-(4-丙基环己基))-1-烯-环己基-4-三氟甲基苯的制备方法

技术领域

本发明涉及有机合成技术领域，具体而言，涉及一种1-[4-(4-(4-丙基环己基))-1-烯-环己基]-4-三氟甲基苯的制备方法。

背景技术

液晶技术在生活中的应用日益增多，对于液晶材料的需求也日益增加。目前制备1-[4-(4-(4-丙基环己基))-1-烯-环己基]-4-三氟甲基苯液晶单体的类似技术路线如下所示，此路线以4-(4-(4-丙基环己基))-1-环己酮为原料，经格氏偶联制得中间体醇，再经过脱水制得目标产物，总收率约为80％，GC纯度约为99.2％，收率和纯度较低，且会产生大量的酸性废水需要进行无害化处理，环境污染较大。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种1-[4-(4-(4-丙基环己基))-1-烯-环己基]-4-三氟甲基苯的制备方法，以解决现有技术中1-[4-(4-(4-丙基环己基))-1-烯-环己基]-4-三氟甲基苯的制备路线复杂、收率和纯度较低、环境污染较大的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种1-[4-(4-(4-丙基环己基))-1-烯-环己基]-4-三氟甲基苯的制备方法，将4-三氟甲基苯硼酸与4-(4-(4-丙基环己基))-1-环己酮在镍催化剂的作用下进行偶联反应，得到1-[4-(4-(4-丙基环己基))-1-烯-环己基]-4-三氟甲基苯。

进一步地，4-三氟甲基苯硼酸与4-(4-(4-丙基环己基))-1-环己酮的摩尔比为(1.05～1.15):1，优选为(1.08～1.12):1。

进一步地，偶联反应还使用镍催化剂配体；优选地，镍催化剂为3-[3-(3-二苯基膦酰丙基亚氨基)丁-2-亚基氨基]丙基二苯基膦镍；优选地，镍催化剂配体为1,1-双(二苯基膦)二茂铁。

进一步地，按摩尔百分比计，镍催化剂为4-(4-(4-丙基环己基))-1-环己酮的0.5～1.5mol％；和/或镍催化剂配体为4-(4-(4-丙基环己基))-1-环己酮的1.5～2.5mol％。

进一步地，镍催化剂与镍催化剂配体的摩尔比为(0.4～0.6):1。

进一步地，偶联反应在溶液环境中进行，溶剂为甲苯；优选地，溶剂与4-(4-(4-丙基环己基))-1-环己酮的摩尔比为(9.5～10):1；优选地，溶液环境的pH为6～8。

进一步地，溶液环境还包括水；优选地，水与4-(4-(4-丙基环己基))-1-环己酮的摩尔比为(0.05～0.15):1。

进一步地，偶联反应在惰性气体环境中进行，惰性气体包括氮气、氦气和氩气的一种或多种。

进一步地，偶联反应的温度为100～120℃，时间为1～3h；优选地，偶联反应的温度为105～115℃，时间为1.5～3h。

进一步地，在偶联反应完成之后，制备方法还包括纯化步骤，纯化步骤包括：将反应体系降温至20～30℃，依次进行水洗、柱吸附和减压浓缩，得到粗品；将粗品依次进行醇洗、过滤和烘干，得到1-[4-(4-(4-丙基环己基))-1-烯-环己基]-4-三氟甲基苯。

应用本发明的技术方案，以4-三氟甲基苯硼酸为原料，在镍催化剂的作用下，直接与4-(4-(4-丙基环己基))-1-环己酮发生偶联反应，即得1-[4-(4-(4-丙基环己基))-1-烯-环己基]-4-三氟甲基苯。本发明的“一锅法”制备方法的原料廉价易得，操作简单，反应条件相对温和，制备得到的产物总收率和纯度较高，而且不会产生大量的酸性废水，是一种环境友好的新型制备方法。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明实施例1的产物GC-MS谱图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

正如本发明背景技术中所述，现有技术中存在1-[4-(4-(4-丙基环己基))-1-烯-环己基]-4-三氟甲基苯的制备路线复杂、收率和纯度较低、环境污染较大的问题。为了解决上述问题，在本发明一种典型的实施方式中，提供了一种1-[4-(4-(4-丙基环己基))-1-烯-环己基]-4-三氟甲基苯的制备方法，将4-三氟甲基苯硼酸与4-(4-(4-丙基环己基))-1-环己酮在镍催化剂的作用下进行偶联反应，得到1-[4-(4-(4-丙基环己基))-1-烯-环己基]-4-三氟甲基苯。

本发明的反应不需要在酸性条件下进行，一种可能的反应机理是镍催化剂与环己酮中的氧原子络合活化，苯硼酸作为亲核试剂进攻活性中间体，发生亲核取代反应，再脱去一分子硼酸后得到偶联产物1-[4-(4-(4-丙基环己基))-1-烯-环己基]-4-三氟甲基苯。上述“一锅法”制备方法使用的4-(4-(4-丙基环己基))-1-环己酮与4-三氟甲基苯硼酸为容易购得的常用化学品，价格低廉，其成本与供应上具有优势。在实际操作中，本发明的方法操作相对简单，反应条件相对温和，制备得到的产物总收率可以达到79％甚至85％以上，纯度可以达到98％甚至99.5％以上，可以作为液晶单体进行应用。而且本发明的制备方法不会产生大量的酸性废水，对环境更加友好。

在一种优选的实施方式中，4-三氟甲基苯硼酸与4-(4-(4-丙基环己基))-1-环己酮的摩尔比(摩尔数之比)为(1.05～1.15):1，优选为(1.08～1.12):1。4-三氟甲基苯硼酸与4-(4-(4-丙基环己基))-1-环己酮的摩尔比包括但不限于上述范围，而将其限定在上述范围内有利于提高4-(4-(4-丙基环己基))-1-环己酮的反应活性和利用率，从而进一步提高目标产物的收率。

为进一步提高催化效果，在一种优选的实施方式中，偶联反应还使用镍催化剂配体；优选地，镍催化剂为3-[3-(3-二苯基膦酰丙基亚氨基)丁-2-亚基氨基]丙基二苯基膦镍；优选地，镍催化剂配体为1,1-双(二苯基膦)二茂铁，以实现与镍催化剂的最佳配合。上述镍催化剂和配体具有更加优异的催化活性、催化选择性，有利于亲核取代反应的速率的提高，且副产物得以进一步减少，从而高效选择性合成目标化合物，提高产物纯度。

考虑到成本、催化效率等综合因素，在一种优选的实施方式中，按摩尔百分比计，镍催化剂为4-(4-(4-丙基环己基))-1-环己酮的0.5～1.5mol％，镍催化剂与4-(4-(4-丙基环己基))-1-环己酮的摩尔数之比包括但不限于上述范围，而将其限定在上述范围内有利于提供足够量的镍催化剂，以高效地利用4-三氟甲基苯硼酸和4-(4-(4-丙基环己基))-1-环己酮合成1-[4-(4-(4-丙基环己基))-1-烯-环己基]-4-三氟甲基苯，从而提高产率，又不至于催化剂过多导致催化剂的浪费。基于相似的理由，进一步优选镍催化剂配体为4-(4-(4-丙基环己基))-1-环己酮的1.5～2.5mol％。

为进一步充分发挥镍催化剂的催化活性，在一种优选的实施方式中，镍催化剂与镍催化剂配体的摩尔比为(0.4～0.6):1。

在一种优选的实施方式中，偶联反应在溶液环境中进行，溶剂为甲苯，对原料的溶解性更佳；优选地，溶剂与4-(4-(4-丙基环己基))-1-环己酮的摩尔比为(9.5～10):1，从而可以提供更适宜的液体环境，使得反应原料更充分接触发生反应，提高产物收率。优选地，溶液环境的pH为6～8，可以进一步避免制备方法产生酸性废水污染环境，提高制备方法的环境友好性。

在一种优选的实施方式中，溶液环境还包括水，水的存在可以加速反应的进行，进一步提高反应速率；实际过程中发现微量的水就可以起到较好的加速效果，优选地，水与4-(4-(4-丙基环己基))-1-环己酮的摩尔比为(0.05～0.15):1。

为进一步减少副反应的发生，从而进一步提高产物纯度，在一种优选的实施方式中，偶联反应在惰性气体环境中进行，惰性气体包括氮气、氦气和氩气的一种或多种。

在一种优选的实施方式中，偶联反应的温度为100～120℃，时间为1～3h；该温度下原料和镍催化剂的活性较高，有利于使得4-三氟甲基苯硼酸和4-(4-(4-丙基环己基))-1-环己酮充分转化成1-[4-(4-(4-丙基环己基))-1-烯-环己基]-4-三氟甲基苯，同时可以更好地避免高温下的激烈反应难以控制，又尽可能地提高了反应效率，从而提高产物收率。为了进一步精确控制亲核取代偶联反应的效率，优选地，偶联反应的温度为105～115℃，时间为1.5～3h。

出于进一步提高产物纯度的目的，在一种优选的实施方式中，在偶联反应完成之后，制备方法还包括纯化步骤，纯化步骤包括：将反应体系降温至20～30℃，依次进行水洗、柱吸附和减压浓缩，得到粗品；将粗品依次进行醇洗、过滤和烘干，得到1-[4-(4-(4-丙基环己基))-1-烯-环己基]-4-三氟甲基苯，同时能够进一步实现溶剂回收利用，减少物料浪费和环境污染。

典型的但非限定性的，4-三氟甲基苯硼酸与4-(4-(4-丙基环己基))-1-环己酮的摩尔比为1.05:1、1.06:1、1.07:1、1.08:1、1.09:1、1.10:1、1.11:1、1.12:1、1.13:1、1.14:1、1.15:1或其任意两个数值组成的范围值。

典型的但非限定性的，按摩尔百分比计，镍催化剂为4-(4-(4-丙基环己基))-1-环己酮的0.5mol％、0.6mol％、0.7mol％、0.8mol％、0.9mol％、1.0mol％、1.1mol％、1.2mol％、1.3mol％、1.4mol％、1.5mol％或其任意两个数值组成的范围值；镍催化剂配体为4-(4-(4-丙基环己基))-1-环己酮的1.5mol％、1.6mol％、1.7mol％、1.8mol％、1.9mol％、2.0mol％、2.1mol％、2.2mol％、2.3mol％、2.4mol％、2.5mol％或其任意两个数值组成的范围值。

典型的但非限定性的，镍催化剂与镍催化剂配体的摩尔比为0.4:1、0.45:1、0.5:1、0.55:1、0.6:1或其任意两个数值组成的范围值。

典型的但非限定性的，溶剂与4-(4-(4-丙基环己基))-1-环己酮的摩尔比为9.5:1、9.6:1、9.7:1、9.8:1、9.9:1、10:1或其任意两个数值组成的范围值；水与4-(4-(4-丙基环己基))-1-环己酮的摩尔比为0.05:1、0.06:1、0.07:1、0.08:1、0.09:1、0.10:1、0.11:1、0.12:1、0.13:1、0.14:1、0.15:1或其任意两个数值组成的范围值。

典型的但非限定性的，偶联反应的温度为100℃、105℃、110℃、115℃、120℃或其任意两个数值组成的范围值，时间为1h、1.5h、2h、2.5h、3h或其任意两个数值组成的范围值。

以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。

实施例1

向1L三口瓶中加入123.3g 4-(4-(4-丙基环己基))-1-环己酮，116.2g 4-三氟甲基苯硼酸，500g甲苯，1g纯水，惰性气体保护下，加入3.33g 3-[3-(3-二苯基膦酰丙基亚氨基)丁-2-亚基氨基]丙基二苯基膦镍，6.17g 1,1-双(二苯基膦)二茂铁，加入完毕，中性体系在110℃回流搅拌反应1.5小时至中控合格。合格后体系降至室温，170g水洗两次，经过30g硅胶柱吸附，减压浓缩得到粗品，粗品加入600g乙醇冷冻洗涤，过滤烘干得目标产物166.3g，收率85.5％，GC纯度99.6％，mp 116.8～121.1℃，产物GC-MS谱图见图1。

实施例2

向2L三口瓶中加入222g 4-(4-(4-丙基环己基))-1-环己酮，209g 4-三氟甲基苯硼酸，900g甲苯，1.8g纯水，惰性气体保护下，加入5.98g 3-[3-(3-二苯基膦酰丙基亚氨基)丁-2-亚基氨基]丙基二苯基膦镍，11.09g 1,1-双(二苯基膦)二茂铁，加入完毕，中性体系在110℃回流搅拌反应2小时至中控合格。合格后体系降至室温，300g水洗两次，经过50g硅胶柱吸附，减压浓缩得到粗品，粗品加入1000g乙醇冷冻洗涤，过滤烘干得目标产物301.7g，收率86.2％，GC纯度99.7％。

实施例3

向5L三口瓶中加入500g 4-(4-(4-丙基环己基))-1-环己酮，470.5g 4-三氟甲基苯硼酸，2000g甲苯，4g纯水，惰性气体保护下，加入13.44g 3-[3-(3-二苯基膦酰丙基亚氨基)丁-2-亚基氨基]丙基二苯基膦镍，25g 1,1-双(二苯基膦)二茂铁，加入完毕，中性体系在110℃回流搅拌反应3小时至中控合格。合格后体系降至室温，600g水洗两次，经过120g硅胶柱吸附，减压浓缩得到粗品，粗品加入2350g乙醇冷冻洗涤，过滤烘干得目标产物682.3g，收率86.6％，GC纯度99.6％。

实施例4

与实施例1的区别在于，4-三氟甲基苯硼酸与4-(4-(4-丙基环己基))-1-环己酮的摩尔比为1.05:1。

实施例5

与实施例1的区别在于，4-三氟甲基苯硼酸与4-(4-(4-丙基环己基))-1-环己酮的摩尔比为1.08:1。

实施例6

与实施例1的区别在于，4-三氟甲基苯硼酸与4-(4-(4-丙基环己基))-1-环己酮的摩尔比为1.12:1。

实施例7

与实施例1的区别在于，4-三氟甲基苯硼酸与4-(4-(4-丙基环己基))-1-环己酮的摩尔比为1.15:1。

实施例8

与实施例1的区别在于，3-[3-(3-二苯基膦酰丙基亚氨基)丁-2-亚基氨基]丙基二苯基膦镍为4-(4-(4-丙基环己基))-1-环己酮的0.5mol％，1,1-双(二苯基膦)二茂铁为4-(4-(4-丙基环己基))-1-环己酮的1.5mol％。

实施例9

与实施例1的区别在于，3-[3-(3-二苯基膦酰丙基亚氨基)丁-2-亚基氨基]丙基二苯基膦镍为4-(4-(4-丙基环己基))-1-环己酮的1.5mol％，1,1-双(二苯基膦)二茂铁为4-(4-(4-丙基环己基))-1-环己酮的2.5mol％。

实施例10

与实施例1的区别在于，3-[3-(3-二苯基膦酰丙基亚氨基)丁-2-亚基氨基]丙基二苯基膦镍与1,1-双(二苯基膦)二茂铁的摩尔比为0.4:1。

实施例11

与实施例1的区别在于，3-[3-(3-二苯基膦酰丙基亚氨基)丁-2-亚基氨基]丙基二苯基膦镍与1,1-双(二苯基膦)二茂铁的摩尔比为0.6:1。

实施例12

与实施例1的区别在于，甲苯与4-(4-(4-丙基环己基))-1-环己酮的摩尔比为9.5:1；水与4-(4-(4-丙基环己基))-1-环己酮的摩尔比为0.05:1。

实施例13

与实施例1的区别在于，甲苯与4-(4-(4-丙基环己基))-1-环己酮的摩尔比为10:1；水与4-(4-(4-丙基环己基))-1-环己酮的摩尔比为0.15:1。

实施例14

与实施例1的区别在于，偶联反应的温度为100℃，时间为3h。

实施例15

与实施例1的区别在于，偶联反应的温度为105℃，时间为3h。

实施例16

与实施例1的区别在于，偶联反应的温度为115℃，时间为1.5h。

实施例17

与实施例1的区别在于，偶联反应的温度为120℃，时间为1h。

对比例1

用300ml干燥的四氢呋喃溶解33.3g的4-(4-(4-丙基环己基))-1-环己酮备用；用350ml干燥的四氢呋喃溶解37.3g的4-三氟甲基溴苯备用；1L三口瓶中加入镁条4.4g，2～3粒碘，干燥的四氢呋喃50ml，充分氮气置换后，先加入约30ml的4-三氟甲基溴苯的四氢呋喃溶液室温20～25℃引发，成功引发后，控温20～25℃缓慢滴加剩余的4-三氟甲基溴苯的四氢呋喃溶液，加完后保温10反应10分钟，滤去体系中剩余的镁；控温40～45℃，向体系中滴加4-(4-(4-丙基环己基))-1-环己酮的四氢呋喃溶液，中控合格后，在80～90℃常压蒸馏四氢呋喃，蒸馏出大部分四氢呋喃。将反应液冷却至室温(20～30℃)，将反应液慢慢倒入0.2L盐酸与1L冰水配好的稀盐酸溶液中水解，控温15～25℃。倒完后搅拌、静置、分液。水相用500ml×2甲苯萃取两次，合并有机层，有机层用500ml×2饱和食盐水洗两遍至中性。

向2L三口瓶中加入1L浓缩液、5g对甲苯磺酸、0.5g BHT，升温至110℃，反应液回流，用分水器分水。控制回流速度，3h后开始取样，约分出2g水，搅拌至温度降到室温。搅拌下向反应液中加入300ml纯水，搅拌，静置后分出下层水相，上层有机相再加入300ml纯水搅拌，静置后分液，合并水相用300mL甲苯萃取一次，将两次所得有机相合并用300ml×3饱和盐水洗3遍，弃去水相。有机相经过50g硅胶柱吸附，减压浓缩得到粗品，粗品加入100g乙醇冷冻洗涤，过滤烘干得目标产物38g，收率75.1％，GC纯度98.0％。

上述实施例和对比例制备得到的1-[4-(4-(4-丙基环己基))-1-烯-环己基]-4-三氟甲基苯的收率和纯度数据见表1。

表1

由上可知，与对比例相比，本发明各实施例以4-三氟甲基苯硼酸为原料，在镍催化剂的作用下，直接与4-(4-(4-丙基环己基))-1-环己酮发生偶联反应，即得1-[4-(4-(4-丙基环己基))-1-烯-环己基]-4-三氟甲基苯。本发明的“一锅法”制备方法的原料廉价易得，操作简单，反应条件相对温和，制备得到的产物总收率和纯度较高，而且不会产生大量的酸性废水，是一种环境友好的新型制备方法。此外可以看出，当各工艺参数均在本发明优选范围之内时，制备得到的产物收率和纯度更佳。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。