[发明专利]一种离子交换树脂氟化剂及其制备与应用

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种离子交换树脂氟化剂及其制备方法，以及其在催化合成氟代哒嗪化合物中的应用。

(二)背景技术

氟代哒嗪化合物具有较高的抗惊厥、抑制血小板聚集、抗病毒、抗癌以及杀虫、调节植物生长等活性。许多哒嗪类化合物已经作为药物上市，并且氟代哒嗪与氟脲嘧啶是同分异构体，因而在医药和农药研究领域中受到了化学家的重视。

在本发明作出之前，将氟原子引入哒嗪环上的方法主要有熔融法、重氮化法、缩合法和卤素交换法。熔融法是化合物在熔融状态下进行，此时一般得到的是多氟代产物，选择性差，反应温度高，产物分离较难。重氮化法可以制备结构较为复杂的化合物，但是目前开展这方面研究的报道不多。缩合法是由烃类氟代物进行环合反应制备氟代哒嗪类化合物，但是受到了烃类氟代物合成的限制也难以推广应用。卤素交换法大部分是在非质子极性溶剂中进行的，并取得了良好的结果。

离子交换树脂是一类带有功能基的网状结构的高分子化合物，它具有不溶性的三维空间网状骨架，由连接在骨架上的功能基团和功能基团上带有相反电荷的可交换离子三部分构成。

离子交换树脂技术有相当长的历史，随着现代化学工业技术的迅速发展，研制了许多种性能优良的离子交换树脂，并开发了多种新的应用方法，在许多高新科技产业和科研领域中得到广泛应用。近年国内外生产的树脂品种达数百种，年产量数十万吨。

在工业应用中，离子交换树脂的优点主要是处理能力大，应用范围广，使用寿命长，运行成本低，可反复再生使用。因此，利用离子交换树脂进行传统工艺的改进是一种有应用前景的绿色化学合成技术。

(三)发明内容

本发明目的在于提供一种离子交换树脂氟化剂及其制备与应用，以该离子交换树脂氟化剂催化合成氟代哒嗪化合物，反应条件易控、成本低、反应体系可循环使用。

本发明采用的技术方案是：

一种离子交换树脂氟化剂，结构如式(II)所示：

式(II)中，R为C1～C3烷基。

n表示聚合物大分子链上所含重复单元数目的平均值，为衡量聚合物分子大小的指标。

一种制备所述离子交换树脂氟化剂的方法，所述方法包括：以式(V)所示的苯乙烯系阴离子交换树脂季铵碱与HF水溶液进行反应，得到所述离子交换树脂氟化剂；

式(V)中，R为C1～C3烷基。

所述苯乙烯系阴离子交换树脂季铵碱可由弱碱性苯乙烯系阴离子交换树脂依次与溴代烷、NaOH、HF反应获得，或者由强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂依次与NaOH、HF反应获得。

具体的，所述方法如下：以式(IV)所示的弱碱性苯乙烯系阴离子交换树脂，用二甲基甲酰胺溶胀，加入足量RCl、RBr或RI，R为C1～C3烷基，50℃反应1～10小时，反应结束后水洗，常温下与足量NaOH水溶液进行交换反应，交换反应产物水洗至中性，得到强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂再与足量HF水溶液于常温下充分反应，反应结束后，产物水洗至中性，得到所述离子交换树脂氟化剂；

上述方法中，所述强碱性和弱碱性苯乙烯系阴离子交换树脂可采用市购商品，所述RCl、RBr、RI，HF用量以充分反应为宜(理论值为与树脂等摩尔量)，也可过量。反应式如下：

或者，所述方法为：以式(VI)所示的强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂与NaOH溶液进行交换反应，水洗至中性，再加入HF水溶液进行反应，得到所述离子交换树脂氟化剂；

式(VI)中，R为C1～C3烷基，Y为-Cl，-Br，-I，或-OH。

反应式如下：

本发明还涉及所述的离子交换树脂氟化剂在催化合成氟代哒嗪化合物中的应用。

具体的，所述应用为：以式(III-1)或(III-2)或(III-3)所示的卤代哒嗪化合物为原料，以式(II)所示的离子交换树脂氟化剂为催化剂，在非质子极性溶剂中，于50～150℃下反应1～10小时，反应结束后，所述卤代哒嗪化合物中至少一个氯或溴原子被氟取代，反应液经分离纯化得到所述氟代哒嗪化合物；

其中：

X₁～X₃各自独立为氯或溴；

n₁＝1，2，3，4；n₂＝1，2，3；n₃＝1，2；