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合成间氟硝基苯的重氮化氟化法和氟代脱硝法的相关知识有哪些? 1

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间氟硝基苯作为重要的化合物,其合成方法备受关注。本文旨在探讨目前常见的关于合成间氟硝基苯的重氮化氟化法和氟代脱硝法。


背景:大多数芳香族氟化物是通过间接方法制得的。其氟化的方法主要可分为三大类,即:芳胺的重氮化氟化法(主要是Balz-Schiemann反应),卤素交换法,催化氟化及特殊氟化剂氟化法。

鉴于实验条件的可操作性,催化氟化和特殊氟化剂氟化法逐渐被淘汰。至于卤素交换法,一般由相应的氯或溴化物,与氟化碱金属,在惰性的极性溶剂中,在铵离子存在下进行交换,制得氟化物。该法对于邻或对位取代的含氟芳香族化合物的合成是有效的,但一般不易得到间位取代物。间氯硝基苯较难氟化,需要较长的反应时间达到较好的转化率。温度高于200℃时,尽管反应速率提高,但是由于一些不明的副反应,碳回收率降低。近年来发现,氟代脱硝可以高收率合成间氟芳香族化合物,其条件是芳环上具有吸电子基团。因此,近年来的研究逐渐侧重于重氮化氟化法和氟代脱硝法。


1. 以间硝基苯胺为原料的重氮化氟化法

1.1 在氟硼酸中重氮化

重氮化过程:将34g(0.4mol)间硝基苯胺溶解于110mL 40%(0.5mol)氟硼酸中,在0℃下滴加亚硝酸钠溶液(17g亚硝酸钠溶于34mL)进行重氮化,滴加完继续反应30min。过滤,用冷氟硼酸、乙醇和乙醚洗涤滤饼,干燥,得53g固体,收率89%

热解过程:将13g重氮盐和25g高沸点矿物油加热至分解。当反应缓和后,继续加热一小段时间。产物通过水蒸汽蒸馏达到分离目的,馏出物用乙醚萃取,萃取液用25mL 5%氢氧化钠溶液洗涤,干燥,蒸馏,收集bp9697℃(23mm Hg) 的馏分,得到4.3g液体,收率57%


1.2 在吡啶聚氢氟酸盐中重氮化

可以在无水氟化氢中进行重氮化反应。苯胺和吡啶鎓聚合物(HF)反应制备氟苯。

氟苯的制备方法如下:将1.86克(0.02摩尔)苯胺溶解于50毫升吡啶鎓聚合物(HF)中,缓慢加入2.1克(0.03摩尔)亚硝酸钠,室温搅拌1小时,然后将反应液转移到不锈钢容器中,加热至85℃,经过1小时后,用冰水冷却反应,250毫升乙醚分三次萃取,萃取液用5%碳酸钠溶液中和,后干燥,蒸发溶剂,得到1.33克氟苯,收率为70%


2. 以间二硝基苯为原料的氟代脱硝法

2.1 以氟化钾为氟代脱硝试剂

在三口烧瓶中加入4.32g氟化钾,6.72g间二硝基苯和0.2g邻苯二甲酰氯 (PDC),迅速加入极性非质子溶剂环丁砜30m L,在油浴锅里回流反应6h。反应结束后,抽滤除出固体物,并用苯洗涤滤饼数次,合并滤液及洗液。用水蒸汽蒸馏,分出馏出液。用苯萃取馏出液中水相23次,合并有机相,蒸馏除去苯,得粗产物间氟硝基苯,收率65.4%


2.2 以四烷基氟化铵为氟代脱硝试剂

四烷基氟化铵(R4NF)的制备:将过量30%的氟化钾与四烷基氯化铵在含水5%的甲醇溶液中搅拌回流4h后,冷却,过滤,滤液减压浓缩后得白色固体, 即为R4NFR=CH3时,收率95%,含量85%;R=C2H5时,收率94%,含量86%

氟代脱硝反应:将过量25%的R4NF加入到40mL苯和90mL二甲亚砜的混 合溶剂中,加热,用苯水共沸的方法将体系处理至无水,蒸去苯,然后加入0.1mol 的间二硝基苯,在指定的温度下搅拌反应2h后,以80mL环己烷抽提反应混合物,减压精馏得纯间氟硝基苯,收率80%

在这种反应条件下,由于温度低、氟化剂活性强,反应可以迅速完成。因此生成的酚及其衍生物相比KF高温氟化的情况要少,没有检测到氧化副产物。而在KF高温氟化反应条件下,这些物质都是可检测到的。因此,四烷基氟化铵作为氟化剂具有降低反应温度、缩短反应时间、减少副反应等优点,是一种具有前景的氟化剂。


参考文献:

[1]胡玉锋;罗军;梁政勇;黄成美;吕春绪. 氟代脱硝制备含氟硝基苯 [J]. 应用化学, 2008, (11): 1356-1360.

[2]夏文娟. 3--4-硝基苯酚的合成研究[D]. 天津大学, 2008.

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