利用改進(jìn)的席曼反應(yīng)法制備對二氟苯的研究

張 路 姜小明

(貴州大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，貴州 貴陽 550025)

科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)

利用改進(jìn)的席曼反應(yīng)法制備對二氟苯的研究

張 路 姜小明

(貴州大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，貴州 貴陽 550025)

以對苯二胺為主要原料，在無水氟化氫中，利用改進(jìn)的席曼反應(yīng)法制得對二氟苯。改進(jìn)的方法可以不必分離出重氮鹽，易于連續(xù)操作。反應(yīng)條件如下：選擇HF-三乙胺體系，n(亞硝酸鈉)：n(對苯二胺)=2.2，重氮化反應(yīng)時(shí)間為3 h，收率為78%。

對二氟苯；席曼反應(yīng)；合成

0 前言

對二氟苯是一種常用的含氟藥物中間體[1-2]。目前它的制備方法一般有兩種：以對氯硝基苯為原料，與氟化鉀反應(yīng)制得對硝基氟苯，對硝基氟苯還原成對氟苯胺，再利用席曼反應(yīng)得到對二氟苯；或者利用對苯二胺，在鹽酸和氟硼酸存在的情況下，通過席曼反應(yīng)制得對二氟苯[3-5]。這兩種方法都涉及席曼反應(yīng)，需制取、分離和熱分解氟硼酸重氮鹽。而重氮鹽固體的熱分解反應(yīng)易爆炸，反應(yīng)難以設(shè)計(jì)成連續(xù)操作，產(chǎn)率也較低。以常見的對苯二胺為主要原料，通過對席曼反應(yīng)方法的改進(jìn)，將重氮化反應(yīng)和熱分解反應(yīng)都安排在液態(tài)氟化氫(HF)體系中進(jìn)行，易于實(shí)現(xiàn)連續(xù)操作，避免危險(xiǎn)的固體重氮鹽的熱分解。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑和原料

對苯二胺、亞硝酸鈉、氯化銨、吡啶及三乙胺均為化學(xué)純，中國醫(yī)藥集團(tuán)上?；瘜W(xué)試劑公司；無水氟化氫為工業(yè)品，甕福(集團(tuán))有限責(zé)任公司。

1.2 合成工藝

對二氟苯的合成工藝見反應(yīng)式1。

(1)

1.3 實(shí)驗(yàn)步驟

將反應(yīng)釜冷卻至-10 ℃，加入對苯二胺(1.0 mol,108 g)、液化的氟化氫(400 g)。機(jī)械攪拌10 min，使反應(yīng)物充分溶解。慢慢加入亞硝酸鈉 (75.9 g, 1.1 mol)，反應(yīng)3 h，反應(yīng)完全后，水浴加熱。當(dāng)出氣管內(nèi)無氣泡產(chǎn)生時(shí)，重氮鹽分解完全。將反應(yīng)液倒入特制的分液漏斗，靜置。將有機(jī)層分離出來，加入10%的氫氧化鈉中和至堿性。分取油相，用無水硫酸鈉干燥。將干燥好的有機(jī)層進(jìn)行常壓蒸餾，得無色液體，沸點(diǎn)88 ℃,折光率1.4410 (文獻(xiàn)[3]值為1.4410)。

合成對二氟苯的反應(yīng)裝置見圖1。

圖1 對二氟苯的反應(yīng)裝置

2 結(jié)果與討論

2.1 反應(yīng)體系對收率的影響

由于氟化氫的沸點(diǎn)較低，造成熱分解溫度過低，最終影響產(chǎn)物的收率。因此，需加入一些電解質(zhì)或有機(jī)物以提高溶液的沸點(diǎn)和熱分解溫度，從而提高產(chǎn)率?？疾榱?種不同反應(yīng)體系對收率的影響，結(jié)果見表1。從表1可知，加入添加劑后，反應(yīng)收率都有所提高，其中HF-三乙胺體系的收率最高。

表1 不同反應(yīng)體系對收率的影響

2.2 亞硝酸鈉用量對收率的影響

圖2示出了亞硝酸鈉與對苯二胺的量比對產(chǎn)率的影響。從圖2可知，當(dāng)量比增大時(shí)，產(chǎn)物的收率增加；當(dāng)量比增至2.2后，收率基本穩(wěn)定。因此，將亞硝酸鈉與對苯二胺的的量比定為2.2。

圖2 亞硝酸鈉與對苯二胺的量比(n)對收率的影響

2.3 重氮化時(shí)間對收率的影響

考查了重氮化反應(yīng)時(shí)間對產(chǎn)物收率的影響，見圖3。從圖3可知，收率隨時(shí)間的延長而增加，但反應(yīng)3 h后，收率基本不再增加。因此，將重氮化時(shí)間定為3 h。

圖3 重氮化時(shí)間對收率的影響

3 結(jié)論

以對苯二胺為主要原料，利用改進(jìn)的席曼反應(yīng)法制得對二氟苯。改進(jìn)的工藝可以在無水氟化氫中進(jìn)行，不必分離出重氮鹽，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)操作。反應(yīng)條件為：選擇HF-三乙胺體系，n(亞硝酸鈉) ∶n(對苯二胺)=2.2，重氮化反應(yīng)時(shí)間為3 h，收率為78%。

[1] Li Z F, Qiao Z H, Liu W P. Conjugated random copolymer of benzodithiophene-difluorobenzene-diketopyrrolo-pyrrole-benzothiadiazole with a broad absorption range of 300-900 nm for bulk heterojunction solar cells[J]. Materials Letters, 2015, 139: 307-310.

[2] Wang J, Zhu R S, Qin C, et al. Vibrational spectra and trace determination ofp-difluorobenzene and ethylbenzene[J]. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Bio-molecular Spectroscopy, 2013, 107: 1-7.

[3] 姜小明, 林原斌. 對二氟苯的合成研究[J]. 有機(jī)氟工業(yè), 2002(1): 7, 26.

[4] 傅建龍. 對二氨基苯的Schiemann反應(yīng)[J]. 華南理工大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2000, 28(11): 86-89.

[5] 張精安. 2, 4-二氟苯甲酸的合成研究[J]. 中國醫(yī)藥工業(yè)雜志, 2000, 31(10): 468-469.

Synthesis of 1,4-Difluorobenzene Using Schiemann Reaction

Zhang Lu, Jiang Xiaoming

(College of Chemistry and Chemical Engineering, Guizhou University, Guiyang 550025, China)

Takingp-phenylenediamine as main material to synthesize 1,4-difluorobenzene by the Schiemann reaction. The reaction system was HF-triethylamine.n(NaNO2) ∶(p-phenylene-diamine)=2.2. Reaction time of the Schiemann reaction was 3 h. The recovery of the final product was 78%.

1,4-difluorobenzene; Schiemann reaction; synthesis

貴州省科學(xué)技術(shù)基金(黔科合J字[2013]2097號)。

張路(1990—)，女，碩士，從事有機(jī)精細(xì)化工產(chǎn)品的合成和性能研究。