3-氟-4-硝基甲苯

背景及概述

3-氟-4-硝基甲苯厂泛用于有机合成中。例如,可用干合成一种减肥药物的中间体 5-氟-4-溴2-硝基甲苯;也用于合成2-氟-4-甲基苯胺,它是制菌物质、抗菌素、除草剂、药物中间体和某些杂环化合物等的主要中间体。

制备

3-氟甲苯和硝酸乙酯在乙酸溶液中进行硝化反应3,得到两种同分异构体,3-氟-4-硝基甲苯(目标产物 3-氟-4-硝基甲苯)和5-氟-2-硝基甲苯(副产物B)两种硝化产物。反应式如图1所示:

图1 3-氟-4-硝基甲苯合成反应式

由于甲基供电效应和氟原子强的吸电效应,使硝基更易进攻氟原子的对位，既副产物的量远远大于目标产物的量。本文采用乙酸酐-浓硝酸和混酸两种方法进行硝化反应及对其硝化条件的研究,得到一种提高3-氟-4-硝基甲苯的选择性的硝化工艺。

实验操作：

(1)乙酸酐和发烟硝酸硝化

先将50ml乙酸酐加入三口烧瓶中,置于冰水浴中冷至0℃,在搅拌下滴加20.6ml发烟硝酸,滴加过程中温度控制在-1~1℃:再滴加22.2m间氟甲苯,控制反应温度在0~5℃,反应3.5h后,随后在搅拌下倒入约300m]冰水中,分出水层,主要得到3-氟-4-硝基甲苯和 5-氟-2-硝基甲苯的混合物。

(2)混酸硝化

先将25ml水加入三口烧瓶中,置于冰水浴冷却,在搅拌下缓慢加入50ml浓硫酸、22.2ml3-氟甲苯,待温度降至0~5℃时,滴加11.4ml发烟硝酸,温度控制在0~5℃,滴加完后,在常温下反应3h,随后搅拌下倒入约300ml冰水中,分出水层,再将有机相倒入分液漏斗中,加入300ml水,静置、分层,得到硝化产物3-氟-4-硝基甲苯和5-氟-2-硝基甲苯。

3-氟-4-硝基甲苯的确定

本实验通过确定混合物中含量多的是5-氟-2-硝基甲苯来推断含量少的就是3-氟-4-硝基甲苯。方法如下:将硝化产物混合液倒入冰水中,抽提得到白色固体:再重结晶,得到白色絮状晶体,测其熔点为235~250℃,与文献[1]上5-氟-2-硝基甲荣的熔占246~248℃吻合。气相色谱分析得知,其峰出现的位置与气谱图上含量名的硝化产物位詈吻合,所以可以断定含量少的是 3-氟-4-硝基甲苯。

参考文献

[1] US 4243819