利用改进的重氮化反应法制备对氟苯甲醛的研究

李会勇 姜小明

(贵州大学化学与化工学院，贵州 贵阳 550025)

利用改进的重氮化反应法制备对氟苯甲醛的研究

李会勇 姜小明

(贵州大学化学与化工学院，贵州 贵阳 550025)

以对甲基苯胺为主要原料，通过重氮化反应、氯代反应及水解反应制备对氟苯甲醛。重氮化反应在液化的无水氟化氢中进行，重氮盐产物可以不经分离制得对氟甲苯，可实现连续操作。重氮化反应条件为：n(亚硝酸钠):n(对甲基苯胺)=1.2，反应温度为-10～5 ℃，热分解温度为40 ℃。在优化反应条件下重氮化反应的收率为84%,高于传统的重氮化反应。氯代反应采用过氧化苯甲酰作为催化剂，通过加热和光照使侧链的氯代反应得以顺利进行。对氟苯甲醛的总收率为69%。

合成；对氟苯甲醛；对甲基苯胺；重氮化反应

0 前言

对氟苯甲醛是一种重要的精细化工中间体，可用于医药、染料、杀菌剂及植物保护剂等领域[1-3]。它可以用来制备治疗糖尿病的苯基萘基吡喃，也可用来合成降血脂药物瑞舒伐他汀。以它为原料制备的含氟染料具有很好的光泽和艳度，而且含氟染料的耐晒、耐水和耐油等性能都可以得到大幅提高。

合成对氟苯甲醛的关键是如何在苯环上引入氟元素。含氟的芳香烃化合物价格较高，因此一般不作为制备对氟苯甲醛的原料。根据引入氟的不同方式，一般可以将对氟苯甲醛的制备方法分为两种：卤素交换法和重氮化反应法。卤素交换法是将含卤素的芳香烃与无水氟化钾反应制得。这种方法需要使用硝基苯作为溶剂，有毒废液不易处理；而且需要价格昂贵的催化剂，成本较高[4-5]。重氮化反应法是将芳香烃化合物进行重氮化反应生成重氮盐，再与氟硼酸反应而制得氟硼酸重氮盐，分离和分解重氮盐固体得到目标产物[6]。此种方法的缺点是需分离和分解极不稳定的重氮盐固体，产率较低，安全性较差。本文对重氮化反应法进行研究，改善了重氮化的反应条件。

1 实验

1.1 试剂和仪器

试剂：对甲基苯胺、亚硝酸钠、盐酸及碳酸钙均为化学纯，中国医药集团上海化学试剂公司；无水氟化氢为工业品，瓮福(集团)有限责任公司。

仪器：VERTEX 70傅里叶红外光谱仪；VARIAN INOVA-400M核磁共振仪。

1.2 合成工艺

对氟苯甲醛的合成工艺见反应式1。以对甲基苯胺为原料，在液态氟化氢中进行重氮化反应制取对氟甲苯，再与氯气(Cl2)反应制得二氯代物，最后经水解反应制备目标产物。

(1)

1.3 合成步骤

1.3.1 对氟甲苯的合成

将反应釜冷却至-15 ℃，加入对甲基苯胺(1.0 mol,107 g)，无水氟化氢液体(400 g)。机械搅拌10 min，使原料充分溶解。慢慢加入亚硝酸钠(75.9 g,1.1 mol)。继续反应3 h，反应完全后，水浴加热，于40 ℃温度下加热分解重氮盐。当出气管内无气泡产生时，重氮盐分解完全。将反应液倒入特制的分液漏斗，静置，将有机层分离出来，加入10%的氢氧化钠中和至碱性，分取油相。用硫酸镁干燥，将干燥好的有机层进行常压蒸馏，于114～116 ℃温度下得到对氟甲苯无色液体。

1.3.2 对氟苯甲醛的合成

在100 mL三口瓶中加入对氟甲苯55 g(0.5 mol)，加入催化剂过氧化苯甲酰0.5 g。用电热套加热至120 ℃。在500 W的白炽灯照射下，慢慢通入Cl2，溶液颜色加深，沸点上升，溶液质量不断增加。当温度升至185 ℃，溶液质量不再增加时，停止通入Cl2。将溶液进行精馏，于80 ℃/0.667 kPa条件下蒸出一氯化物，剩下的溶液(二氯化物)用于下步反应。

将上述剩下的溶液移入250 mL的反应瓶中，加入10 g CaCO3、60 mL水，加热回流，利用分水器分出比水重的油状物，用 CH2Cl2萃取，MgSO4干燥，减压蒸出对氟苯甲醛，纯度为99.7%。

核磁共振氢谱1H NMR(CD3Cl)，δ，9.92(s，1H)，7.92(m，2H)，7.25(m，2H);红外光谱IR，ν，3 384，2 928，2 854，1 700，1 597，1 231，857。

2 结果与讨论

2.1 重氮化反应

将重氮盐的制备和热分解都安排在液化的氟化氢中进行，不需分离重氮盐，而且避免分解重氮盐固体，改善了反应条件，操作较为简便和安全，易于实现连续化操作，收率也高于常规的重氮化反应法[6]。

2.1.1 亚硝酸钠与对甲基苯胺的量比对收率的 影响

图1示出了亚硝酸钠与对甲基苯胺的量比对收率的影响。从图1可知，当物质的量比增大时，产物的收率增加；当物质的量比增至1.2后，收率基本稳定。因此，将亚硝酸钠与对甲基苯胺的量比定为1.2。

图1 亚硝酸钠与对甲基苯胺的量比对收率的影响

2.1.2 反应温度对收率的影响

考查了重氮化反应的反应温度对产物收率的影响，见图2。从图2可知，反应温度在-10～5 ℃时，反应收率最高，温度继续升高，收率则急剧下降。因此，将反应温度定为-10～5 ℃。

图2 反应温度对收率的影响

2.1.3 分解温度对收率的影响

分解温度对重氮化反应的收率有重要影响。分解温度过低，重氮盐分解不完全；分解温度过高，氟化氢将会挥发损失。分解温度对产物收率的影响见图3。从图3可知，当分解温度升高时，收率增加。但分解温度增至42 ℃后，收率基本不变，因此，将分解温度定为42 ℃。

图3 分解温度对收率的影响

2.2 对氟甲苯的氯化反应

氯化反应采用过氧化苯甲酰作为催化剂，极大地增加了反应速率，通过加热和光照使侧链的氯化反应得以顺利进行。氯化反应时，采用增重和硅胶点板的方法来判定反应终点。二氯化物水解时，采用碳酸钙作为水解剂，它的水解效果优于浓硫酸。

3 结论

以对甲基苯胺为主要原料，在液化的无水氟化氢中进行重氮化反应，再经氯化取代反应和水解反应制备对氟苯甲醛。重氮化反应的反应温度为-10～5 ℃，亚硝酸钠与2,4-二氨基甲苯的量比为1.2，重氮盐的分解温度为40 ℃。对氟苯甲醛的总收率为69%。

[1] 叶立峰, 曾瑜, 周文军. 对氟苯甲醛合成工艺进展[J]. 化工生产与技术, 2009, 16(1): 5-6.

[2] 徐珍, 吕早生, 孙昱, 等. 超临界二氧化碳中氟化合成对氟苯甲醛[J]. 中国科技论文, 2014, 9(6): 713-715.

[3] 方永勤, 王兆岗, 吕新宇. 对氟甲苯液相氧化制备对氟苯甲醛[J]. 常州大学学报: 自然科学版, 2011, 23(2): 32-35.

[4] 吕早生, 帅清昱, 张路平, 等. 超临界条件下卤素交换氟化制备对氟苯甲醛[J]. 化学与生物工程, 2014, 31(6): 28-30.

[5] 刘东宇, 刘影, 刘军, 等. 对氟苯甲醛的合成研究[J]. 中央民族大学学报：自然科学版, 2014, 23(3): 28-32.

[6] 于晓翠, 曾理, 姜小明. 氯化法制备对氟苯甲醛的研究[J]. 有机氟工业, 2011(4): 11-12.

书 讯

《有机氟工业》编辑部现有2004年～2014年合订本出售。每年定价人民币100元，

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Synthesis ofp-Fluorobenzaldehyde Using Diazotization Reaction

Li Huiyong, Jiang Xiaoming

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

Thep-fluorobenzaldehyde was synthesized by diazotization reaction, substitution reaction and hydrolysis, using tolidinet as the main material.The method of diazotization reaction was investigated to improve the reaction condition in the presence of HF. The optimum condition for the diazotization reaction was as follows. The mole ratio of NaNO2and tolidinet was 1.2. The reaction temperature of the diazotization was -10～5 ℃. The decomposition temperature was 40 ℃. The recovery of the product was 84%, which is higher than that of the traditional diazotization reaction. We used benzoyl peroxide as the catalyst in the side-chain chlorination via heating and lighting. The recovery of the final product was 69% under the optimum condition.

synthesis;p-fluorobenzaldehyde; tolidinet; diazotization reaction

贵州省科学技术基金(黔科合J字[2013]2097号)。

李会勇(1990—)，男，硕士，从事有机精细化工产品的合成研究。