淺議芳香族含氟化合物的合成及應(yīng)用

文彥發(fā) 徐洪斌 李其川 許建躍（浙江新和成股份有限公司， 浙江 新昌 312500）

淺議芳香族含氟化合物的合成及應(yīng)用

文彥發(fā) 徐洪斌 李其川 許建躍（浙江新和成股份有限公司， 浙江 新昌 312500）

含有氟元素的化合物成為了近些年來在精細(xì)化工這一領(lǐng)域內(nèi)增長(zhǎng)速度最快的化學(xué)藥品之一，在農(nóng)藥、材料、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用。文章首先對(duì)芳香族氟化物的基本合成工藝進(jìn)行了敘述，進(jìn)而在此基礎(chǔ)上介紹了幾種具體氟化物的實(shí)際生產(chǎn)合成和應(yīng)用。

芳香族；含氟化合物；合成；應(yīng)用

含氟芳香族化合物主要用于醫(yī)藥、農(nóng)藥等生理活性物質(zhì)，同時(shí)也可以用作染料、助劑、試劑等。與不含氟芳香族化合物相比，含氟芳香族化合物不僅有更強(qiáng)的穩(wěn)定性和生理活性，還具有較高的脂溶性和疏水性，其用在藥物上具有用量少、毒性低、藥效高、代謝能力強(qiáng)等特點(diǎn)；用于染料，可使被染物色澤更鮮艷、更耐曬、耐煙熏、不易褪色等優(yōu)點(diǎn)；用作助劑、試劑時(shí)，其活性、穩(wěn)定性光澤性也得到了一定的增強(qiáng)［1，2］。因此，含氟芳香族化合物的合成和應(yīng)用越來越受到國(guó)內(nèi)外一些科學(xué)界甚至工業(yè)界的廣泛關(guān)注。本文就針對(duì)這類化合物的合成以及應(yīng)用作以下的論述。

1　合成方法

由于化學(xué)反應(yīng)中F+的形成極其困難，因此大多數(shù)芳香族氟化物都是通過間接方法制得。其合成方法主要有以下三類：鹵素交換法、重氮化氟化法及特殊氟化劑氟化法。

（1）鹵素交換法 這種方法是工業(yè)生產(chǎn)過程中比較常見的一種方法，這種方法制得的氟化物通常是由鹵化物制得的，因此被稱作為鹵素交換。其中，氟元素取代芳香化合物內(nèi)的鹵素表現(xiàn)出的活性：I＞Br＞Cl。鹵原子的取代難易程度在很大程度上取決于芳環(huán)是否含帶有吸電性的基團(tuán)，這些基團(tuán)包括CN，NO2等［3］。上述提到的兩種基團(tuán)具有非常強(qiáng)的吸電性，因此比較容易被氟原子取代。

生產(chǎn)中常采用KF作為氟化劑，可以提升氟化反應(yīng)的效率。在生產(chǎn)藥物諾氟沙星的中間體——3-氯-4-氟硝基苯和殺蟲藥物氟蟲脲中間體——2，6-二氟苯腈時(shí)經(jīng)常會(huì)用到這種氟化劑，具體反應(yīng)方程式如下：

（2）重氮化氟化法 重氮法是以芳基伯胺為原料，經(jīng)亞硝酸鹽重氮化，再與氟硼酸反應(yīng)生成沉淀，最后經(jīng)過濾、洗滌、除雜后加熱分解得到相應(yīng)的含氟化合物。具體過程如下：

該方法由于使用到氟硼酸而使成本增加，產(chǎn)物中會(huì)生成有害氣體三氟化硼，同時(shí)也由于反應(yīng)本身的一些特性，使該方法在實(shí)際應(yīng)用中受到極大的限制。工業(yè)上對(duì)以上路線進(jìn)行改進(jìn)，以氟化氫代替亞硝酸鹽和氟硼酸與芳香族伯胺重氮化反應(yīng)，然后直接加熱分解，避免了有害氣體的產(chǎn)生，減少了環(huán)境污染，且降低了成本，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)步驟［4］。

（3）特殊氟化劑法 特殊氟化劑主要是指單質(zhì)氟、氟化氫、二氟化氙、三氟甲酰氯、四氟化硫、氟化銀、吡啶無水氟化氫絡(luò)合物等不很穩(wěn)定的化合物，它們能與芳環(huán)反應(yīng)直接生成含氟芳香族化合物。但由于它們本身穩(wěn)定性較差，從而限制了其大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的可能。

2　具體化合物的合成和應(yīng)用

（1）四氟鄰苯二甲酸 該物質(zhì)主要在醫(yī)藥領(lǐng)域，在含氟喹諾酮類藥物中表現(xiàn)的尤為突出。隨著氧氟沙星、斯帕沙星以及莫西沙星等喹諾酮類抗菌藥的相繼上市，作為起始原料的2，3，4，5-四氟鄰苯甲酸的合成越來越受到人們的關(guān)注。因而，其關(guān)鍵中間體四氟鄰苯二甲酸的制備難度大，反應(yīng)條件苛刻且收率低，影響了2，3，4，5-四氟鄰苯甲酸的合成及此類藥物的推廣。溫新民等［5］在前人研究基礎(chǔ)上對(duì)難以工業(yè)化的有關(guān)過程進(jìn)行了簡(jiǎn)化和改進(jìn)，提供了一種以四氯苯酐為原料，經(jīng)酰亞胺化、氟化、水解得到了四氟鄰苯二甲酸，大大提高了產(chǎn)品總收率。

（2）3，5—二氟苯胺 該物質(zhì)主要應(yīng)用于抗菌消炎藥、氨基腙類除草劑和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的合成，該物質(zhì)在芳香環(huán)上有一個(gè)氨基和兩個(gè)氟原子這三個(gè)官能團(tuán)，其中兩個(gè)氟原子位于硝基或氨基的間位，這種位置結(jié)構(gòu)的物質(zhì)在合成起來非常困難。工業(yè)上通常以間苯二胺為原料，經(jīng)氟化、溴化和硝化和還原脫溴得到目標(biāo)產(chǎn)物［6］。此方法雖然在反應(yīng)上看起來步驟多，十分繁瑣，但是大部分的原料易得且對(duì)設(shè)備要求較低，因此絕大多數(shù)的化工合成企業(yè)都會(huì)采用這種方法。

3　結(jié)語

以上就是芳香族氟化物的主要合成反應(yīng)機(jī)理以及在一些具體化合物中的應(yīng)用，這一類物質(zhì)在醫(yī)藥和農(nóng)藥等領(lǐng)域的化工生產(chǎn)中非常重要，直接決定著反應(yīng)的效果和工廠本身的生產(chǎn)資產(chǎn)投入，同時(shí)，任何工藝的調(diào)整都是在這些基本反應(yīng)機(jī)理上實(shí)現(xiàn)的。從實(shí)際的生產(chǎn)中可以看出這些工藝和方法還存在一定的提升空間，這就需要技術(shù)人員能夠在已有基礎(chǔ)上不斷嘗試和創(chuàng)新，以期能夠?qū)で蟪鲆环N更為先進(jìn)、高效的合成工藝和方法。

［1］陳德化，黃建華.含氟芳香、雜環(huán)化合物的開發(fā)與進(jìn)展［J］.有機(jī)氟工業(yè)，1995，（1）.

［2］胡珊珊.我國(guó)含氟芳香、雜環(huán)化合物的開發(fā)與展望［J］.南化科技信息，1999，（1）.

［3］付立民.芳香族氟化物合成技術(shù)進(jìn)展（二）——氟鹽氟化反應(yīng)［J］.有機(jī)氟工業(yè)，1992，（03）.

［4］張偉，徐杰，等.芳香族含氟化合物的特性及合成［J］.精細(xì)與專用化學(xué)品，2005，（16）.

［5］溫新民，彭延慶，等.四氟鄰苯二甲酸的合成工藝改進(jìn)［J］.中國(guó)藥物化學(xué)雜志，1999（3）.

［6］張春艷，馮亞青.3，5-二氟苯胺的合成方法研究進(jìn)展［J］.化學(xué)工業(yè)與工程，2004，（9）.