第25卷第5期2008年5月精细化工
F I NE CHE M I CAL S
Vol.25,No.5
May2008
精细化工中间体
32氟242硝基苯酚的合成
张天永，夏文娟，王 昭，池立峰，卢 洲
(天津大学化工学院精细化工系，天津 300072)
摘要：研究了含氟中间体32氟242硝基苯酚(F NP)的合成，由间氟苯胺经重氮化、水解、硝化及异构体分离制得。间氟苯胺重氮盐在CuS O 4
和硫酸介质中，用反应蒸馏技术，水解制得间氟苯酚，收率85%，质量分数95%；间氟苯酚硝化后采用水蒸气蒸馏法，把副产物32氟262硝基苯酚有效除去，再经乙醚萃取、饱和NaCl水溶液洗涤、饱和NaHC O3水溶液洗涤、Na2C O3水溶液中和成盐、酸化、乙醚萃取等后处理，得到质量分数9916%的F NP，收率23%。 关键词:32氟242硝基苯酚；间氟苯胺；间氟苯酚；硝化；重氮化；精细化工中间体
楚雄师范学院学报中图分类号:T Q246113 文献标识码:A 文章编号:1003-5214(2008)05-0505-04
Syn thesis of32Fluoro242n itrophenol
Z HANG Tian2yong,X I A W en2juan,WANG Zhao,CH IL i2feng,LU Zhou
(D epart m ent of F ine Che m icals and Engineering,School of Che m ical Engineering and Technology,Tianjin U niversity,
T ianjin300072,China)
Abstract:32Fluor o242nitr ophenol(F NP),an i m portant fluoric inter mediate,was synthesized fr om m2 fluor oaniline by a four2step way including diaz otizati on,hydr olysis,nitrati on and separati on of
the is omers.The diaz oniu m salt of m2fluor oaniline was hydr olyzed by the technol ogy of reacti on distillati on in the s oluti on of CuS O4and H2S O4t o give m2fluor ophenol in85%yield and of95%purity.After nitrati on of m2fluor ophenol,stea m distillati on was used t o re move the by2p r oduct32fluor o262nitr ophenol, then the residual bott om liquid was extracted with Et2O.The Et2O layer was washed with saturated aqueous NaCl and NaHCO3,and poured t o a s oluti on of Na2CO3.The p reci p itated s odiu m salt of F NP was diss olved in water,acidified,extracted by Et2O and evaporated t o give F NP in23%yield and of 9916%purity.
Key words:32fluor o242nitr ophenol;m2fluor oaniline;m2fluor ophenol;nitrati on;diaz otizati on;fine che m ical inter mediates
Founda ti on ite m:Natural science foundati on of Tianjin city(07JCZ D I C01700)
近年来的研究表明,32氟242硝基苯酚(F NP)是合成新型抗菌剂、杀虫剂、液晶材料等[1～3]非常重要的有机含氟中间体，市场需求量逐年增加。目前关于其合成的文献较少，基本上都是20世纪90年代以前的合成工作，已经报道的合成方法有:(1)以间氟苯胺为原料，经N2酰化、硝化、水解、重氮化合成F NP[4]，该方法路线长，硝化后物料在V(浓硫酸)∶V(H
2
O)=1∶1的硫酸和乙醇中水解，所得产物较为黏稠，焦油多，不易分离，较难得到目标产物;(2)由间氟苯胺与苯甲醛加成缩合、硝化、水解、重氮化、水解得到F NP[4]，合成路线较长，收率低，废水多;(3)由间氟苯酚硝化制得F NP[5]，收率低，后处理步骤多，排放废水较多。因此，研究F NP的合成技术具有重要实际意义。
方法(3)仅有1步硝化反应，但由于间氟苯酚较难购买，限制了其应用。
本文以间氟苯胺为原料，经重氮化、水解制得间氟苯酚，重点研究了添加水解催化剂对反应的影响。
3收稿日期:2007-12-17；定用日期:2008-01-13
基金项目：天津市自然科学基金(07JCZ D I C01700)
作者简介：张天永(1966-)，男，辽宁省盖州市人，天津大学教授,2001年底从日本归国博士后，主要从事精细化学品合成，电话:022-********,E-mail:tyzhang@tju.edu。
共振的应用及其危害再将间氟苯酚硝化，通过水蒸气蒸馏分离硝化异构
体，经后处理得到F NP，明显改进了制备工艺，可得到收率和质量较好的F NP 。反应式如下
:
图1 F NP 的合成路线
Fig .1 Synthesis r oute of F NP
1 实验部分
111 试剂与仪器
间氟苯胺为工业品(质量分数9916%)，北京卡乐瑞公司提供；其他试剂均为AR 。所用仪器有RY -1型熔点仪;Agilent 1100型气相谱仪;N I COLET 380型红外光谱仪。112间氟苯酚的合成
重氮化：在烧瓶中加入20g (0118mol )间氟苯胺、90mL 水，快速搅拌下加入32mL 浓硫酸，用冰水浴冷却到0℃。称取1315g (0120mol )Na NO 2固体，溶于28mL 水。在0～3℃将Na NO 2水溶液慢慢滴加入间氟苯胺的硫酸溶液中，继续搅拌015h 。反应结束后，加入少量尿素，破坏多余的HNO 2。
水解：在烧瓶中加入25g CuS O 4・5H 2O 、100mL 水、100mL 浓硫酸，进行水蒸气蒸馏，同时水解重氮盐。重氮液分批从中间瓶口加入，水解温度为110～125℃。馏出液用CH 2Cl 2萃取后，合并有机层，并用无水MgS O 4干燥，蒸馏回收溶剂，得约16g 红棕间氟苯酚液体，收率8517%，质量分数95%(GC )。
113 FNP 的合成及重结晶分离
[5]
将10g (0109mol )间氟苯酚溶解在11mL 冰乙酸中，在0℃搅拌，并于30m in 内滴加入1115mL 质量分数65%的硝酸溶于30mL 乙酸的溶液，在0℃继续硝化反应45m in 。反应结束后，用190mL 水稀释，乙醚萃取(3×80mL )，醚层用饱和NaCl 水溶液洗涤(2×50mL )，再用饱和NaHCO 3水溶液洗涤(5×50mL )，醚层用无水MgS O 4干燥。过滤后醚层倒入160mL c (Na 2CO 3)=2mol/L 的水溶液中，形成产物的钠盐沉淀，过滤。滤饼用少量乙酸乙酯洗涤，然后用正己烷洗涤。将产物钠盐溶于水，酸化，用乙醚萃取(3×50mL )，醚层用饱和NaCl 水溶液洗涤(2×50mL )，干燥醚层，除溶剂，得到的固体在
乙腈中结晶出114g F NP，收率10%，熔点90～93
℃，副产物32氟262硝基苯酚则溶解在乙腈溶液中。114 水蒸气蒸馏预分离异构体
硝化过程与113节一致，反应后加入190mL 水稀释，再加入稀Na OH 溶液调节pH =3～4，进行水蒸气蒸馏，直到馏出液变透明。釜液用乙醚萃取(3×80mL )，醚层用饱和NaCl 水溶液洗涤(2×50mL )，再用饱和NaHCO 3水溶液洗涤(2×50mL )，将醚层倒入160mL c (Na 2CO 3)=2mol/L 的水溶液中形成沉淀，过滤，滤饼用乙酸乙酯洗涤，然后溶于水，酸化，乙醚萃取，醚层用饱和NaCl 水溶液洗涤(2×50mL ),MgS O 4干燥，除溶剂得312g 淡黄固体F NP，收率23%，熔点9015～9215℃，质量分数9916%(GC )。卡尼丁
2 结果与讨论
211 间氟苯酚的合成
在间氟苯胺重氮化反应中，参考重氮化的基本
知识以及对氟苯酚的制备工艺，确定间氟苯胺重氮
化条件为：芳胺与无机酸的摩尔比为1∶
(2125～4),Na NO 2微过量3%～10%，浓硫酸的用量为32mL (对0118mol 间氟苯胺言)。主要考察了重氮盐水解介质对产品收率的影响。
文献[6,7]中报道了对氟苯胺重氮盐溶液直接加热进行水解的方法，但对氟苯酚的收率只有40%。这是因为对氟苯胺水解得到的对氟苯酚存在供电基团羟基，具有很强的反应活性，它能够与对氟苯胺的重氮盐很快进行偶合反应，使收率大大降低。为尽量避免发生类似副反应，本工作采用反应蒸馏技术，即在水解反应的同时将生成物间氟苯酚从反应体系中通过水蒸气不断蒸馏出来，离开反应体系，减少了重氮盐的偶合反应，将间氟苯酚的收率提高到85%以上。在水解时添加催化剂CuS O 4，也可提高间氟苯酚的收率。有关水解介质对产物收率的影响见表1(收率以间氟苯胺计)。
表1 水解条件对间氟苯酚收率的影响
Table 1 Effect of hydr olysis conditi ons on the yield of m 2fluor o 2
phenol
序号CuS O 4・5H 2O /g 水/mL
浓硫酸/mL 间氟苯酚/g 收率/%
171651012156213201501501116571432515015017188811425100100171184185257575171988176
25
50
50
1717
8715
在1号实验中，浓硫酸较少，水解体系酸度不够，导致重氮盐水解不充分，且产生大量焦油，收率不高。2、3号实验对比可知,CuS O 4的加入，副反应
・
605・精细化工 F I N E CHE M I CALS 第
25卷
较少，能将间氟苯酚的收率显著提高到85%以上。
在3～6号实验中，比较了浓硫酸和水的用量对间氟苯酚收率的影响。可以看出，在CuS O 4存在下的水解，间氟苯酚的收率比较稳定，均基本达到85%以上，经GC 测定，其质量分数均达95%。
将所得粗品间氟苯酚蒸馏，收集177～182℃的馏分，得提纯后的间氟苯酚总收率4418%(相对于间氟苯胺计算)，质量分数达9918%(GC )，红外光谱见图2，与间氟苯酚标样的红外谱图基本一致
。
图2 间氟苯酚的红外光谱
Fig .2 I R s pectru m of m 2fluor ophenol
212 FNP 的合成及异构体的分离载脂蛋白
间氟苯酚硝化时，氟和羟基均为邻对位定位基，且处于间位，由于空间位阻效应，硝基不易进入羟基的2位，更容易进攻羟基的4位和6位，故除了生成F NP 外，还会生成一定比例的副产物32氟262硝基苯酚及其他氧化副产物，所以必须采取措施将异构体很好地分离，才能得到较纯的目的产物。
113节所述方法中，反应结束后直接进行乙醚萃取等后处理，醚层干燥后的固体可以从乙腈中重结晶出F NP，而副产物32氟262硝基苯酚则溶解在乙腈母液中，达到异构体分离的目的。实验发现，醚层干燥后的固体在乙腈中有很大的溶解度，室温下1mL 乙腈即可溶解1g 固体，将溶解液放置于-9℃的冰箱中数天，仅析出少量黄固体。虽然F NP 的熔点范围较好(90～92℃)，但产量相当少。可见，从乙腈中重结晶析出F NP 的方法虽然能提纯，但收率太低，仅为10%。
在113节的合成方法的基础上，作者采用水蒸气蒸馏预分离方法，较好地完成了异构体的分离，即114节中所述方法。在硝化反应结束后，调节pH 至体系呈弱酸性进行水蒸气蒸馏，馏出液底部有亮黄油层，分液后，油层在乙醇水溶液中结晶出黄针状晶体，有刺激性气味。该晶体经气相谱分析，与标样对比，证实为副产物32氟262硝基苯酚，产量112g，收率816%，质量分数为9711%(GC )。水蒸气蒸
馏后，釜液经一系列后处理步骤，醚层挥发后可得质
量分数大于9916%的F NP，收率达到23%，比113
节方法高很多，也较文献[5]高20%。产物的红外光谱见图3，与标样的红外谱图基本一致
。
图3 F NP 的红外光谱Fig .3 I R s pectru m of F NP
从113节可以看出，硝化的后处理相当复杂，这是由硝化副反应较多决定的。硝化反应不仅生成主要的副产物32氟262硝基苯酚，还生成很多其他副产物，因此后处理很有必要，经水蒸气蒸馏预处理，后处理方法简单，主要改进有:
(1)113节所述方法中，用饱和NaHC O 3水溶液洗涤后的醚层经干燥后，倒入Na 2C O 3水溶液中形成钠盐沉淀，醚层的干燥完全没有必要,Na 2C O 3水溶液中显然含水，所以可以直接将醚层倒入Na 2C O 3水溶液中。
(2)产物钠盐沉淀过滤后，用少量乙酸乙酯和正己烷洗涤，以除去沉淀中夹带的其他有机物。在实际操作中发现，用少量乙酸乙酯洗涤后，乙酸乙酯层颜较浅，因此删除了正己烷洗涤过程，这并没有影响产物的收率和纯度。
(3)由于水蒸气蒸馏完成了主要异构体32氟262硝基苯酚的预分离，所以省去了113节方法中的乙腈重结晶，减少了溶剂的消耗，也不必用活性炭脱处理，降低了成本。
(4)水蒸气蒸馏使釜液中酸的浓度减小，因此，可以减少用饱和NaHCO 3水溶液洗涤次数，结果如表2
所示，对于F NP 的收率和纯度影响都不大。
表2 饱和NaHC O 3水溶液洗涤次数对F NP 收率和纯度的影响Table 2 Effect of ti m es of washing with saturated NaHCO 3on
the yield and purity of F NP
批号
洗涤次数
收率/%质量分数/%
XH -9524119816XH -10
222179911
3 结论
(1)间氟苯胺用HNO 2重氮化后，重氮盐采用
反应蒸馏法，在CuS O 4和H 2S O 4介质中水解，间氟苯酚粗收率可达85%以上，质量分数达95%。
(下转第510页)
・
705・第5期张天永，等:32氟242硝基苯酚的合成
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(2)在分离硝化异构体过程中，先采用水蒸气
蒸馏预分离掉32氟262硝基苯酚，再经萃取、洗涤等后处理，可制得较高质量分数和收率(23%)的F NP 。
(3)在此基础上如何提高F NP 收率，尚需进一步研究。参考文献:
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25卷
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