芳香族氟化合物合成技术进展
含氟聚合物的合成进展
含氟聚合物的合成进展王海蓉,张明祖,倪沛红*(苏州大学材料与化学化工学部,江苏省先进功能高分子材料设计及应用重点实验室,苏州 215123)摘要:含氟聚合物由于其优异的化学和物理性能以及广泛的应用前景而受到关注。
根据聚合反应单体结构不同,可以通过不同方法合成各种结构的含氟聚合物。
这些聚合方法主要是可控/ 活性 聚合,例如:原子转移自由基聚合(AT RP)、原子转移自由基-乙烯基自缩合聚合(AT R-SCVP)、可逆加成-断裂链转移聚合(R AF T)、氮氧稳定自由基聚合(N M P)、活性阳离子聚合、活性阴离子聚合、氧阴离子聚合。
此外,常规自由基聚合及乳液聚合方法也受到青睐。
本文对近年来文献报道的不同含氟聚合物结构及其相关合成方法的研究进展进行了综述。
关键词:含氟聚合物;可控/ 活性 聚合;常规自由基聚合;乳液聚合引言氟原子的电负性(3 98)在所有元素中最高,它具有除氢原子以外最小的范德华半径(0 132nm)和较高的C-F键能(540kJ/mo l)。
含氟聚合物由于具有独特的性质:既疏水又疏油的双疏性、热稳定性和化学惰性高、折射率和低介电常数低、摩擦系数和表面能低、良好的抗氧化性和耐侯性以及一定的生物相容性等[1~5],因而在航空、微电子工程、化学和汽车行业、光学、纺织工业以及生物医用材料等方面具有广泛的应用[6~11]。
Kr afft课题组对含氟聚合物,尤其是两亲性含氟聚合物的性能及其应用进行了深入研究[11~15]。
通常,根据参加聚合反应的单体及其活性中心的不同,可以分为自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合、配位聚合等。
由于含氟单体数目和种类的多样性,文献报道的含氟聚合物的合成方法可以根据不同单体的结构采用不同的聚合机理。
1 可控/ 活性 聚合制备含氟聚合物可控/ 活性 自由基聚合反应是近年来高分子设计合成应用最广泛的聚合方法。
大多数烯类单体的聚合都可采用这类聚合方法。
可控/ 活性 聚合主要有原子转移自由基聚合(ATRP)[16,17]、氮氧稳定自由基聚合(NM P)[18]、可逆加成 断裂链转移聚合(RA FT)[19]以及活性离子聚合等。
2,3,4一三氟硝基苯合成工艺新进展
2，3，4一三氟硝基苯合成工艺新进展蒋亚军摘要：2，3，4一三氟硝基苯是合成氟喹诺酮药物的重要中间体。
介绍了4条工艺合成路线，按起始原料分，它们是：1)2，6一二氯苯胺法；2)2，6一硝基苯法；3)2，6一溴苯胺法，4是最近提出的新工艺技术，即以1，2，3一三氯苯作原料，通过硝化、氟化制得到产品。
产品纯度达99％，收率为60％，这是一条较有发展前景的工业化合成路线，值得引起关注。
2，3，4一三氟硝基苯是医药工业的重要中间体，主要用于合成氧氟沙星(氧嗪酸，商品名Tarivid)、盐酸洛美沙星(Lamfloxacin)和左氟沙星等第3代喹诺酮抗菌药物，此类药物的发展非常迅速，已成为最有希望，最具活力的抗生素研究领域之一，它们的问世开拓了合成抗生素的新时代；这类药物也被誉为超抗生素的抗菌药物。
氧氟沙星和盐酸洛美沙星，近年需求旺盛，我国也组织生产。
另外，2，3，4一三氟硝基苯在农药领域也得到了很好的利用，由其衍生物合成的N一酰基一N一(2，3．，4三氟硝基胺基)丙酸酯类化合物，经杀菌生物活性筛选试验，对小麦纹枯病和瓜类灰霉病达到了70％以上的防治效果，有个别化合物的药效与多菌灵相当 J，对其中间体2，3，4一三氟硝基苯纷纷进行研究，在改进工艺、提高收率、降低成本方面取得了新的进展。
l 合成工艺路线概况2，3，4一三氟硝基苯为淡褐色油状液体，在2．7 kPa下精馏沸程91．5—92．5 o 2，3，4一三氟硝基苯的合成方法，按其使用的起始原料不同，可以分为下列3种合成方法。
1．1 2。
6一二氯苯胺法以2，6一二氯苯胺为原料，经Schiemann氟化反应，硝化反应，Swarts反应制得2，3，4一三氟硝基苯。
3步反应总收率62％左右(以2，6一二氯苯胺计)。
1．2 2。
3一二氯硝基苯法以2，3一二氯硝基苯为原料，先氯化、再经氟化、高温氯化、硝化、二次氟化4步反应得到产物2，3，4一三氟硝基苯。
总收率30％左右(以2，3二氯硝基苯计) 。
芳香族含氟中间体合成技术进展
１ 前 言
硼 ， 工业 化生 产受 到 限制 。而且 在 工业 生 产 中也 使 有一定 局限 性 ， １ 当芳环 上带 有羟基 、 基 、 如 ） 羧 磺酸 基 等基 因时 ， 芳基 氟硼 酸重氮盐 溶于 水 ， 无法 形成沉 淀析 出 ；） 芳环 上连 接 有 硝基 则会 使芳 基 氟 硼酸 ２若 重 氯盐 迅速 分解产 生 大 量 的焦 油 ， 同时分 解 反应 速 度 过快 ， 容易 引起反 应体 系过 热甚至发 生起火 爆炸 ； ３ 对某些需 要 较高 温 度分 解 的重 氮盐 ， 芳 香环 不 ） 若 稳定 ， 会引起 芳香 环分解 。 也 目前 工业 上芳香 环氟 取代系列 产 品的合成 方法 使用 的是 改进 的重 氮法 ： 采 用无 水 氟 化 氢代 替 氟 是 硼酸 与亚 硝酸钠 直 接发 生 重 氮化 ， 成 的重 氮 氟 化 生 物不分 离 ， 直接在 无 水 氟化 氢 中加 热 分解 合 成 芳基
工业化 应用 。
重 氮法是 以芳 香族 伯胺为原 料通过 亚硝酸重 氮
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化使其生成芳胺重氮盐 ， 重氮盐再与 Ｈ Ｆ Ｂ ４反应生 成不溶性 的氟 硼酸重 氮盐 ， 然后将 该盐干燥 脱水 ， 无
水 的氟硼酸重 氮盐 被加 热 分解 ， 生成 相 应 的含 氟化 合物：
Ｎｎ ＮＯ，。 ＨＣ１ ＨＢＦ
２ １ 重 氮化法 ．
Ａ— Ｈ— — 一２Ｆ＝ Ａ ＋ ． ｒ Ｎ ． — 二 ＋墼 Ｆ Ｎ 卜Ｎ — ＿Ｈ Ａ 一 Ｆ ｒ ！二 ｒ Ｎ ＿
该法 的最 大优 点是使 用无水 氰化 氢代替 了氟硼 酸， 简化 了生产 步 骤 ， 降低 了生 产成 本 ， 法 的缺 点 该 是使 用大 量 的无 水 氟 化氢 ， 要 采用 专 用 设备 回收 需 过量 的氟 化氢 ， 以降低 原 料 成 本。 目前 国 内外 有 部 分企业 采用 无水 氟化 氢重 氮化合成 氟苯就 是典 型的
浅议芳香族含氟化合物的合成及应用
一
（ ２ ） 重氮 化氟 化法
重氮法 是 以芳基 伯胺为 原料 ， 经 亚硝
新， 以期能够寻求 出一种更为先 进、 高效 的合成工艺和 方法 。
酸盐 重氮 化 ， 再与 氟硼酸 反应 生成沉 淀 ， 最后 经过 滤、 洗涤、 除
浅议芳香族含氟化合物的合成及应用
文彦发 徐洪斌 李其川 许建跃（ 浙江新和成股份有限公司 ， 浙江 新 昌 ３ １ ２ ５ ０ ０ ）
摘要 ： ｃａ － 氟元素的化合物成为 了 近些年来在精 ｍ４ ５ ． ｙ － ． 这一领域 内增长速度最快的化 学药品之一， 在农 药、 材料 、 医学等领域有 着非常 广泛的应用 。 文章首先对 芳香族氟化物的基 本合成工艺进行 了 叙 述， 进而在此基础上介绍 了几种具体氟化物的实际生产合 成和应用。 关键词 ： 芳香族 ； 含 氟化合物 ； 合成 ； 应用 含 氟芳香 族化 合物主 要用于 医药 、 农药等 生理 活性物 质 ，
一
。 。
３ 结语
以上 就是 芳香族 氟化物 的主要 合成 反应机理 以及在 一些 具 体化合物 中的应用 ， 这一 类物 质在医药和 农药等领 域的化 工 生产 中非 常重要 ， 直接决定 着反应的效果和 工厂本 身的生产 资 产投入 ， 同时 ， 任何 工艺 的调整都 是在 这些 基本 反应机 理上 实 现的 。 从实 际的生产 中可 以看 出这些 工艺和方法 还存在一 定的
同时 也可 以用作染料 、 助剂 、 试剂等 。 与不含 氟芳香族化 合物相
２ 具体 化合物 的合 成和 应用
（ １ ） 四 氟 邻 苯二 甲酸 该 物 质主 要 在 医 药 领域 ， 在 含 氟 喹 诺酮 类药物 中表现 的尤为 突 出。 随着 氧氟 沙星 、 斯 帕沙星 以
一种合成含氟芳香杂环化合物的方法
一种合成含氟芳香杂环化合物的方法在化学领域中，含氟芳香杂环化合物因其独特的性质和广泛的应用而备受关注。
这些化合物在医药、农药、材料科学等领域都展现出了巨大的潜力。
因此，开发高效、简便的合成方法对于推动相关领域的发展具有重要意义。
含氟芳香杂环化合物之所以重要，是因为氟原子的引入能够显著改变分子的物理化学性质。
氟原子具有较小的原子半径和较高的电负性，这使得含氟化合物通常具有更好的稳定性、脂溶性和生物利用度。
例如，在药物研发中，含氟药物往往具有更长的半衰期和更高的药效。
目前，已经有多种方法用于合成含氟芳香杂环化合物。
其中一种常见的方法是通过亲电氟化反应。
在这种反应中，通常使用氟化试剂，如氟化氢、氟化钾等，与芳香杂环化合物发生反应，将氟原子引入到分子中。
然而，这种方法往往需要苛刻的反应条件，如高温、高压，并且氟化试剂的毒性和腐蚀性也给操作带来了一定的困难。
另一种方法是通过过渡金属催化的氟化反应。
例如，钯、铜等过渡金属催化剂可以促进氟源与芳香杂环化合物之间的反应。
这种方法具有较高的选择性和反应效率，但催化剂的成本较高，且回收利用较为困难。
为了克服现有方法的不足，研究人员不断探索新的合成策略。
近年来，一种基于自由基反应的合成方法逐渐引起了人们的关注。
自由基反应具有条件温和、选择性好等优点。
在含氟芳香杂环化合物的合成中，可以通过引发剂产生氟自由基，然后与芳香杂环化合物发生加成或取代反应，从而实现氟原子的引入。
具体来说，以常见的含氮芳香杂环化合物吡啶为例。
首先，选择合适的氟源，如N氟代双苯磺酰胺（NFSI）。
然后，在引发剂的作用下，如过氧化苯甲酰（BPO），产生氟自由基。
氟自由基与吡啶发生加成反应，生成含氟的中间体。
接着，通过一系列的后续反应，如消除、重排等，最终得到目标的含氟芳香杂环化合物。
在实验过程中，反应条件的优化至关重要。
例如，反应温度、溶剂的选择、反应物的比例等都会对反应的产率和选择性产生影响。
一般来说，较低的反应温度可以减少副反应的发生，但可能会导致反应速率减慢；而选择合适的溶剂则可以提高反应物的溶解性，促进反应的进行。
芳香族氟化物的合成方法研究进展_朱利民
Abstract:Withtherequirementofenvironmentalprotection, greenchemistryhasbecometheaim anddiremistryinthe 21stcentury.Meanwhile, thedevelopmenttrendoffinechemicalsmustaccordwithefficient, safeandeconomicalprincipleinfuture.Theprominentadvantagesandextensiveapplicationprospectoffluorinatedaromaticcompoundsinthefieldsofpharmaceuticals, agrochemicalsanddyesaresummarized from thespecialpropertiesoffluorineatom.Severalsyntheticmethodsareintroducedindetail, suchasdirectfluorination, Balz-schiemannmethod, HF -diazotization, electrochemicalfluorination, halogen-exchangefluorination, fluorodenitration, ultrasonicandmicrowavemethods.Theirreactionmechanismsarediscussed, andtheiradvantagesandshortcomingsareanalyzedaswell.Somesuggestionsonthedevelopmentoffluorinatedaromaticcompounds infuturearepresented.
芳香族含氟中间体合成技术进展
Ｊ
ＮＯ
Ｈ２ Ｏ４ ｓ
Ｊ
ＮＯ
Ｆ
对设备耐酸耐压要求 比较高， 而且三废难以治理 ， 目 前 国 内成功开 发 了 以氢 溴 酸 为催 化 剂 、 氧水 为 氧 双 化剂 氧 化邻氟 甲苯 的技 术 。具 体 过 程 如 下 ： 带 有 在 搅拌和回流冷凝器的三 口瓶 中， 加入 ２ 邻氟 甲苯 ２ｇ 和 １ １２ｇ４ ％氢 溴 酸溶 液 ， 离三 口瓶 ３ ｃ ０ ． ８ 在 ｍ处 放
酯、 邻氟苯 甲酸 乙酯等 。邻 氟苯 甲酸合成工艺有三 条 ：） １ 以邻 氨 基 苯 甲酸 为原 料 ， 氟 化 硼 或 无 水 氟 用 化氢和亚硝酸盐重氮化后 ， 经过热解得到， 该法收率 低、 酸多、 废 环保 污染 严 重 ；） ２ 以邻 氟 苯 乙腈 或 者 三 氟三 氯 甲苯水解 得到 ， 该法 收率 较高 ， 但是 原 料来 源
３ ３ 含 氟酸类 化合 物 ． ３ ３ １ 邻 氟苯 甲酸 ．．
中间体 ， 同时还可 以合成 ４一 氟水杨 酸。文献报道 主要 合成方 法 是 以间二 硝基苯 为 原料 ， 经过 还 原 、 重 氮化 、 氟代、 酰化 、 氧化等 ５步完成 ， 该法 步骤繁琐 、 生产条件苛刻 ； 佳木斯大学药学院开发的 以邻 硝基 甲苯为原料经过硝化、 氧化 、 氟代 ３步合成法 ， 收率
道经过多次试验得到合成邻氟苯甲酸最佳操作条件 ，
邻氟 甲苯 、 氢溴酸 、 氧水最 佳投 料量 为 １３ ３ 最佳 双 ：： ，
２４一 ， 二硝基苯甲酸的制备 ， 圆底烧瓶中加入 在
芳香族含氟中间体合成技术进展
应用迫 在眉 睫 。
ＡＣ， １１除了起到催化剂作用外 ， 还与羰基结合成较稳 定 的复合物 ， 由于形 成 复合 物 的 ＡＣ，不 再 参 与催 １１ 化作用 ， 以催 化 剂 ＡＣ 用 量 必 须 超 过 １２氟苯 所 １１ ／
３４ 含氟酮 类化合 物 ．
３ ４ １ ４ ４ 一 氟二苯 甲酮 ． ． ， 二
４， ４一二氟 二苯 甲酮 是 含 氟酮类 产 品最重 要 的 品种之 一 ， 主要 用 于合 成新 型 强 效脑 血 管 扩 张药 物 “ 氟苯桂 嗪 ” 治 疗 老 年 神 经 性 痴 呆 症 药 物 “ 可 及 都 喜 ” 。另外用 作特 种工 程 塑料 聚 醚 醚酮 的 主要 单 等
氟苯 基二 氯 乙烯 为原 料 ， 二 氯 甲烷 中用 Ｈ Ｏ 在 Ｎ ，氧 化而 制得 ；） 氏烷 基 化 法 ， 氟 苯 与 四氯 化 碳 为 ５付 以 原料催 化水 解得 到 ；） ６ 重氮化 法 ， ４， 氨基 二 以 ４一二
苯 甲烷 为原 料重氮 化反 应得 到 。工 艺 １和 ３目前 尚
体， 市场前景广 阔。４ ４ 一 ， 二氟二苯 甲酮文献报道 合成工艺较多 ， 主要有： ） １ 苯系化合物缩合法 ， 由卤 代苯和苯 甲酰卤在路易斯酸 的催化下合成而得； ） ２
卤素交 换法 ， ４ ４一二氯 二 苯 甲酮 和氟 化 钾 为 原 以 ， 料 ， 过亲核 取代 反应 得 到 ；） 化羰 基 化 法 ， 通 ３催 由氟 苯与一 氧化碳 在空 气 ， 以二 氯化 钯 和 三氯 化 铁 为催
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２０ ０７年第 ４期
梁诚 ・ 芳香族含氟 中间体合成技术进展
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目录
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前 言 芳香族氟化合物的合成 小 结
1 前言
1.1 有机氟化学的发展
1771年， 瑞士化 学家舍 勒制得 氢氟酸。
1886 年 ， 法国化 学家莫 瓦桑分 离出单 质氟。
1896 年 ， 氟代乙 酸乙酯 的合成 成功标 志着有 机氟化 学的开 始。
20 世 纪 30 年 代 ， 氟里昂 的问世， 有机氟 化学呈 现出蓬 勃发展 的趋势。
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1 前言
1.4 氟元素和我们的生活
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前 言 芳香族氟化合物的合成 小 结
2 芳香族氟化合物的合成
直接氟化法 重氮化(Balz-Schiemann)氟化法 无水氟化氢重氮氟化法 卤素-氟交换法 氟代脱硝法 电化学氟化法 特殊氟化法 超声波和微波法
2 芳香族氟化合物的合成
2.5 氟代脱硝法
脱硝基氟化反应提供了一种新型的合 成氟化合物的方法。氟代脱硝反应体
系比较复杂，副反应较多,优点是原料
易得，工艺简单，反应条件温和，具 有广阔的工业化前景。
2 芳香族氟化合物的合成
2.6 电化学氟化法
电解氟化法通常以氢氟酸为电解质， 铂为电极，电解氟化得到含氟芳香族 化合物.电解氟化法原料易得，相对高 温高压反应，装置简单，费用低廉， 氟化条件温和，污染较小，但该法生 产工艺复杂，技术难度大，实现工业 化有一定的难度。
超声波和微波来改进卤素
-氟交换反应。超声波和 微波法技术的应用，具有 加快反应速度、提高产品 收率、缩短反应时间等优点。
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前 言 芳香族氟化合物的合成 小 结
3 小结
氟化学的核心技术掌握在欧美、日本等发达国家，但其生产和相关 技术正向发展中国家转移；
我国氟化学的起步较晚，与国际先进水平有一定的差距，尤其在含
2.7 特殊氟化法
氟精细研究室开发出三乙胺氟化氢盐， 是一种氟化氢有机碱络合物，与Olha 试剂一 样，也是应用很广泛氟化试剂。 目前，采用三乙胺氟化氢盐成功合成 了氟代丙二酸二乙酯、氟代碳酸乙烯 酯。
2 芳香族氟化合物的合成
2.8 超声波和微波法
随着科技不断发展，许多 交叉领域技术不断的应用 到 氟 化 反 应 中 。 利 用
20世纪70年代末 至今，我国有机 氟化学蓬勃发展， 涌现一批优秀成 果。
1 前言
1.3 氟元素的特性
体积很小 电负性最大 氟碳键的键能大 氟原子的特点
模拟效应 电子效应 阻碍效应 渗透效应
提高渗透性 提高抗代谢氧化的稳定性
提高热和化学稳定性
1 前言
1.4 氟元素和我们的生活
Agrochemicals Pharmaceuticals Market trend:
More than 50% of newly developed pharmaceuticals contain fluorine; the portion is expected to continue to grow from 2009-2012 Food safety and environmental awareness should push fluorinated agrochemicals to achieve 25% growth in the coming few years Fluorinated pesticides are regarded as the key growth area for the global agrochemical industry
氟精细化学品的研发技术上较为明显；
3 小结
随着有机氟化学的研究和开发在我国广泛开展和深入，含氟芳香族 化合物的一系列优势也必将更加明显，使之成为高附加值、高收益、 高技术含量的具有广阔市场前景的产品；
随着世界对环保的日益重视，绿色化学将成为有机氟化学的主题。
谢 谢 大 家！
Benefits:
Increase biological activity of organic compounds Better metabolizing efficacy and higher efficiency Lower toxicity
Benefits of Fluorinated Specialty Chemicals Application
1941 年 曼哈顿 计划， 有力推 动了有 机氟化 学的发 展。
20 世 纪 50 年 代 末开始， 有机氟 化学更 多的运 用到民 用领域。
1 前言
1.2 我国有机氟化学的发展
在第一阶段基础上 扩大产能，并扩展 到其他领域，如含 氟农药、医药中间 体。 20世纪50年代末， 建立氟技术，小批 量生产，主要产品 为含氟单体及其聚 合物和制冷剂。
比较平缓，有利于工业化连续生产，
且氟化氢既是反应物又是反应溶剂， 降低了生产成本。该法的缺点大量使 用氟化氢，对反应材质有较高要求。
2 芳香族氟化合物的合成
2.4 卤素-氟交换法
卤素-氟交换就是利用碱金属化合物 (如NaF、KF、CsF等)或氟化氢与含
有其他卤素(即指Cl、Br、I)化合物反
应，用氟原子取代其他卤素原子，这 是工业上采用较广的氟化合物合成方 法，也是近年来含氟化合物合成中比 较活跃的领域之一。
重氮盐易溶于水，该法收率不高；氟 硼酸作为氟化试剂，氟原子的利用率 较低，原料成本较高；重氮盐分解时 产生大量的有毒气体三氟化硼；反应
分为几步，因而显得复杂，使工业应
用受到限制，不适合进行大吨位的产 品生产。
2 芳香族氟化合物的合成
2.3 无水氟化氢重氮化法
该法是改进的Balz-Schiemann，生成 的重氮化合物不需要分离，热分解也
2 芳香族氟化合物的合成
2.1 直接氟化法
直接氟化反应不易控制，副反应比较 多，产物复杂，而其反应条件比较苛
刻，对反应材质要求也比较高，这些
因素限制该法的实际应用。但直接氟 化法合成路线短，工艺简单，所以仍 然备受学术界和工业界的关注。
2 芳香族氟化合物的合成
2.2 重氮化(Balz-Schiemann)氟化法
2 芳香族氟化合物的合成
2.7 特殊氟化法
特殊氟化法指采用特殊的氟化试剂合 成含氟化合物，这些氟化试剂主要包 括四氟化硫、氟化氙、三氟甲酰氟、 氟化氯、氟化溴等，这些氟化试剂毒
性较大，反应条件也比较苛刻。
Olha试剂(70%无水氟化氢和30%吡啶 络合液，简写PPHF)是一个研究热点。
2 芳香族氟化合物的合成