中南大学硕士学位论文
ＡＢＳＴＡＣＴ
ＡＢＳＴＲＡＣＴ
Ｆｌｕｏｒｉｎｅ．ｃｏｎｔａｉｎｅｄ ｍｅｄｉｃｉｎｅ ａｎｄ ｐｅｓｔｉｃｉｄｅｓ
ａｒｅ
ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｓｍａｌｌ
ｄｏｓａｇｅ，ｌｏｗ ｔｏｘｉｃｉｔｙ，ｈｉｇｈ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｐｏｗｆｕｌ ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ，ｅｔｃ．，ｗｈｉｃｈ ｍａｋｅ ｉｔｓ
中南大学 硕士学位论文 2，3，4-三氟苯胺合成工艺研究 姓名：陆云强 申请学位级别：硕士 专业：有机化学 指导教师：陈国辉 20090604
中南大学硕士学位论文
摘要
摘要
含氟医药和农药在性能上相对具有用量小、毒性低、药效高、代 谢能力强等特点，这使得此类药在新医药及农药品种中的比例越来越 高。２，３，４．三氟苯胺是一种重要的有机精细化工原料和医药中间体， 主要应用于医药、农药等行业的生产。 本文以１，２，３．三氯苯为原料，经硝化、超声波强化氟取代制备 ２，３，４．三氟硝基苯；电化学还原２，３，４．三氟硝基苯合成２，３，４．三氟苯胺。 主要研究内容如下： 研究了１，２，３．三氯苯经混酸硝化后在超声波强化下氟取代制备 ２，３，４．三氟硝基苯的过程，并优化了反应条件。硝化反应的最佳反应 条件为：发烟硝酸／１，２，３．三氯苯摩尔比１．３：１，反应温度５５＂－＇－＇６０℃，反 应时问２ｈ。固定２，３，４．三氯硝基苯０．０２ｍｏｌ，无水氟化钾０．０８ｍｏｌ，超 声波氟化反应最佳条件为：二甲亚砜用量２０ｍｌ，反应时间２０ｍｉｎ，反 应温度６０℃，超声仪功率３７５Ｗ。 采用循环伏安法研究了２，３，４．三氟硝基苯在硫酸／乙醇溶液体系 中电解还原合成２，３，４．三氟苯胺的过程，考察了２，３，４．三氟硝基苯在硫 酸／乙醇溶液中阴极上的还原行为。研究发现２，３，４．三氟硝基苯在铜电 极上有较好的电化学还原性质，其还原电位．０．２～．０．６Ｖ较析氢电位 正，因此可以在电极上析出氢之前电位还原２，３，４．三氟硝基苯；２，３，４． 三氟硝基苯在Ｃｕ电极上的还原是一个受扩散控制的不可逆电化学还 原过程。 考察了恒电位电解条件下，硫酸／乙醇溶液体系电解过程中温度、 通电量、２，３，４．三氟硝基苯浓度等因素对产率的影响，得到较好的工 艺条件：反应温度４５＂Ｃ，２，３，４一三氟硝基苯的表观浓度０．２ｍｏｌ・Ｌ～，通 电量为理论通电量的８５％，媒质浓度０．１ｍｏｌ・Ｌ～。在此工艺条件下，平 均产率能达Ｎ７０．３％。 关键词硝化，２，３，４一三氟硝基苯，氟代，２，３，４一三氟苯胺，有机电合 成
ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ｉｎ
ｔｈｅ
ｎｅｗ
ａｌｌ
ｄｒｕｇｓ
ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ
ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ．
２，３，４一ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｎｉｔｒｏｂｅｎｚｅｎｅ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ
ａｎｄ
ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｏｒｇａｎｉｃ ｆｉｎｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｐｐｌｉｅｄ
ｔｏ
ｍｅｄｉｃｉｎｅ
ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ，ｉｓ ｍａｉｎｌｙ
虞鑫红掣８】用３，５．二氯对氨基苯磺酸胺为原料，经脱磺酰铵基作用，得２，６．
二氯苯胺，用发烟硝酸硝化，在二甲亚砜、ＣＴＡＢ存在下，用ＫＦ氟化，即得产
中南大学硕士学位论文
ＡＢＳＴＡＣＴ
ｔｈｅ ｙｉｅｌｄｉｎｇ ｏｆ ２，３．４－ｔｒｉｆｌｕｏｒｏ．ａｎｉｌｉｎｅ
ｏｎ
Ｃｕ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｉｎ ｓｕｌｍｒｉｃ—ｅｔｈａｎｏｌ ｏｐｔｉｍａｌ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ
ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｗｉｔｈ
ｆｉｘｅｄ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ．Ｔｈｅ
ａｒｅ
ｌｉｓｔｅｄ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ：
ｎｅ
ｈｙｂｒｉｄ
ｐｒｏｃｅｓｓ
ｏｆ ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ２，３，４一ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｎｉｔｒｏｂｅｎｚｅｎｅ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ
ｕｎｄｅｒ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｎｉｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ １，２．３．ｔｒｉｃｈｌｏｒｏｂｅｎｚｅｎｅ ｂｙ
作者签名：琵耋至虫导师签名卓扫丑骜日期：ｊ乳年』月卫日
中南大学硕士学位论文
第一章前言
第一章
前言
１．１引言
含氟化合物是精细化工领域增长最为迅速的化学品之一，在化学、化工、材 料、农药、医药等领域有广泛的应用，具有广阔的发展前途和强大的生命力。特 别是芳香族含氟化合物，其合成方法的开发和应用深受关注。氟元素由于电负性 大，范德华半径较小，使得在芳香族化合物中引入氟元素后，不仅可显著改变化 合物的物理、化学性质，而且还会使芳香族化合物产生许多新的、特殊的功能。 由于含氟化合物的类氢模拟效应和阻碍效应，芳香族含氟化合物被应用在 农药、医药领域。含氟化合物特殊的生物模拟效应以及由稳定的Ｃ．Ｆ键引起的阻 隔效应，使得许多有机含氟化合物的生物活性高，抗药性强，用量少，对害虫、 杂草和细菌等靶物非常有效，且具有广谱效果，毒性小，对环境的污染小【ｌＪ。 ２，３，４．三氟苯胺为重要的化工中间体，在医药工业上可用于合成喹诺酮类抗 菌药如洛美沙星、诺氟沙星、左氧氟沙星、氧氟沙星等。由于这类药物具有低毒 性、药效持续时间长、副作用小，使得其应用非常广泛［２１。而作为喹诺酮类抗生 素中的龙头品种，左氧氟沙星占据全部喹诺酮类药物市场份额的近６０％。左氧氟 沙星出口量比较大，主要出口国为印度，左氧氟沙星的年出口量大约在２５０吨左 右。据中国化学制药工业协会的统计，仅２００７年上半年，以上所举四例喹诺酮 类抗菌药总产量就已超过千吨。而目前我国２，３，４．三氟苯胺的生产方法还相对落 后，存在成本高、环境污染大等问题，有待我们探索新的、经济的、环境污染低 的合成方法。
ＳＯ ｏｎ．
ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ
ｏｆ
ｍｅｄｉｃｉｎｅｓ，ｐｅｓｔｉｃｉｄｅｓ ａｎｄ
Ｉｎ ｔｈｉｓ ｔｅｘｔ，１．２．３．ｔｒｉｃｈｌｏｒｏｂｅｎｚｅｎｅ ｗａｓ ｕｓｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌ．
Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅ ２，３，４一ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｎｉｔｒｏｂｅｎｚｅｎｅ ｗａｓ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｎｉｔｒａｔｉｏｎ， ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｐｒｏｍｏｔｅｄ ｆｌｕｏｒｏ．ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎ ｏｆ １，２，３．ｔｒｉｃｈｌｏｒｏｂｅｎｚｅｎｅ．Ｔｈｅｎ
ＫＥＹＷＯＲＤＳ
Ｎｉｔｒａｔｉｏｎ，２，３，４一Ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｎｉｔｒｏｂｅｎｚｅｎｅ，Ｆｌｕｏｒｏ—ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ，
２，３，４一Ｔｒｉｆｌｕｏｒｏａｎｉｌｉｎｅ，Ｅｌｅｃｔｒｏ－ｏｒｇａｎｉｃ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ
ＨＩ
原创性声明
本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢 的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不 包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我 共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。
Ｔｈｅ
３７５Ｗ．
ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｂｅｈａｖｉｏｒｓ
ｃａｔｈｏｄｉｃ
ａｎｄ ｋｉｎｅｔｉｃ
ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｅｓ
ｏｆ
２，３，４．ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｎｉｔｒｏｂｅｎｚｅｎｅ ｉｎ ｓｕｌｆｕｒｉｃ ａｃｉｄ．ｅｔｈａｎｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ
ｃｙｃｌｉｃ ｖｏｌｔａｍｍｅｔｒｙ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ２，３，４．ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｎｉｔｒｏｂｅｎｚｅｎｅ ｈａｖｅ ｇｏｏｄ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｉｔｓ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｈｙｄｒｏｇｅｎ，ＳＯ
作者签名：
：琵主签邀
日期：２丝Ｌ年』月互日
学位论文版权使用授权书
本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文， 允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内 容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科 学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》， 并通过网络向社会公众提供信息服务。
目前合成２，３，４．三氟硝基苯主要方法是以２，６．二氯苯胺为起始原料【３＿７１，经
Ｓｃｈｉｅｍａｎｎ氟化反应、硝化反应、Ｓｗａｒｔｓ氟交换反应制得２，３，４－三氟硝基苯，三步
反应总收率在６２％左右（以２，６．二氯苯胺计）。
合成路线如下：
警古
（２）以３，５．二氯对氨基苯磺胺为原料合成
卧等
彘也二Ｑ
氟交换时加入相转移催化剂十六烷基三甲基溴化铵（ＣＴＡＢ）使收率提高。但 由于该合成路线中原料２，６．二氯苯胺成本高，而且重氮化热分解放大时控制困难， 难以大批量生产，使该中间体生产缺乏市场竞争力。
１．２
２，３，４．三氟苯胺的合成工艺研究进展
２，３，４．三氟苯胺的合成主要分为两个步骤，首先是合成２，３，４．三氟硝基苯，接 着还原２，３，４．三氟硝基苯得目标产物。
１．２．１
２，３，４．三氟硝基苯的合成
目前工业上合成２，３，４．三氟硝基苯的方法主要有以下几种：
中南大学硕士学位论文
第一章前言
（１）以２，６一二氯苯胺为原料合成
ｔｈｅ
ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏ—ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ
ｏｆ ２，３，４．ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｎｉｔｒｏｂｅｎｚｅｎｅ
ｔｏ ｙｉｅｌｄ
２，３，４．ｔｒｉｆｌｕｏｒｏａｎｉｌｉｎｅ
ｗｅｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ，ｗｈｉｃｈ
ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｐｌｅｎｔｉｆｕｌ ａｎｄ ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ
ｒｅａｃｔｉｏｎ
５５～６０℃；ａｎｄ
ｒａｔｉｏ
ａｓ
ｔｉｍｅ
ｉｓ
２ｈ．
Ｋｅｅｐｉｎｇ
ｔｈｅ
ｍｏｌａｒ
１：４
ｏｆ
２，３，４－ｔｒｉｃｈｌｏｒｏｎｉｔｒｉｂｅｎｚｅｎｅ／ａｎｈｙｄｒｏｕｓ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｆｌｕｏｒｉｄｅ