芳香族氟化合物合成技术进展

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) 。

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。

一种制备氟代芳香化合物的方法制备氟代芳香化合物的方法氟代芳香化合物是一种在医药、材料、电子、农药、染料等领域具有广泛应用前景的有机化合物。

传统的合成氟代芳香化合物的方法主要包括电化学氟化、银催化氟代芳基化反应、生物合成等。

但是这些方法的缺点是合成条件较为苛刻或者得到产物的选择性较低，而且存在较多的副反应，难以大规模应用。

近年来，随着化学合成技术的不断发展，一种新型制备氟代芳香化合物的方法逐渐受到人们的重视，即赋能电化学合成（empowered electrochemical synthesis）方法。

这种方法在一定程度上解决了传统合成方法存在的一些问题，能够高效且选择性地制备氟代芳香化合物。

赋能电化学合成方法的基本原理是将电化学溶液中的还原剂通过电化学氟化或氟代芳基化反应，在电势控制下与芳香化合物发生反应，得到目标产物。

相比传统方法，这种方法具有原料易得、反应条件温和、选择性高、反应速度较快等优点。

在具体的实现过程中，赋能电化学合成方法需要一些的关键条件，如氟代耐受性、化学稳定性、电化学活性等。

实验中，通常使用的离子液体与保护基团等辅助试剂能够提高产物的产率和保护经过反应的化合物，改变溶液体系的pH值也能够起到一定的调控作用。

而具体的合成步骤可以分为以下几个流程：第一步：选择适当的还原剂和离子液体在电化学合成反应中，选择适当的还原剂和离子液体是非常关键的。

通常可以选择官能团原型化合物、低价金属阴离子（如RuCl3、PbBr2等）或者有机氟化物等作为还原剂。

而离子液体的选择则依赖于反应物质的物理性质和用途。

第二步：准备电解质溶液制备电解质溶液是赋能电化学合成的一个前置步骤，关键有以下几点：（1）为了提高还原剂的溶解度，需要添加一定量的助溶剂；（2）为了保证反应过程中的离子平衡，要考虑到反应物质的去离子化程度；（3）电解质溶液的pH值也需要进行调节，以达到最佳的反应条件；（4）为了避免杂质的引入，可以对电解质溶液进行多次蒸馏和干燥处理。

多氟芳烃化合物的合成与应用研究进展多氟芳烃化合物是一类具有广泛应用前景的有机化合物。

它们具有独特的化学性质和生物活性，因此在医药、材料科学、环境科学等领域都有着重要的研究价值和应用潜力。

本文将从多氟芳烃化合物的合成方法、应用领域以及研究进展等方面进行论述。

一、多氟芳烃化合物的合成方法多氟芳烃化合物的合成方法主要有两种：直接氟化和间接氟化。

直接氟化是通过将芳香化合物与氟化剂直接反应得到多氟芳烃化合物。

间接氟化则是通过先将芳香化合物进行氟代反应，然后再进行氟化反应得到多氟芳烃化合物。

这两种方法各有优劣，选择合适的方法取决于具体的研究目的和实验条件。

二、多氟芳烃化合物的应用领域1. 医药领域多氟芳烃化合物在医药领域有着广泛的应用。

例如，一些多氟芳烃化合物具有抗肿瘤活性，可以作为抗癌药物的候选化合物。

此外，多氟芳烃化合物还可以用于合成药物载体，提高药物的溶解度和稳定性。

2. 材料科学领域多氟芳烃化合物在材料科学领域也有着重要的应用。

由于其独特的化学性质，多氟芳烃化合物可以用于制备高性能的聚合物材料。

例如，将多氟芳烃化合物引入聚合物材料中可以提高其耐热性、耐腐蚀性和电绝缘性能。

3. 环境科学领域多氟芳烃化合物在环境科学领域的应用主要集中在环境污染治理方面。

由于多氟芳烃化合物具有较高的稳定性和生物积累性，它们往往会在环境中长期存在并对生态系统造成潜在风险。

因此，研究人员致力于开发高效的多氟芳烃化合物降解技术和环境监测方法，以减少其对环境的影响。

三、多氟芳烃化合物的研究进展近年来，多氟芳烃化合物的研究取得了许多重要进展。

例如，研究人员发现了一种新型的多氟芳烃化合物合成方法，该方法能够高效地合成出具有特定结构和性质的多氟芳烃化合物。

此外，还有一些研究报道了多氟芳烃化合物在催化反应、光电器件和传感器等方面的应用。

然而，多氟芳烃化合物的研究还存在一些挑战和难题。

首先，多氟芳烃化合物的合成方法仍然不够多样化和高效，需要进一步改进和优化。

实际上，从上世纪三十年代以来，全球加快对氟化工行业的发展力度，促使行业呈现出全面发展趋势。

但受技术水平显著，多年来世界氟化工市场与技术始终受到发达国家的控制与垄断，虽然不断有新型的氟化工产品问世，但其高度成熟的市场销售仍旧较为缓慢，需要进一步的创新，提升行业发展驱动力，进而满足现阶段的发展需求。

一、含氟医药与农药的发展氟原子自身的性质较为特殊，其原子半径较小，自身又具有较强的电负性，因而其形成的C一F键能(487.2kJ/mol)相比C一H键能(420kJ/mol)更大，由此促使有机氟化物的整体稳定性良好的。

在应用过程中，由于氟原子或者含氟基因自身可以与芳香族化合物相结合，可以灵活利用自身的优势来促使现阶段分子的内部电子密度发生明显的变化，由于分布变化因素促使其分子的活性变化较为明显。

在发展中，研究人员灵活利用这一特性来创新应用，如将其应用在医药中煤可以促使含氟的医药的生物活性提升，相比于传统的医药更具有优势，如效果好、用量少、活性高、毒性低等，可以有效的满足现阶段的发展需求。

基于此，促使当前的研究人员积极对当前的含氟医药与农药进行深入的研究，加大资金的投入力度，促使各项目开展。

在芳香族氟化物中，现有的含氟医药开发力度最大，大量的学者开展研究，形成较多的专利与报告，有着较强功能的神奇新品种不断出现，满足发展需求。

根据相关的分析发现，当前正在开发的产品数量超过百种，涉及多个领域，如中枢神经系统、抗菌药物、抗肿瘤药物、非甾体消炎镇痛药物以及心血管药物等，通过氟元素的应用可以促使该类药物的整体性能提升，以消炎镇痛类药物为例，该类药物中氟苯布格芬(Flurbiprofen)和被誉为超阿斯匹林的二氟苯水杨酸(Difluinsal)的镇痛作用明显提升，可以满足社会发展的需求。

再比如现阶段抗菌药含氟毗吮酮酸类药物是当前常见的药物，在发展过程中逐渐形成完整的体系，药物种类不断的增加，甚至部分类型药物已经成为畅销品，如氟派酸(Norfloxacin)、二氟呱酸(Dinorfloxacin)、氟嗓酸(ofloxacin)、环丙氟呱酸(Ciprofloxacin)以及氟咤酸(Enoxacin)等产品其疗效较强，在应用过程中需求量不断增大，以满足市场需求。

芳香族含氟中间体合成技术进展梁　诚(中石化南化公司,江苏南京210048)(接上篇)3.4　含氟酮类化合物3.4.1　4,4’-二氟二苯甲酮4,4’-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”及治疗老年神经性痴呆症药物“都可喜”等。

另外用作特种工程塑料聚醚醚酮的主要单体,市场前景广阔。

4,4’-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,以4,4’-二氯二苯甲酮和氟化钾为原料,通过亲核取代反应得到;3)催化羰基化法,由氟苯与一氧化碳在空气,以二氯化钯和三氯化铁为催化剂进行反应而得;4)二氯乙烯氧化法,以4,4’-二氟苯基二氯乙烯为原料,在二氯甲烷中用HNO 3氧化而制得;5)付氏烷基化法,以氟苯与四氯化碳为原料催化水解得到;6)重氮化法,以4,4’-二氨基二苯甲烷为原料重氮化反应得到。

工艺1和3目前尚处于实验室阶段;工艺2和4原料来源困难;工艺6为传统生产工艺,尽管步骤简单,杂质含量少,产品收率高,但是其重氮盐具有爆炸危险性,而且“三废”量大,技术有待进一步改进;目前国内生产主要采用工艺5生产,该工艺不仅反应温和易于控制,更引人关注是以四氯化碳为原料,目前我国已经限制四氯化碳作为溶剂使用,因此开发四氯化碳的化工应用迫在眉睫。

付氏烷基化法工艺反应方程式: 由于该法主要原料易得,反应条件温和易控制,合成工艺短,收率较高,生产成本低等优点,受到国内多家科研机构的重视,并进行大量研究,国内有资料报道具体工艺过程,在装有回流冷凝器、电动搅拌装置的50L 缩合反应釜中,加入四氯化碳30kg 、无水三氯化铝12.5kg,搅拌下降温至-5～0℃,滴加氟苯9kg,室温下搅拌反应4h,至氯化氢气体逸出不明显时,放置过夜。

次日加入冰水停留2h,进行水蒸汽蒸馏,回收四氯化碳和氟苯,分离酮层,水层用苯提取后并入酮层,冷却至析出晶体,得到浅棕色结晶为粗品7.2kg,用苯重结晶,得到白色片状结晶6.2kg 。