5-氟-2-硝基苯甲酸的合成及其应用

基本介绍

5-氟-2-硝基苯甲酸的CAS号是320-98-9，分子式是C7H4FNO4，分子量是185.11。熔点是131-134°C(lit.)，沸点是344.2±27.0°C(Predicted)，密度是1.568±0.06g/cm3(Predicted)，以及酸度系数(pKa)是1.89±0.25(Predicted)。5-氟-2-硝基苯甲酸用于医药、染料载体、增塑剂、香料和食品防腐剂等的生产，也用于醇酸树脂涂料的性能改进。

图1 5-氟-2-硝基苯甲酸的结构式。

合成

图2 5-氟-2-硝基苯甲酸的合成路线[1]。

向发烟的HNO3（0.7ml）和浓H2SO4（0.5ml）的搅拌溶液中滴加3-氟苯甲醛180（500mg，430微升，4.030mmol）。将反应混合物加热至80℃1小时。冷却后，加入水（4ml）。形成沉淀并过滤掉，然后用冷水冲洗。在干燥器中干燥后，获得5-氟-2-硝基苯甲酸182（554mg，3.28mmol，71%）。黄色固体5-氟-2-硝基苯甲酸。

图3 5-氟-2-硝基苯甲酸的合成路线[2]。

方法一:制备5-氟-2-硝基苯甲酸3-氟苯甲酸（1g，7.13mmol）通过略高于室温加热溶解于浓H2SO4（2ml）中。将溶液冷却至0℃。将发烟硝酸（539 mg，8.56 mmol）缓慢添加到溶液中，同时保持温度低于0℃。将溶液在0°C下搅拌3小时。将溶液倒入冰水中，过滤形成的固体，用冷水洗涤，干燥，得到1.2g（92%）黄色固体5-氟-2-硝基苯甲酸。M熔点.122°C。1H NMR（DMSO-d6）：7.60（dt，J=2.9，8.5 Hz，1H），7.71（dd，J=2.9,8.6 Hz，1H），8.13（dd、J=4.8，8.8 Hz，1小时）。EIMS m/z 186（m+1）。

方法二：向3-氟苯甲酸（7.9g，56mmol）的浓溶液中。将冷却至0℃的硫酸（50 mL）逐滴加入发烟硝酸（4.7 g，67 mmol）。加入后，将溶液加热至室温并继续搅拌1小时。将溶液倒入水（750毫升）中，并用乙酸乙酯（3×100毫升）萃取。将合并的提取物干燥（MgSO4）并真空浓缩，得到淡黄色固体的5-氟-2-硝基苯甲酸（9.6g，52mmol，93%）。5-氟-2-硝基苯甲酸的数据：1H NMR（300MHz，d6 DMSO）：δ7.66（m，1H），7.74（m，1 H），8.17（m，2 H）ppm。

图4 5-氟-2-硝基苯甲酸的合成路线[3]。

向KMnO4（76g，483mmol）在水（1L）中的搅拌溶液中加入4-氟-2-硝基甲苯，并将溶液加热至回流。4小时后，过滤热混合物，用冰冷却滤液，用乙醚洗涤，用浓盐酸酸化，然后用乙醚萃取两次。合并的醚提取物用盐水洗涤，用MgSO4干燥，过滤并真空浓缩，得到产物5-氟-2-硝基苯甲酸。

应用

5-氟-2-硝基苯甲酸用于医药、染料载体、增塑剂、香料和食品防腐剂等的生产，也用于醇酸树脂涂料的性能改进[4-5]。还可以用于抗真菌及消毒防腐，用作化学试剂及防腐剂。5-氟-2-硝基苯甲酸通常用作定香剂或防腐剂。也用作果汁饮料的保香剂。可作为膏香用入薰香香精[6-7]。还可用于巧克力、柠檬、橘子、子浆果、坚果、蜜饯型等食用香精中。烟用香精中亦常用之。以及防腐剂和抗微生物剂[8]。

在工业上，5-氟-2-硝基苯甲酸与碱反应可生成5-氟-2-硝基苯甲酸盐，比如5-氟-2-硝基苯甲酸与氢氧化钠反应生成5-氟-2-硝基苯甲酸钠。5-氟-2-硝基苯甲酸是最常见的一种防腐剂，可用于食品工业以及其他工业[9-11]。5-氟-2-硝基苯甲酸与其他碱，比如氢氧化钾，生成5-氟-2-硝基苯甲酸钾。5-氟-2-硝基苯甲酸钠和5-氟-2-硝基苯甲酸钾等苯甲酸的碱金属盐为水溶性。5-氟-2-硝基苯甲酸与碱土金属或过渡元素的金属碱性化合物反应生成的盐，比如5-氟-2-硝基苯甲酸钙、5-氟-2-硝基苯甲酸锌、5-氟-2-硝基苯甲酸铜等则为油溶性[12-14]。

泄露处理

5-氟-2-硝基苯甲酸一旦被泄露，隔离泄漏污染区，周围设警告标志，切断火源。应急处理人员戴好防毒面具，穿一般消防防护服。用清洁的铲子收集5-氟-2-硝基苯甲酸于干燥洁净有盖的容器中，运至废处理场所。如5-氟-2-硝基苯甲酸被大量泄漏，收集回收或无害处理后废弃。

参考文献

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