4-溴-2-(三氟甲基)苯甲腈的制备

发布日期:2021/12/13 10:25:58

背景及概述

苯甲腈类化合物是重要的有机合成原料和中间体，在医药、农药、染料、香料、缓蚀剂及液晶材料方面有着广泛的应用。苯甲腈类化合物是有机化学中一类重要的物质，可以水解制备酸，还原成胺，还能发生其他的反应，是重要的有机合成中间体。苯甲腈类化合物在生产中应用较多，有广泛的应用价值。氰基化反应研究在国外起步较早，20世纪60年代，日本首先实现工业化制造苯甲腈技术。国内的研究起步较晚，20世纪80年代以后才逐渐增多，先后开展了间苯二甲腈的合成工艺及催化剂的开发研究。苯甲腈类化合物的市场需求量很大，如何制备苯甲腈类化合物以满足市场需求是当前研究的一个热点。4-溴-2-(三氟甲基)苯甲腈，英文名称：4-Bromo-2-(trifluoromethyl)benzonitrile，CAS：191165-13-6 分子式：C8H3BrF3N，分子量：250.015，密度：1.71g/cm3，沸点：239.7ºC at 760mmHg，熔点：43-44ºC。

制备

以4-溴-2-(三氟甲基)苯甲酸为起始物料，经多步反应制备。合成路线图如下。

图1 4-溴-2-(三氟甲基)苯甲腈合成路线图

4-溴-2-(三氟甲基)苯甲酰氯的合成^[1]

在装有电磁搅拌、回流装置的 100 mL 圆底烧瓶中，依次加入4-溴-2-(三氟甲基)苯甲酸、二氯甲烷、二氯亚砜，搅拌均匀后再滴加N,N-二甲基甲酰胺作为催化剂，60℃ 油浴反应3.5小时，TLC 监测反应完全后，得到4-溴-2-(三氟甲基)苯甲酰氯，在减压条件下将反应液中的溶剂二氯甲烷和残余的二氯亚砜蒸去后，将剩余物转移至 25 mL 恒压滴液漏斗中，与二氯甲烷混合均匀备用。

4-溴-2-(三氟甲基)苯甲酰胺的合成

在装有机械搅拌、温度计、恒压滴液漏斗的100 mL 三口烧瓶中，加入25%的氨水和二氯甲烷，在冰盐浴条件下混合均匀后，达到 -13℃。缓慢滴加 4-溴-2-(三氟甲基)苯甲酰氯和二氯甲烷的混合溶液，保持温度在 10℃以下，15 min 滴加完毕。撤掉冰盐浴，在室温下反应 1.5小时后，TLC 监控反应至完全，在减压条件下蒸去多余的氨气。再用浓盐酸调节 pH 至 4 后，抽滤，烘干，得到粗产物，不经纯化，直接用于下步反应。

4-溴-2-(三氟甲基)苯甲腈的合成

在装有机械搅拌、温度计、恒压滴液漏斗的50 mL三口烧瓶中，加入N,N-二甲基甲酰胺，在冰盐浴条件下冷却至-15℃ ，再缓慢滴加二氯亚砜，滴加完毕后，加入二氯乙烷。维持温度 -13℃以下，分批加入4-溴-2-(三氟甲基)苯甲酰胺，原料加完后缓慢升温至 85℃ ，然后再搅拌 2 h ， TLC 监测反应至完全。蒸馏回收溶剂二氯乙烷并除掉残余的二氯亚砜后，加入饱和食盐水，再用乙酸乙酯萃取三次。有机层用饱和食盐水洗涤三次，有机相用无水硫酸钠干燥，抽滤后得粗品，用乙腈重结晶后得4-溴-2-(三氟甲基)苯甲腈。

结果与讨论

由 4-溴-2-(三氟甲基)苯甲酸合成4-溴-2-(三氟甲基)苯甲酰胺过程中，由酰氯制酰胺的后处理过程很关键。反应完成后，需要在减压条件下蒸掉剩余的氨，再调节 pH 至 4 ，然后抽滤，烘干即可。如果不抽走过量的氨，会在调 pH 阶段生成大量无机盐氯化铵，影响后续反应；如果生成了大量的氯化铵后，用水洗的方法除去，而产物4-溴-2-(三氟甲基)苯甲酰胺会溶于水，最后导致收率明显降低。最后一步制备 4-溴-2-(三氟甲基)苯腈时，要在低温下先混匀二氯亚砜和 DMF，再加入溶剂二氯乙烷，然后在低温下分批加入4-溴-2-(三氟甲基)苯甲酰胺，进行反应。如果直接将所有反应物混合，最终则只能生成少量目标产物。