3-氟-4-硝基吡啶的制备

背景及概述

与碳环芳香含能化合物相比,氮杂(芳)环硝基化合物具有较高的密度和爆速等特性，近期形成研究热点的多硝基吡啶衍生物就是一类潜在的含能前体，频频被选为原料/母核用于新高能钝感炸药的制备。为满足含能化合物的能量要求，可在吡啶环上引入多个硝基、叠氮基或氧化呋咱等爆炸性基团，另外，取代硝基吡啶合成始于20世纪90年代，研究发现这类含能化合物具有良好的安定性和强烈的爆炸性，可用于军用、民用火工品，爆破器材的起爆药、起爆装药及含能催化剂等方面。3-氟-4-硝基吡啶英文名称：3-Fluoro-4-nitropyridine，CAS号：13505-01-6，分子式：C5H3FN2O2，分子量：142.088，密度：1.439g/cm3，沸点：62-64ºCat760mmHg。

制备

以3-氨基-4-硝基吡啶为起始物料经氟硼酸氟代反应制备3-氟-4-硝基吡啶[1]。其合成反应式如下图：

图13-氟-4-硝基吡啶合成反应式

室温下,将80mL浓硫酸加入到150mL三口烧瓶中,磁力搅拌条件下缓慢加入3-氨基-4-硝基吡啶,待其完全溶解后,慢慢加入34％氟硼酸.加完后继续搅拌30min,缓慢升温至120℃,保温反应10h.反应完毕后,将反应混合物冷却至室温,缓慢倒入碎冰中,立即析出大量白色固体,冷水洗涤,抽滤,干燥得到3-氟-4-硝基吡啶。

将亚硝酸钠（20g，288mmol）在水（40mL）中的溶液滴加到3-氨基-4-硝基吡啶（40g，288mmol）在34％氟硼酸（140mL）中的搅拌混合物中。在添加期间，温度保持在-8℃至-2℃之间。0.5小时后，将悬浮液过滤并将固体用34％氟硼酸（35mL），乙醚（80mL）洗涤，并在室温下于高真空下干燥12h。干燥的固体通过加热至120℃而分解。分解后，将剩余的油用10％碳酸氢钠（80mL）溶液处理，并将混合物用二氯甲烷萃取。合并的萃取物用硫酸钠干燥，过滤并在减压下除去溶剂，得到标题化合物，为浅黄色固体。

参考文献

[1]Zhou,Q.-P.;Zhang,G.-F.;She,J.-B.J.Coord.Chem.2008,61,2601