对氟苯乙腈的合成

背景及概述

对氟苯乙腈是合成医药、农药及液晶材料的中间体。特别是合成的2-（对氟苯基）-3-（1Ｈ-吡咯-2-基）乙烯腈类衍生物在抗体内捻转血矛线虫和体外猫蚤等寄生虫方面有优良的生物活性。

制备

对氟苯乙腈通常是以对氟苯甲醇为原料，以过量氯化亚砜为溶剂氯化或以苯为溶剂氯化亚砜氯化得对氟氯苄，对氟氯苄减压蒸馏后与氰化钠反应得到。该法中原料对氟苯甲醇昂贵，且在氯化时需回收过量氯化亚砜或者需用一类溶剂苯，污染严重；同时合成的氯苄需高真空蒸馏。本研究参考文献［1］，确定了对氟苯乙腈的合成路线，并进行了工艺改进。以对氟苯甲醛为起始原料，以水为溶剂用硼氢化钾还原得醇，醇经甲苯提取，分水，氯化亚砜氯化，碳酸钠中和，水洗后直接用氰化钠进行氰化得对氟苯乙腈。改进后的工艺，收率达62.1％（以对氟苯甲醛计），同时操作简便，环境污染小，更适合工业化生产。对氟苯乙腈的合成路线如下：

图1 对氟苯乙腈的合成路线图

实验操作：

在250ｍＬ四口烧瓶中加入150ｍＬ水和14.2ｇ（0.1ｍｏｌ）对氟苯甲醛，1ｇ苄基三乙基氯化铵，搅拌下分批加入2ｇ（0.036ｍｏｌ）硼氢化钾，维持温度不超过30℃，加完，30℃保温搅拌5ｈ，分取有机相，水相用甲苯（50ｍＬ×2）提取，合并所有有机相，有机相用30％的盐酸洗涤至ｐＨ6～7，得对氟苯甲醇的甲苯溶液。将对氟苯甲醇的甲苯溶液置于250ｍＬ四口烧瓶中，分水至无水珠，搅拌下于25℃下滴加重蒸过的氯化亚砜（15ｇ，0.126ｍｏｌ），加毕，于50℃保温反应1ｈ。向烧瓶中加入水（50ｍＬ），10％碳酸钠溶液调节溶液ｐＨ7～8，分取有机相，水（30ｍＬ×2）洗涤，得含氯苄的甲苯溶液。将含氯苄的甲苯溶液置于250ｍＬ四口烧瓶中，加入80ｍＬ水、1ｇ苄基三乙基氯化铵和6.6ｇ（0.135ｍｏｌ）氰化钠，加热至90℃，剧烈搅拌反应3ｈ。稍冷，分取甲苯层，水相用甲苯（50ｍＬ×2）提取，合并有机相。水（50ｍＬ×2）洗涤有机相，无水硫酸镁干燥，过滤，滤液60℃以下减压浓缩近干，继续用减压精馏装置（40ｃｍ精馏柱，回流比Ｒ＝3）精馏，取93～98℃／1.3ｋＰａ的馏分，得无色液体对氟苯乙腈（9.5ｇ，62.1％）。

结果与讨论

等摩尔量的硼氢化钠和硼氢化钾经过还原、氯化、氰化反应后，所得最终产物的收率相近。从有利于工业化生产的角度出发，硼氢化钠吸水性较硼氢化钾强，故选用硼氢化钾为最终的还原剂。用不同的带水剂对最终产物的收率没有影响，但是用苯作带水剂进行氰化反应时，反应温度较低，反应速度较慢，致使氰化反应的时间延长。因甲苯的沸点为110.6℃，较苯高，综合考虑毒性、反应时间和成本，选用甲苯为带水剂兼氰化反应的溶剂。

结论

以对氟苯甲醛为起始原料，经硼氢化钾还原、用萃取剂甲苯作为带水剂及氯化反应和氰化反应溶剂，再经氯化和氰化反应一锅法合成对氟苯乙腈，适宜的工艺条件为：对氟苯甲醛∶硼氢化钾∶氯化亚砜∶氰化钠＝1∶0.36∶1.26∶1.35，用甲苯作为带水剂及氯化反应和氰化反应的溶剂，氰化反应的温度为90℃，反应时间3ｈ，总收率达62.1％，产品经1ＨＮＭＲ结构确证。本工艺原料价廉易得，同时操作简便、污染较小。

参考文献

[1]Ren, Yunlai; Yan, Mengjie; Zhao, Shuang; Sun, Yanpei; Wang, Jianji; Yin, Weiping; Liu, Zhifei Tetrahedron Letters, 2011 , vol. 52, # 39 p. 5107 - 5109