3,5-双三氟甲基苯甲酸的合成与有关研究

概述

3,5-双三氟甲基苯甲酸是一种分子式为C₉H₄F₆O₂，分子量258.117的有机化合物，性状为淡黄色至米色固体。关于该物质的部分物理数据如下：密度1.42 g/cm³；熔点142-143℃(lit.)；沸点260℃；闪点89.2℃。

合成

3,5-双三氟甲基苯甲酸可以1,3-二溴-5,5-二甲基乙内酰脲与1,3-双三氟甲基苯为原料生成，目标产物3,5-双三氟甲基溴苯的收率可以达到98%，选择性99%。另外，由3,5-双三氟甲基溴苯作原料合成3,5-双三氟甲基苯甲酸，收率可达72%以上[2]。

有关研究

溶液成核是影响晶体设计和控制制备的关键过程，因此对于晶体成核机理的理解和溶液中的分子自组装过程的研究已经越来越被重视。某课题组以苯甲酸衍生物这一体系为研究对象，系统研究了溶液中的成核过程。通过检索晶体数据库对选择的部分苯甲酸衍生物—对硝基苯甲酸(PNBA)、对氯苯甲酸(PCBA)、对甲氧基苯甲酸(PMBA)进行晶型的确定与制备，利用差示扫描量热法、红外光谱法以及粉末XRD衍射仪等不同的表征手段对其晶体结构进行表征和分析，得到对硝基苯甲酸有两种晶型并且是互变关系。采用静态法测定了三种模型药物在乙醇、异丙醇、乙酸乙酯、乙腈四种溶剂中的溶解度数据，采用经验方程λh方程、Apelblat方程以及范特霍夫(Van't Hoff)方程对溶解度数据进行拟合和分析，建立相应的溶解度模型，三个方程的拟合结果均不错。溶解度数据是结晶热力学的基础数据，为成核过程的研究做进一步铺垫。此外还根据溶解度数据配制了不同浓度的溶液，利用溶液红外光谱法分析了溶液中溶质分子的聚集体情况，发现在醇类溶剂中苯甲酸衍生物有溶剂化单体和氢键二聚体的存在，在乙酸乙酯和乙腈溶剂中苯甲酸衍生物主要以溶剂化单体存在。依据测定的溶解度数据，通过冷却结晶的实验方法，测定了三种物质在不同溶剂、温度、过饱和度等条件下的成核诱导期，根据经典成核理论分析诱导期随实验条件的变化，并计算出相应的固液表面张力，分析影响成核的因素，发现在溶剂中有着异丙醇<乙醇<乙酸乙酯<乙腈的成核速率关系。为进一步探究分子组装过程,将溶液化学分析、成核现象与高斯模拟计算相结合，从分子间作用力角度进行剖析与解释，得到了影响成核的关键步骤与溶液中的组装过程是溶质与溶剂间的相互作用。上述研究为后续3,5-双三氟甲基苯甲酸等其他苯甲酸衍生物的晶体成核过程研究提供了更多的数据、更坚实的理论基础[2]。

参考文献

[1]张宪军,南震.3,5-双三氟甲基苯甲酸的合成研究[J].有机氟工业, 2006.DOI:CNKI:SUN:YJFG.0.2006-02-002.

[2]白龙静.苯甲酸衍生物分子组装机理的研究[D].天津科技大学,2020.DOI:10.27359/d.cnki.gtqgu.2020.000366.