3,4,5-三氟苯甲酸的应用与研究

简述

3,4,5-三氟苯甲酸（3,4,5-Trifluorobenzoic acid）的化学式为C₇H₃F₃O₂，分子量为176.09，常温常压下表现为白色晶体粉末。3,4,5-三氟苯甲酸在工业生产中常用作医药、农药、液晶材料中间体，关于其的部分物性数据包括：密度：1.12g/cm³；熔点：97-99 °C (lit.)；沸点：116-118℃/100Torr；折射率：1.471-1.473。

结构研究

使用Gaussian 16程序对3,4,5-三氟苯甲酸的结构进行了计算。在B3LYP/6-311G水平上沿C-C-C=O和O=C-O -H二面角扫描势能面，分析其构象景观。在B3LYP/aug-cc-pVTZ水平上鉴定并重新优化了两种构象。结果表明，3,4,5-三氟苯甲酸在其全局最小构象中更倾向于平面结构。使用脉冲傅里叶变换微波（CP-FTMW）光谱仪在6-12.5GHz的频率范围内测量3,4,5-三氟苯甲酸的纯旋转光谱，分析母体、7个13C和1个氘单取代同位素的光谱，并将其拟合到半刚性不对称顶分子的测量精度。计算结果表明，母体同位素的旋转常数为A=1535.31408（32）MHz，B=650.31751（16）MHz，C=456.98499（12）MHz[1]。

应用

电化学领域，采用3,4,5-三氟苯甲酸材料构筑自组装阳极界面层，相比于传统阳极界面层PEDOT：PSS和MoO₃，3,4,5-三氟苯甲酸界面层具有更高的透过率及更好的疏水性。基于3,4,5-三氟苯甲酸阳极界面层的有机太阳能电池实现了优异的短路电流密度(26.86 mA/cm²)与能量转换效率(18.16%)，明显高于基于PEDOT：PSS界面层的器件(26.28 mA/cm²，17.62%)和基于MoO₃界面层的器件(26.00 mA/cm²，17.15%)[2]。

有机合成领域，3,4,5-三氟溴苯(又名：1-溴-3,4,5-三氟苯)是一种重要的精细化学品中间体，尤其是在医药、农药等领域。而且，3,4,5-三氟溴苯还是重要的液晶中间体，高纯度的3,4,5-三氟溴苯是生产高质量液晶产品的核心。关于该物质的合成，可通过下述过程实现：将3,4,5-三氟苯甲酸和溴代异氰脲酸酯混合，然后将溴素和三氯溴甲烷的混合液在120℃下、3w的led灯的照射下滴加到混合液中，反应24h之后，加入亚硫酸钠中和，然后加入无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩得到最终产品3,4,5-三氟溴苯(gc纯度：86％)[3]。

参考文献

[1]Jingling Hong,Alitza Gracia et.al. Conformational landscapes of symmetrically fluorine-substituted benzoic acids II: Calculations and measurements for the rotational spectrum and structure of 3,4,5-trifluorobenzoic acid.DOI: 10.1016/j.jms.2023.111837.

[2]何韦,陈飞,李鸿祥,等.基于三氟苯甲酸自组装阳极界面层的高性能有机太阳能电池[J].高等学校化学学报, 2023, 44(7):20230161-null.DOI:10.7503/cjcu20230161.

[3]刘家斌,洪宇健,汪胜利,等.一种3,4,5-三氟溴苯的制备方法:CN202111147684.4[P].CN115872834A.