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溴代苯类化合物是重要的有机合成中间体,被广泛地应用于医药、农药等功能化学品的合成。2,5-二溴三氟化苯中文别名:1,4-二溴-2-(三氟甲基)苯,英文名称:2,5-Dibromobenzotrifluoride,CAS号:7657-09-2,分子式:C7H3Br2F3,分子量:303.902,密度:1.956 g/cm3,沸点:47 °C,熔点:49-51 °C(lit.)。
卤代反应是化工合成反应中重要反应类型之一,卤代反应通过在分子中引入卤素可以增强分子的极性,进而使烷烃 C-H 键得到活化。在众多的卤代反应中,溴代的选择性更好、产物活性更高。在化工合成领域得到广泛的应用。溴代试剂的选择又是影响溴代反应的关键因素。不同的溴化试剂存在着不同的问题,有的溴代试剂反应选择性差,而活泼的化合物如酚、芳胺等芳环上发生溴代时,一般得到多溴代产物,常用溴代试剂主要包括:单质溴,有机溴代试剂,过溴型季铵盐和季磷盐,四溴环酮,过溴化吡啶氢溴酸盐,N-溴代丁二酰亚胺、二溴海因等。2,5-二溴三氟化苯的制备以三氟化苯为起始物料经溴代反应制得,合成反应式如下图:
图1 2,5-二溴三氟化苯合成反应式
本文采用一种新的合成溴化剂,这种溴化剂为N,N-二甲基乙酰胺、氢溴酸、纯溴素的 2∶1∶1型复合物。该溴化剂是一种温和、选择性高的溴化剂,当它与芳基丙酮反应时,溴能选择性地取代α位的氢原子,反应可停留在一元溴化阶段。作者对溴代反应的工艺条件进行了研究。
在反应瓶中加入N,N-二甲基乙酰胺、40%氢溴酸溶液,搅拌,室温滴加溴素,继续搅拌,过滤,得双(二甲乙酰胺基)三溴化氢固体。在装有温度计,冷凝管的250ml的三口烧瓶中,加入一定量的双(二甲乙酰胺基)三溴化氢、三氟化苯、60ml甲醇,搅拌,室温反应2小时。旋干,残液加入氯仿溶解,用水洗涤,有机层加入无水硫酸钠干燥过夜,减压除去溶剂,经硅胶柱层析色谱纯化,得2,5-二溴三氟化苯。
在其他反应条件固定的情况下,我们考察了三氟化苯与溴化剂不同物质的量比对反应的影响,当n(三氟化苯)∶n(溴化剂)=1∶1时,收率较高,增大投料比,收率增加不明显,考虑成本,选 n(三氟化苯)∶n(溴化剂 )=1∶1为宜。
在一定范围内温度升高有利于反应。当温度在20℃时收率最高,但温度过高会导致副产物增多,使目标产物的收率下降。
在上述合成条件下,我们改变反应时间,来考查其对反应的影响,结果发现,反应 2小时,产率最高。反应产生的氢溴酸会部分溶解在甲醇中,加速酮的烯醇化,但延长反应时间,发现产生苯环溴代产物,使收率下降。
本文采用固体溴化剂双 (二甲乙酰胺基 )三溴化氢,操作简便、收率较高、副产物可回收利用、溴代反应所用原料价格便宜、成本较低,比其他溴化剂更具优越性。
以新型溴化剂双(二甲乙酰胺基)三溴化氢合成2,5-二溴三氟化苯类化合物,具有原料廉价易得、收率高﹑反应条件温和、后处理方便等优点,而且副产物N,N-二甲基乙酰胺可以回收循环再生利用。优化的反应条件为:n(三氟化苯)∶n(溴化剂 )=1∶1,反应温度为 20℃,反应时间为 2小时,2,5-二溴三氟化苯收率88%。
[1]孙亚栋,刘方明,解正峰,等.N-(4-芳基-噻唑-2-基 )-ω-(1H-苯并三唑-1-基 )苯乙酮腙类衍生物的合成[J].有机化学,2005,25(4):449-453.