1，4－二甲基－2－(三氟甲基)苯的合成

劉廣生 付立民

(金凱(遼寧)化工有限公司，遼寧阜新 123129)

0 前言

由于氟原子半徑小，又具有較大的電負性，它所形成的C－F鍵鍵能要比C－H鍵鍵能大得多，所以在醫藥和農藥分子中引入三氟甲基會明顯增強藥物的穩定性和生理活性。由于含三氟甲基的藥物具有較高的脂溶性和疏水性，促進其在生物體內吸收與傳遞速度，從而提高藥效［1］;在液晶材料中引入三氟甲基使得液晶的黏度低、電阻率高、響應速度較快、介電常數較高，非常適合薄膜場效應晶體管驅動的液晶顯示［2］。

含氟醫藥、農藥和液晶材料都離不開含氟中間體的合成。而在芳香族中間體上引入三氟甲基一般需要首先對甲基進行光氯化，然后再進行氟取代，工藝過程復雜，產生的三廢較多，對環境影響較大。如果在芳香族中間體上，在含有甲基同時，引入三氟甲基的工藝就會更加復雜。

有文獻報道［3］以對二甲苯為原料，用二(三氟甲基)化碲進行三氟甲基化，得到，4－二甲基－2－(三氟甲基)苯。但二(三氟甲基)化碲不易得到，難以實現工業化。

本文作者經過實驗探索，在同一反應器中以對二甲苯為原料，在引入三氯甲基的同時進行氟化反應，得到1，4－二甲基－2－(三氟甲基)苯，同時還得到副產物1，5－二甲基－2－(三氟甲基)苯。整個過程操作簡單，收率較高。而且通過該化合物的合成對于構思相關化合物的合成工藝也具有重要的參考意義。

1 實驗

1.1 實驗儀器與原材料

5 L高壓反應釜(設計壓力10.0 MPa，磁力攪拌，大連市自控設備廠定制);氣相色譜儀:Agilent 7890A型氣相色譜儀(美國Agilent Scientific Inc.)，Agilent cerity NDS版色譜工作站;IRAffinity－1(日本島津制作所);Bruker AVIII－400型核磁共振儀(瑞士Bruker)。

對二甲苯［w(PX)=99.5%，工業品，南京金盟化工有限公司］;四氯化碳［w(CCl4)=99.9%，工業品，天津盛通泰化工有限公司］;氟化氫［w(HF)=99.9%，工業品，內蒙古敖漢銀億礦業有限公司］。

1.2 合成反應

主反應:

副反應:

1.3 合成步驟

在5 L高壓釜中加入對二甲苯318 g，加入四氯化碳150 g，釜溫降至10℃以下，向釜內加入氟化氫1500 g。投料完畢后控制釜溫在80～90℃，保溫6 h然后升溫至90～100℃，保溫6 h。高壓釜降溫至＜10℃，用氮氣吹掃氟化氫，至無氟化氫被吹出為止。將油層壓出，使用20%的碳酸鉀溶液進行中和，中和至pH=6～7。將油層分出，投入到水汽蒸餾釜內，控制釜溫＜120℃，將油層水汽蒸餾。然后將油層進行蒸餾，得到無色油狀液體274 g。

2 反應產物的檢測

2.1 NMR對于產品結構的證明

2，4－二甲基三氟甲苯各H原子歸屬如下:

1H NMR(CDCl3，400MHz)σ:7.525，7.545 ppm(d，1H，a);7.134(s，1H，c);7.113，7.093 ppm(d，1H，b)。

2.501 ppm(s，3H，h);2.403(s，3H，i)。

2，5－二甲基三氟甲苯各H原子歸屬如下:

1H NMR(CDCl3，400 MHz)σ:7.474 ppm(s，1H，a1);7.267，7.250(d，1H，c1);7.190，7.209 ppm(d，1H，b1);2.501 ppm(s，3H，h1);2.403(s，3H，i1)。

2，4－二甲基三氟甲苯各 C原子歸屬如下:125.667 ～125.831 ppm(q，a);126.134 ppm(s，b)。

132.614 ppm(s，c);129.150，126.308，123.576，120.863 ppm(q，d)。

126.652 ，126.357，126.060，125.722 ppm(q，e)。

136.448 ，136.463 ppm(d，f);135.487 ppm(s，g)。

21.034 ，21.072 ppm(d，h);19.111 ppm(s，i)。

2，5－二甲基三氟甲苯各C原子歸屬如下:

126.134 ppm(q，a1);131.810 ppm(s，b1)。

132.196 ppm(s，c1);120.699，123.416，126.060，125.667 ppm(q，d1)。

129.150 ，128.856，128.563，128.270 ppm(q，e1)。

136.448 ，136.463 ppm(d，f1);135.487 ppm(s，g1)。

20.707 ，20.744 ppm(d，h1);18.750 ppm(s，i1)。

2.2 紅外光譜檢測結果

反應產物的紅外(IR)譜圖見圖1。

圖1 反應產物的IR譜圖

從譜圖中可明顯見到波數為821cm－1的1，2，4－位置的振動，且未見1，2，3－與1，3，5－位置的振動特征。

上述分析結果證明了產物的確切結構。

3 反應機理推測與討論［4－5］

之所以發生了異構化副反應，可能按如下反應機理進行。

主反應:

副反應:

在反應進程中，未能在三氯甲基的鄰位(A)發生缺電子重排而只在三氯甲基的對位(B)發生缺電子重排，其可能的原因是空間障礙因素所致。

4 結論

以對二甲苯為原料，以無水HF為溶劑及催化劑，在溫度80～100℃和壓力4.0～5.0 MPa的下與CCl4進行傅克反應和氟化反應，得到1，4－二甲基－2－(三氟甲基)苯和副產1，5－二甲基－2－(三氟甲基)苯。所得產物分別進行了NMR檢測和紅外檢測，確認了產品結構;此一實例未見國內外文獻報道，本文作者從理論上對此現象進行了解析，認定該副產物為缺點子重排反應產物。

［1］梁誠.含氟醫藥的合成技術與生產現狀［J］.有機氟工業，2003(1):21－27.

［2］孟凡寶，廉嬌，高永梅.含氟液晶研究進展［J］.化工進展，2008，20(4):499－506.

［3］Dieter N，Jurge K.Trifluormethylierungsreaktionen Von Te(CF3)2Mit Halogenbenzolen und Methylbenzolem［J］.Journal of Fluorine Chemistry，1990，47:283－299.

［4］Marhold A，Klauke E.A New method for the trifluoromethylation of aromatics［J］.J.Fluorine Chem.，1981，18:281－291.

［5］陳榮業.分子結構與反應活性［M］.北京:化學工業出版社，2008:192－194.