4，4'－二氟二苯甲烷的合成研究進展

張 亨

(錦西化工研究院，遼寧葫蘆島 125001)

0 前言

4，4'－二氟二苯甲烷［1］是一種非常重要的含氟有機精細化工和醫藥中間體，一般不作為化工產品出售，直接氧化成4，4'－二氟二苯甲酮，主要用于合成戰略國防軍工用新型芳香族熱塑性特種工程塑料，如聚醚酮、聚醚醚酮、聚醚醚酮酮、聚芳醚酮腈、聚芳醚酮、聚芳醚酮酚等。還用于合成新型強效腦血管擴張藥物“氟苯桂嗪”及治療老年性癡呆癥藥物“都可喜”等的關鍵中間體。

用4，4'－二氟二苯甲酮合成的特種工程塑料用途廣泛，可作熔體貼合、模塑制品、復合材料、纖維和薄膜等。電子電器方面:用于飛機、船舶、潛艇、核電站、油田等的耐高溫、耐油、耐輻射、耐海水浸蝕的電線電纜的被覆，耐高溫電機絕緣槽內襯，電容器介電膜，耐熱電絕緣帶，衛星用調溫薄膜，可撓性印刷電路板，高溫接線柱、接線板、接插件，電氣開關，電極端子等。宇航方面:用于宇航雷達罩、無線電設備罩、電動機零部件，高強度高模量的飛機和飛行器耐熱零件，宇航工業的結構材料等。汽車與機械設備方面:用于汽車渦輪充電器外殼、汽缸外裙、配電盤、高溫軸承保持架、柴油機活塞環、連軸器、制動閘零件、風扇、凸輪推桿、流量計轉子、離心分離器部件、熱水泵體、葉輪，耐高溫和耐酸堿管道、接頭和容器，各類O型密封圈，硅片承載器，液晶儀表盤等。其纖維可織造耐腐蝕傳送帶和工業濾布。

“氟苯桂嗪”主要用于治療缺血性腦血管病、記憶力減退、眩暈、耳鳴、外周血管病、血管性偏頭痛，并可作為抗癲癇的輔助藥?！岸伎上病庇糜谥委熇夏耆苏J知和慢性感覺神經損害的有關癥狀(不包括阿爾茨海默病和其它類型的癡呆);血管源性視覺損害和視野障礙的輔助治療;血管源性聽覺損害、眩暈和耳鳴的輔助治療等。

1 理化性質

4，4'－二氟二苯甲烷又名雙(4－氟苯基)甲烷，英文名稱為 4，4'－Difluorodiphenylmethane;1，1'－Methylenebis(4－fluorobenzene)等，為白色結晶或粉末。CAS登錄號457－68－1，分子式C13H10F2，分子量204.22，熔點29 ～30.5 ℃(不同文獻有差異)，沸點90 ℃(133.3 Pa)，相對密度(d420)1.145(不同文獻有差異)，折射率()1.5326。不溶于水，易溶于乙醇、乙醚、苯、甲苯等有機溶劑。具有氟苯類和烷烴類化合物的化學性質。

紅外光譜，ν/cm－1:3060、2930、2850(苯環C－H)，1580、1490、1420(苯環 C=C)，1390、1300(－CH2－)，838(苯環對位取代);核磁共振光譜(CDCl3)，δ:4.0(－CH2－);7.2、7.7(ph－H)。

本品有毒，經皮膚吸收，會引起神經障礙和麻痹癥。工作場所空氣中最高允許濃度為1 mg/m3。

2 合成方法

4，4'－二氟二苯甲烷的合成方法有二氨基二苯甲烷重氮化分解法、氟苯和甲醛縮合法、氟苯和二氯甲烷Fridel－Crafts烷基化法、氟苯和對氟芐基氯Fridel－Crafts芐基化法等。各種方法均可用于工業化，根據原料來源情況因地制宜。國內外對4，4'－二氨基二苯甲烷重氮化分解法合成4，4'－二氟二苯甲烷的研究較多。今后研究重點是:完善優化現有4，4'－二氟二苯甲烷的生產工藝;開發4，4'－二氟二苯甲烷資源節約型、環境友好型的先進催化合成技術，研發更高效的催化劑，充分發揮我國氟資源豐富的優勢。

2.1 二氨基二苯基甲烷重氮化分解法

4，4'－二氨基二苯甲烷、足夠的亞硝酸鈉、氫氟酸(或氟硼酸)等在適當溶劑中，于－20～10℃下進行重氮化反應，過濾重氮鹽，用乙醚洗滌。再將該重氮鹽在適當溶劑中加熱分解得4，4'－二氟二苯甲烷，直至不發生分解氣體為止。反應結束后，蒸出溶劑，然后減壓蒸餾，得合格產品。重氮化的影響因素為無機酸濃度、反應物濃度、加料速度和反應溫度等。反應物濃度太大，反應激烈，溫度難以控制，容易因局部溫度過高造成部分重氮化合物分解;若反應物濃度太小，反應速度過慢，反應不完全。一般情況是，反應完畢溶液總體積為胺量的12倍左右。重氮鹽熱穩定性差，重氮化反應大多在低溫下進行。芳胺重氮化分解法需大量處理重氮鹽中間產物，熱分解條件要求嚴格，產生大量有害氣體，操作環境比較惡劣，要謹慎操作以免爆炸。該法一次性在苯環上引入氟原子，工藝相對簡單，成本較低，產品收率較高，質量比較穩定。該法反應時間較長，設備腐蝕嚴重。

J.Lichtenberger等［2］較早將 4，4'－二氨基二苯甲烷經重氮化氟化分解制得4，4'－二氟二苯甲烷，產率30.6%。氧化4，4'－二氟二苯甲烷得4，4'－二氟二苯甲酮。

Staniland，Philip Anthony等［3］將 4，4'－二氨基二苯甲烷和亞硝酸鈉在95%HF溶液中重氮化，控制溫度－20～－10℃;重氮化后以80%的氫氟酸處理得4，4'－二氟二苯甲烷，產率69.6%;再以質量濃度35%的硝酸氧化，得4，4'－二氟二苯甲酮，產率 89.3%。

鄭州大學郭彥春等［4］將4，4'－二氨基二苯甲烷以亞硝酸鈉和氟硼酸重氮化得重氮鹽，然后加熱分解得4，4'－二氟二苯甲烷。

Fukuoka，Shinsuke等［5］將20 g 4，4'－二氨基二苯甲烷、96 mL 42%的氟硼酸和100 mL正辛烷攪拌混合，然后滴加14.3 g亞硝酸鈉溶于28 mL水的溶液，得38.5 g重氮鹽。稱取10 g該重氮鹽溶于200 mL正辛烷中，于100～110℃加熱分解得4，4'－二氟二苯甲烷，產率91.1%。

Aihara，Tetsuhito等［6］將 4，4'－二氨基二苯甲烷、氟硼酸和亞硝酸鈉反應制得重氮鹽，再和三氟化硼合二甲醚反應得 4，4'－二氟二苯甲烷，產率80%。該生產工藝可安全穩定地實現工業化。

青島帝科精細化學有限公司孫森［7］以4，4'－二氨基二苯甲烷為原料，經重氮化分解反應得4，4'－二氟二苯甲烷，再進行氧化反應合成4，4'－二氟二苯甲酮。通過改進工藝和優化反應條件，產品收率84%，為工業化生產提供一種經濟有效生產方法。

青島科技大學化學與分子工程學院周曉東［8］以4，4'－二氨基二苯甲烷為原料，氟硼酸作酸性介質和氟化原料，其與原料摩爾比6∶1，在溫度0～5℃，亞硝酸鈉滴加時間20～30 min條件下進行重氮化反應;采用甲苯溶劑法分批加料進行分解反應，反應時間1 h;再滴加70%稀硝酸進行氧化反應，滴加時間3 h，恒溫反應3 h，得4，4'－二氟二苯甲酮。產品純度＞99%，總收率＞54%。工藝放大實驗表明已趨成熟，達到工業化前的小試要求。

Moody、David John等［9］公開了芳基重氮鹽及其衍生物進行親核取代反應的過程。在溶劑體系中生成芳基重氮鹽，在疏水性離子液體中重氮鹽分解，與適當的親核試劑發生取代反應。利用離子液體、重氮鹽和親核試劑反應得到所需的芳基化合物，無需分離重氮鹽和無水條件。適宜的離子液體包括咪唑、吡啶和類似季銨化的環狀亞胺鹽等。親核試劑包括鹵化物、氰化物、硫氰酸鹽或實用的離子液體陰離子。在0℃，4，4'－二氨基二苯甲烷在水溶液中和亞硝酸鈉及氟硼酸經重氮化，小心加熱至20℃，得1－丁基－3－甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體加合物白色沉淀［bmim］［PF6］，沉淀迅速分解，混合物分離為黃色疏水性離子液體層和清晰的溶液層。傾析除去溶液層，沖洗剩下的離子液體層，用干燥的氮氣干燥。于90℃加熱該有機層90 min，連續產生粉紅色氣泡。然后冷卻、萃取，在真空中蒸餾得黃色油狀物，4，4'－二氟二苯甲烷含量82%，總產率75%。

2.2 氟苯和甲醛縮合法

氟苯和甲醛在酸性催化劑作用下生成4，4'－二氟二苯甲烷，同時副產2，4'－二氟二苯甲烷、2，2'－二氟二苯甲烷及一定量的樹脂狀物。該法原料易得，做好產物的分離和精制工作至關重要，可創造可觀的經濟效益、環境效益和社會效益。

J.Lichtenberger等［2］在0 ℃向氟苯的乙醇溶液中慢慢加入硫酸，然后在18～20℃加入甲醛反應，得4，4'－二氟二苯甲烷及其異構體和聚合物。Gyorgy Oláh 等［10］將 4.5 g 氟化氫、24 g 氟苯、50 mL四氯化碳和7.5 g多聚甲醛混合攪拌2 h，再以8 g氯化鋅催化回流1 h，放置過夜，過濾，多余的氟苯和四氯化碳蒸餾回收，殘液用乙醇進行重結晶得4，4'－二氟二苯甲烷。

Gyorgy Oláh 等［11］將 197 g 氟苯、56 g 多聚甲醛和56 g無水氯化鋅的混合物在60℃通入干燥氯化氫回流反應8 h，分離有機相，用水洗滌，用5%碳酸氫鈉洗滌，再用水洗滌，用氯化鈣干燥，真空蒸餾得對氟芐基氯，沸點66～68℃(15 mmHg)。副產4，4'－二氟二苯甲烷。

Roegl、Harald 等［12］公開了兩步法制備 4，4'－二氟二苯甲酮的工藝過程。氟苯和甲醛在有機磺酸催化下反應生成4，4'－二氟二苯甲烷，通過分離得到產物;然后以硝酸氧化得4，4'－二氟二苯甲酮。

2.3 氟苯和二氯甲烷Friedel－Crafts烷基化法

氟苯和二氯甲烷在路易士酸、質子酸、酸性氧化物等催化下進行Friedel－Crafts烷基化反應生成4，4'－二氟二苯甲烷粗品，再經水蒸汽蒸餾、分離、重結晶得產品，產率＞64%。未反應的二氯甲烷和氟苯得以回收。路易士酸催化劑有 AlCl3、ZnCl2、BF3等。無水AlCl3是多種Friedel－Crafts烷基化反應中應用最廣泛的催化劑，消耗量大，具有很強的吸水性，反應中放出大量氯化氫氣體和大量的熱，嚴重時甚至會引起爆炸，并對設備腐蝕較重。質子酸催化劑有硫酸、氯磺酸、磷酸、氫氟酸、烷基磺酸、陽離子交換樹脂等。氫氟酸有許多優點，但價格較貴，腐蝕性強。H3PO4－BF3催化效果較好。陽離子交換樹脂的優點是副反應少，通常不與反應物或產物形成絡合物，可用簡單的過濾方法將其從反應物中回收套用。酸性氧化物可以是天然的(如沸石、硅藻土、膨潤土、鋁礬土等)，也可以是合成的。近年開發較多的是分子篩催化劑，隨硅鋁比不同，有A型、X型、R型及新型ZSM系列分子篩。分子篩催化劑的優點是容易再生，可重復使用，基本上不產生廢液，大量用于石油化工。氟苯和二氯甲烷 Friedel－Crafts烷基化法原料易得，設備簡單。

G.S.Kolesnikov等［13］將二氯甲烷和氟苯在無水三氯化鋁催化下發生Friedel－Crafts反應，分離得到4，4'－二氟二苯甲烷。

2.4 氟苯和對氟芐基氯Friedel－Crafts芐基化法

氟苯和對氟芐基氯在路易士酸、質子酸、酸性氧化物等催化下進行Friedel－Crafts芐基化反應生成4，4'－二氟二苯甲烷粗品，再經蒸餾、分離、重結晶得產品。

Gyorgy Oláh 等［10］將 19 g 氟苯和 9 g 無水三氯化鋁在50 mL二硫化碳中溶解，加入10 g對氟芐基氯，在40℃攪拌反應45 min，冷卻，傾入冰中，分離，干燥有機層，多余二硫化碳和氟苯蒸餾回收，殘液用乙醇重結晶得4，4'－二氟二苯甲烷。

2.5 其他方法

F.A.Gunther等［14］將 3.5 g 紅磷、1.22 g 碘溶于100 mL乙酸中，保持室溫30 min，加入7 g 4，4'－二氟二苯甲醇和1.22 g水，回流反應44 h，過濾后傾入300 mL 2.5%亞硫酸氫鈉溶液中，得75%4，4'－二氟二苯甲烷，熔點28.5～29.5℃。

3 結束語

4，4'－二氟二苯甲烷是一種非常重要的精細有機化工中間體，以其氧化產物4，4'－二氟二苯甲酮合成的特種工程塑料在航空航天、汽車、電子、機械等領域獲得廣泛應用;合成的相關藥物市場需求量逐年增加，產品持續擴張。國家產業政策鼓勵高技術產品的發展，國內企業新增投資項目逐漸增多，4，4'－二氟二苯甲烷受到關注。

優化4，4'－二氟二苯甲烷合成過程尚有潛力可挖。改進現有合成工藝，研發新工藝，選擇合適的催化劑，縮短反應時間，控制系統副反應，減少副產物生成量，簡化操作，對節約原料，降低成本，保護自然生態環境，提高4，4'－二氟二苯甲烷的質量和收率，具有積極意義。4，4'－二氟二苯甲烷的優化合成及副產物回收處理等完善工作仍然非常必要。

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