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1、湘潭大学硕士学位论文四氯苯二甲腈的氟化反应研究姓名：马素琴申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：王良芥20080607摘要5-氯-2,4，6-三氟间苯二甲腈和四氟对苯二甲腈是重要的含氟芳香族化工中间体，广泛用于医药、农药、染料和含氟聚合物的合成。用它们合成农药选择性强、使用量少、对人类低毒、低残留，发展前景十分广阔，具有价值高、市场前景好的优点。四氯苯二甲腈的氟化可通过多种途径实现，主要有氟化取代法、重氮化法、卤素交换氟化法。卤素交换氟化反应是合成含氟有机化合物的有效方法之一，也是目前工业上采用较广的氟化合成方法。该方法就是利用
2、碱金属氟化物（如KF）与芳环上含有其他卤素(即指氯、溴、碘)的芳香族化合物反应，用氟原子取代其他卤素原子。本论文研究了以四氯间(对)苯二甲腈和活性氟化钾为原料,采用非极性溶剂DMF作反应介质,经卤素交换氟化合成相应的氟化产物。在氟化过程中，反应体系中微量水分是影响反应的主要因素，因此，对原料、氟化钾及反应溶剂的干燥除水尤为重要。为此本论文首先采用较简单的方法对氟化钾和溶剂进行无水处理，即将氟化钾和溶剂一并进行减压蒸馏蒸出部分溶剂以使ω(H2O)＜0.05%,用卡尔·费休法准确测定除水前后氟化体系的水分含量，达到氟化所需的反应体系,以
3、取得较好的反应效果。同时分别考察了反应温度、反应时间、反应物料的配比以及溶剂种类和溶剂用量等因素对产物收率的影响，在现有实验条件下合成出了氟化产物，通过优化实验，探索出氟化反应较佳的合成工艺条件：(1)确定了卤素交换合成5-氯-2,4,6-三氟间苯二甲腈优化工艺条件：n(百菌清):n(KF)=1:4.5，反应温度：85～88℃，反应时间：2.5h，四氯间苯二甲腈与溶剂DMF用量的质量比为1:4.7。在此条件下，收率可达82.52%以上。(2)确定了卤素交换合成四氟对苯二甲腈优化工艺条件：n(四氯对苯二甲腈):n(KF)=1:8.5，
4、反应温度：110～115℃，反应时间：4.0h，四氯对苯二甲腈与溶剂DMF用量的质量比为1:12.5。在此条件下，收率可达83.53%以上，相对于文献报道的产物收率和纯度都所有提高。该工艺具有原材料成本低、反应条件温和、操作条件简单、产物收率较好等优点，对工业生产具有指导意义。关键词：卤素交换氟化；活性氟化钾；微量水分；5-氯-2,4,6-三氟间苯二甲腈；四氟对苯二甲腈ⅠIAbstract5-Chloro-2,4,6-trifluoroisophthalonitrileandtetrafluoroterephthalonitrile
5、areimportantfluoro-aromaticchemicalintermediates,whichcanbewidelyusedasmedicines、pesticides、dyeandsynthesisoffluoropolymer.Syntheticpesticideshavehighselectivity、lessuseofhumanlowtoxicity、low-residueandbroadprospects、whichhaveadvantageofhighvalueandgoodmarketprospects.
6、Fluorinationoftetrachlorophthalonitrilecanberealizedthroughavarietyofways,themethodsusuallyemployedinresearchingaromaticfluorideintermediatesarefluorinationsubstitution,diazoreaction,andhalo-exchange.Halogen-exchangefluorinationisthemainandefficientmethodtosynthesisflu
7、orinatedaromatics,butalsofluoridemethodiswidelyusedintheindustrial.Themethodistheuseofalkalimetalfluoride(KF)andthearomaticringontheotherhalogen(chlorine,bromine,iodine)aromaticcompoundsreact,fluorineatomsisreplacedbyotherhalogenatoms.Thereactionoffluorinationisstudied
8、,usingtetrachloro-iso(tere)phthalonitrileandactivitypotassiumfluorideasrawmaterial,usingnon-polarsolventDMFasthereact
