Комплексы нитрозилфторид-фтороводород как реагенты реакций диазотирования

• Автор: Мурлышев, Артем Петрович
• Шифр специальности: 02.00.03, 05.17.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 144 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

ГЛАВА 1. Литературный обзор

1.1. Обзор методов получения селективно фторированных органических соединений

1.1.1. Прямое фторирование элементным фтором

1.1.2. Электрохимическое фторирование

1.1.3. Фторирование трифторметилгипофторитом

1.2. Косвенные методы введения атома фтора в ароматическое

кольцо

1.2.1. Техника эксперимента

1.2.2. Области применения

1.2.3. Аналоги метода БальцаШимана
1.2.4. Экспериментальные примеры
1.3. Развитие метода БальцаШимана за последнее десятилетие
1.4. Фтористый нитрозил и его комплексы с фтороводородом
1.4.1. Физические свойства фтористого нитрозила
1.4.2. Методы получения фтористого нитрозила
1.4.3. Химические свойства фтористого нитрозила
1.4.4. Система фтористый нитрозил фтороводород
ГЛАВА 2. Синтез комплексов нитрозилфторида с фтороводородом
2.1. Разработка метода получения комплексов нитрозилфторида с фтороводородом
2.2. Теоретическое исследование строения и термодинамических характеристик комплексов нитрозилфторида с фтористым водородом
2.3. Возможное аппаратурнотехнологическое оформление процесса получения комплексов нитрозилфторида с фтороводородом
ГЛАВА 3. Диазотирование ароматических аминов комплексами нитрозилфторидфтороводород и термическое разложение арилдизаоиийфторидов. Синтез некоторых фторароматических соедине
3.1. Изучение давления насыщенного пара в системе антраниловая кислота фтороводород
3.1.1. Описание схемы экспериментальной установки
3.1.2. Методика проведения эксперимента
3.1.3 Результаты и их обсуждение
3.2. Изучение кинетики термического разложения окарбоксибензолдиазоний фторида во фтороводороде под давлением
3.2.1 Описание схемы экспериментальной установки
3.2.2 Методика проведения эксперимента
3.2.3 Результаты и их обсуждение
3.3. Влияние параметров процесса диазотирования и термолиза на выход и чистоту офторбензойной кислоты
3.3.1. Описание схемы экспериментальной установки
3.3.2. Методика проведения эксперимента
3.3.3. Методика определения состава продуктов разложения соли диазония
3.3.4. Диазотирование антраниловой кислоты продуктами реакции нитрита натрия и фтороводорода
3.3.5. Диазотирование антраниловой кислоты МОРбШ
3.4. Возможное аппаратурнотехнологическое оформление процесса
3.5. Изучение процессов газофазного диазофторирования ароматических аминов
3.5.1. Описание схемы экспериментальной установки
3.5.2. Методика проведения эксперимента
ГЛАВА 4. Введение атома фтора в ароматическое кольцо методом электрохимического фторирования
4.1. Описание установки электрохимического фторирования
4.2 Прямое электрохимическое фторирование антраниловой кислоты
4.3 Некоторые аспекты электрохимического фторирования бензойной кислоты
4.4 Получение фторалкилгипофторитов методом электрохимического фторирования
4.4.1. Электрохимическое фторирование углекислого газа
4.4.2. Электрохимическое фторирование параформа
Список литературы Приложения
8 9
ВВЕДЕНИЕ
Химия фтора и производство фторсодержащих химикатов и материалов являются одной из наиболее быстро развивающихся отраслей науки и промышленности, что привело к созданию и практической реализации новых эффективных и высокоселективных лекарств, пестицидов, антифрикционных материалов, поверхностноактивных веществ и др. Присутствие фтора в химических соединениях позволяет создавать материалы с необычными свойствами, открывает новые качественные уровни в результате модификации известных материалов.
Всплеск работ в области биологически активных фторсодержащих соединений был связан в свое время с синтезом фторстероидов . Мощным стимулом в прогрессе этой области химии является создание эффективных лекарств с широким спектром применения. Цо некоторым оценкам, на нынешнем рынке лекарств на долю фторсодержащих соединений приходится .
Фторорганические лекарственные препараты обладают специфическими, зачастую уникальными свойствами и функциями, что диктует необходимость разработки новых доступных методов их синтеза и создания приемлемых технологических процессов производства.
Выбор метода при решении этой задачи определяется числом и положением атомов фтора, которые необходимо ввести во фторируемую молекулу. Для получения биологически активных соединений необходимо вводить, как правило, одиндва атома фтора, что осуществить намного сложнее, нежели получить полностью фторированное соединение. Поэтому в данной работе пойдет речь о наиболее приемлемых методах и реагентах, пригодных для селективного фторирования ароматических соединений.
В целом пути решения такой задачи, конечно, известны. Так, введение одного или двух атомов фтора в бензольное кольцо базируется на прямом фторировании фтором или переносчиками фтора и электрохимическом фто
рировании. Хотя применение высших фторидов переходных металлов и фтороводорода в ряде случаев дало определенную возможность введения атомов фтора в органические молекулы, известные экспериментальные трудности и сложность процесса, а также множественность направлений фторирования не позволили широко использовать этот процесс в тонком органическом синтезе. Поэтому основное внимание будет уделено модификациям косвенного метода введения атома фтора в ароматическое или гетероциклическое кольцо разновидностям метода БальцаШимана. Особый акцент сделан на применение комплексных соединений нитрозилфторида с фтороводородом как перспективных и доступных диазофторирующих агентов.
Актуальность


Основные результаты докладывались на следующих конференциях и симпозиумах V Международный симпозиум Ульсан, г. VI и VII научнотехнические конференции СХК Северск, , гг. Международная конференция Химия, технология и применение фторсоединений СанктПетербург, научнопрактическая конференция Химия и технология лекарственных препаратов и полупродуктов Новокузнецк, . Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 2х статьях, 3х докладах и 3х тезисах докладов на российских и международных конференциях и симпозиумах, в девяти научных отчетах о НИР. Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и библиографического списка использованной литературы. Работа изложена на 3 страницах, включает таблиц, рисунков и 8 приложений. Библиографический материал насчитывает 7 наименований. ГЛАВА 1. Фторирование органических соединений элементным фтором сопровождается значительными тепловыделениями и в некоторых случаях процесс может приобрести взрывной характер. Для регулирования процесса используют разбавление инертными газами и эффективный теплоотвод. Реакции фтора с органическими соединениями проводят как в газообразной, так и в жидкой фазе. Совершенствование этого процесса привело к созданию новых эффективных подходов, таких, например, как способ низкотемпературного градиента, фторирование с использованием аэрозоля фторид натрия, жидкофазное фторирование с фотохимическим сопровождением, фторирование неразбавленным фтором в высокомолекулярных высокофторированных растворителях. Следует отметить, что изза невысокой растворимости фтора в органических растворителях, фторирование часто протекает на границе раздела газжидкость. Все процессы с использованием элементного фтора носят ра дикапьный характер, что приводит к образованию большого числа изомеров. Вследствие высокой химической активности фтора фторирование сопровождается деструкцией и полимеризацией. В г. Гракаускаса 4, в которой описано образование фторпроизводных при фторировании бензола и его замещенных табл. Производные бензола, содержащие электроноакцепторные заместители ЫОг, СРз, СООН, фторируют при 8 К не только в СНзСЫ, но и в других растворителях Ш7, СН3СООН, СРзСООН, фреон3, при этом образу
ются смеси изомерных фторпроизводных 5. Таблица 1. Фторирование фенола в различных растворителях при 3 К приводит к образованию с выходом о и п фторфенолов 6, 7, причем в зависимости от применяемого растворителя соотношение о и п фторфенолов меняется. В тоже время, температура, при которой происходит фторирование, мало сказывается на этом соотношении. При действии элементного фтора на замещенные фенолы в ацетонитриле при 3 К образуются монофторзамещенные производные табл. Конверсия достаточно высокая . Любопытно, что в случае п крезола, наряду с о фторзамещенным, с выходом образуется также и 4фтор4метилциклогексадиенон2,5. Подобная картина наблюдается при фторировании фторбензола при 3 К в метиловом спирте соотношение ортометатара изомеров составило , при проведении фторирования в СНСЬ, в СР3СООН 8. Использование кислот Льюиса увеличивает конверсию фенола. Вместе с тем уменьшается содержание орто изомера. Например, при использовании АЮз в процессе фторировании фенола конверсия составляет 0 , а соотношение изомеров ортотара . Салициловая кислота в этих условиях дает с выходом ,6 3фторсалициловую кислоту. Однако в случае фенилсалицилата с выходом ,6 получается смесь 3 и 5 фторфенилсалицилатов. В работе 8 показано, что при полном фторировании 1,2 дихлор3 и 1,2дихлор4 фторбензолов образуется дихлоргексафторциклогексан, который при действии щелочи дает полифторароматические соединения. Таблица 1. Применение в качестве растворителя муравьиной кислоты позволяет проводить фторирование бензойных кислот с достаточно высоким выходом . Позднее это наблюдение было развито в работе И, авторы которой применили кроме муравьиной кислоты и другие растворители табл. Таблица 1. Как видно из данных этой таблицы, переход к кислотам сопровождается увеличением конверсии фторпроизводного, уравнение 1.