2-氟-3-硝基苯甲酸是一种含氟、硝基和羧基的芳香族化合物,其基本信息可从以下方面展开介绍:
一、化学结构与命名
分子式:C?H?FNO?,分子量约为 185.11 g/mol。
结构式:苯环上 2 号位为氟原子(-F),3 号位为硝基(-NO?),1号位连接羧基(-COOH),化学名称按取代基位置及官能团命名为2-氟-3-硝基苯甲酸。
二、物理性质
外观与状态:2-氟-3-硝基苯甲酸通常为类白色至淡黄色结晶性粉末,固体形态下稳定性较高,但需避光保存以防硝基或氟取代基受光影响。
溶解性:微溶于水,易溶于有机溶剂如乙醇、丙酮、二甲基亚砜(DMSO)等,羧基的存在使其在碱性溶液(如氢氧化钠溶液)中可形成可溶性盐。
熔点:约 160-165℃(具体数值因纯度不同略有差异),熔融过程中可能伴随分解,需控制加热条件。
三、化学性质
酸性:羧基(-COOH)赋予其酸性,pKa 值受邻位氟原子和间位硝基的吸电子效应影响,酸性强于苯甲酸。在有机合成中可通过成盐反应分离或纯化。
取代基活性:
氟原子(-F)作为强吸电子基团,可增强苯环上其他取代基的反应活性,同时自身在特定条件下(如强亲核试剂作用下)可能被取代,但反应条件较苛刻。
硝基(-NO?)为强吸电子基团,不仅增强羧基酸性,还使苯环电子云密度降低,不利于亲电取代反应,但可促进亲核取代(如硝基邻、对位的卤素易被取代,虽在此结构中硝基位于3号位,邻位为氟,对位为氢,亲核取代活性相对较低)。
反应性:羧基可发生酯化、酰胺化等反应;硝基可在还原剂(如铁 / 盐酸、催化氢化)作用下还原为氨基,生成 2-氟-3-氨基苯甲酸,此性质常用于含氟芳胺类化合物的合成;氟原子在特定条件下可参与偶联反应(如 Suzuki 偶联、Buchwald-Hartwig 胺化等)。
四、合成路径
常见合成方法以苯甲酸为起始原料,通过硝化和氟化反应引入官能团,或采用氟代硝基苯衍生物经羧基化制备,例如:先对苯甲酸进行硝化反应,在3号位引入硝基,再通过卤素交换或直接氟化在 2 号位引入氟原子;以 2-氟苯甲酸为原料,经硝化反应在3号位引入硝基,需控制硝化试剂(如浓硝酸 / 浓硫酸)的反应条件,避免副产物生成。
五、应用领域
医药中间体:作为含氟杂环或复杂分子的合成前体,氟原子的引入常能改善药物的脂溶性、代谢稳定性及与靶点的结合能力,硝基可进一步转化为氨基等药效团,用于抗jun药、抗肿liu药等研发。
农药与材料中间体:含氟芳香酸类化合物在农药中常用于制备除草剂、杀虫剂,其氟原子和硝基的组合可增强生物活性;在功能材料领域,可作为聚合单体或配体原料。
六、安全与储存
危险性:硝基化合物具有一定的氧化性,粉末状态下与空气混合可能有爆炸风险;氟取代芳香族化合物对皮肤和黏膜有刺激性,吸入或接触需注意防护(佩戴手套、口罩,在通风橱中操作)。
储存条件:密封存放于阴凉、干燥、避光处,远离氧化剂、还原剂及碱性物质,避免高温或潮湿环境影响稳定性。
七、衍生物与类似物
结构中氟、硝基的位置改变(如3-氟-2-硝基苯甲酸)或官能团替换(如硝基换为氰基、卤素等)可衍生出一系列含氟芳香酸,其性质和应用因取代基差异而不同,可根据合成需求设计结构。
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