13505-01-6/3-氟-4-硝基吡啶的制備

背景及概述

與碳環芳香含能化合物相比,氮雜(芳)環硝基化合物具有較高的密度和爆速等特性，近期形成研究熱點的多硝基吡啶衍生物就是一類潛在的含能前體，頻頻被選為原料/母核用于新高能鈍感炸藥的制備。為滿足含能化合物的能量要求，可在吡啶環上引入多個硝基、疊氮基或氧化呋咱等爆炸性基團，另外，取代硝基吡啶合成始于20世紀90年代，研究發現這類含能化合物具有良好的安定性和強烈的爆炸性，可用于軍用、民用火工品，爆破器材的起爆藥、起爆裝藥及含能催化劑等方面。3-氟-4-硝基吡啶英文名稱：3-Fluoro-4-nitropyridine，CAS號：13505-01-6，分子式：C5H3FN2O2，分子量：142.088，密度：1.439g/cm3，沸點：62-64ºCat760mmHg。

制備

以3-氨基-4-硝基吡啶為起始物料經氟硼酸氟代反應制備3-氟-4-硝基吡啶[1]。其合成反應式如下圖：

圖13-氟-4-硝基吡啶合成反應式

室溫下,將80mL濃硫酸加入到150mL三口燒瓶中,磁力攪拌條件下緩慢加入3-氨基-4-硝基吡啶,待其完全溶解后,慢慢加入34％氟硼酸.加完后繼續攪拌30min,緩慢升溫至120℃,保溫反應10h.反應完畢后,將反應混合物冷卻至室溫,緩慢倒入碎冰中,立即析出大量白色固體,冷水洗滌,抽濾,干燥得到3-氟-4-硝基吡啶。

將亞硝酸鈉（20g，288mmol）在水（40mL）中的溶液滴加到3-氨基-4-硝基吡啶（40g，288mmol）在34％氟硼酸（140mL）中的攪拌混合物中。在添加期間，溫度保持在-8℃至-2℃之間。0.5小時后，將懸浮液過濾并將固體用34％氟硼酸（35mL），乙醚（80mL）洗滌，并在室溫下于高真空下干燥12h。干燥的固體通過加熱至120℃而分解。分解后，將剩余的油用10％碳酸氫鈉（80mL）溶液處理，并將混合物用二氯甲烷萃取。合并的萃取物用硫酸鈉干燥，過濾并在減壓下除去溶劑，得到標題化合物，為淺黃色固體。

參考文獻

[1]Zhou,Q.-P.;Zhang,G.-F.;She,J.-B.J.Coord.Chem.2008,61,2601