介绍
4-氯-2-氟甲苯是一种重要的含氟化合物,分子式为C₇H₆ClF。不溶于水。具有易燃性和刺激性,主要作为一种重要的有机合成中间体,广泛应用于医药和农药的合成,也可用于制备4-氯-2-氟苄溴等特种化学品。

图一 4-氯-2-氟甲苯
制备
现有制备方法及缺点
现有4-氯-2-氟甲苯的制备方法包括以下步骤:1、5-氯-2-甲基苯胺与亚硝酸钠和盐酸进行重氮化反应;2、步骤1完成后加入冷的氟硼酸或氟硼酸铵、氟硼酸钠,沉淀出较难溶的氟硼酸重氮盐;3、分离得到氟硼酸重氮盐后再加热进行分解,得到4-氯-2-氟甲苯。上述制备方法有以下缺点:步骤3中的副反应多,使产品的纯度和收率降低,典型的副反应产品包括还原产品(即:氢取代胺基而不是氟取代胺基)、氯代芳香物、偶和产品(即:联苯)和重氮焦油,重氮焦油是指一种聚芳香化合物的混合物,在上述制备方法中,有时重氮焦油反而是反应的主要产物。
新制备方法
4-氯-2-氟甲苯新的制备方法,包括以下步骤:
1、成盐步骤:在5-7℃的条件下向2mol无水氢氟酸中匀速滴加5-氯-2-甲基苯胺1mol,滴加过程在7小时内完成,滴加结束后再在5-7℃的条件下保温反应1小时,得到混合物1;
2、重氮化步骤:在-3-0℃的条件下向混合物1中匀速滴加1mol亚硝酸钠,滴加过程在8小时内完成,滴加结束后再在-3-0℃的条件下反应1小时,得到混合物2;
3、热分解步骤:将混合物2加热分解,加热分解分为以下四个阶段:
第一阶段共5小时,控制温度在0-18℃:第1小时控制温度在0-4℃,第2小时控制温度在4-8℃,第3小时控制温度在8-12℃,第4小时控制温度在12-15℃,第5小时控制温度在15-18℃;
第二阶段共12小时,控制温度在18-26℃:第1步共2小时控制温度在18-21℃,第2步共2小时控制温度在21-23℃,第3步共4小时控制温度在23-24.5℃,第4步共4小时控制温度在24.5-26℃;
第三阶段共8小时,控制温度在26-30℃:第1步共2小时控制温度在26℃-27℃,第2步共2小时控制温度在27-28℃,第3步共2小时控制温度在28-29℃,第4步共2小时控制温度在29-30℃;
第四阶段共5小时,控制温度在30-40℃:第1小时控制温度在30-32℃,第2小时控制温度在32-34℃,第3小时控制温度在34-36℃,第4小时控制温度在36-38℃,第5小时控制温度在38-40℃。
4、水洗中和:将热分解步骤所得产物降至5℃,静置2小时分层,所得上层为粗4-氯-2-氟甲苯,下层为废酸,收集粗4-氯-2-氟甲苯进行水洗3-5次,每次的加水量是粗4-氯-2-氟甲苯的2倍体积以上,弃下层废水后加10w/v%NaOH水溶液进行中和,使混合液达到中性。
5、蒸馏:经过水洗中和的粗4-氯-2-氟甲苯先进行加热减压蒸馏,在蒸气压为0.02-0.05Mpa条件下加热,当温度达到98-104℃且回流物料无油珠时水蒸汽蒸馏结束,再进行加热常压蒸馏,158℃前的馏份返回水洗中和步骤,随下批料一起蒸馏,158℃以后的馏分为4-氯-2-氟甲苯成品。
6、废氢氟酸的回收:将水洗中和步骤所得废酸与2mol的98质量%硫酸混合,蒸馏,蒸馏釜内温度由低到高,保证塔顶温度前期在40-45℃,中后期塔顶温度控制温度在45-55℃,待釜内温度达到130℃时,保温蒸馏,至无氢氟酸时结束。
4-氯-2-氟甲苯成品的理论产量为1mol,实际获得0.98mol,收率为98%,气相色谱检测所得4-氯-2-氟甲苯的纯度为99.9%,质谱图如图二,确定所得产品为4-氯-2-氟甲苯[1]。

图二 4-氯-2-氟甲苯的质谱图
参考文献
[1]山东福尔股份有限公司. 4-氯-2-氟甲苯的制备方法:CN201210309120.0[P]. 2012-11-21.