Pentafluórpyridín CAS 700-16-3

Techniky prípravypentafluórpyridínprešli viacerými iteráciami, ktoré tvoria dve hlavné kategórie: klasické laboratórne metódy prípravy a hlavné priemyselné procesy. Boli vyvinuté aj rôzne nové pomocné syntetické cesty, aby sa splnili rôzne požiadavky výskumu a výroby.

Najskoršia metóda prípravy bola zavedená na začiatku 60. rokov 20. storočia, ktorá prijala perfluórpiperidín ako hlavnú surovinu a spoliehala sa na defluorináciu katalyzovanú kovom pri vysokej teplote-.

Po prvé, perfluórpiperidín bol vyrobený elektrochemickou transformáciou pyridínu a bezvodého fluorovodíka. Následne sa uskutočnila defluorácia a aromatizácia pri vysokej teplote so železom a niklom ako katalyzátormi. Nakoniec sa čistá zlúčenina získala chromatografickou separáciou.

Výťažok bol približne 26 % so železným katalyzátorom a iba 12 % s niklovým katalyzátorom. Vzhľadom na nízky celkový výťažok a zložitú purifikáciu bola táto metóda aplikovaná len na prípravu malého-množstva v skorých laboratórnych štúdiách.

Metóda výmeny halogénu s použitím pentachlórpyridínu, dokončená v roku 1965, sa stala prevládajúcim priemyselným procesom a dodnes uznávanou klasickou syntetickou cestou. V tomto procese sa medziprodukty pentachlórpyridínu najskôr syntetizujú transformáciou medzi pyridínom a chloridom fosforečným.

Potom pentachlórpyridín reaguje s bezvodým fluoridom draselným v autokláve, čím sa získa prostredníctvom nukleofilnej výmeny chlór-fluóru pri vysokej teplote a tlaku.

Zloženie produktu môže byť regulované presnou kontrolou transformačnej teploty a trvania. Celkový výťažok halogénovaných produktov dosahuje 90% a maximálny výťažok čistých produktov dosahuje za optimálnych podmienok 83%.

Tento proces ponúka výhody vrátane stabilných produktov, jednoduchého čistenia destiláciou a{0}}výrobnej kapacity vo veľkom meradle, pričom plne spĺňa požiadavky priemyselnej hromadnej výroby.

Následne výskumníci vyvinuli viacero nových syntetických ciest na doplnenie existujúceho procesného systému. V roku 1982 výskumná skupina priamo fluórovala pyridín použitím céziumtetrafluórkobaltátu ako fluoračného činidla a získala ho s výťažkom 40 %.

Táto metóda však trpela zjavnými{0}účinkami zväčšenia: výťažnosť prudko klesla, keď objem výroby presiahol 5 gramov, takže nebola vhodná na hromadnú výrobu.

V roku 2004 bola navrhnutá cesta prípravy dehalogenácie. Použitím polychlórpolyfluórpyridínu ako surovín sa cieľová zlúčenina pripravila dehalogenáciou katalyzovanou železom a zinkom.

Napriek tomu táto cesta vytvára zložité zmesi produktov s vysokými nákladmi na separáciu a je vhodná len pre špecializovaný laboratórny výskum. V súčasnosti zostáva hlavnou technológiou priemyselnej výroby metóda výmeny chlóru-fluóru v kombinácii s rafinovanou destiláciou a čistením, pričom sa vyvažuje efektivita výroby a ekonomické náklady.

Nukleofilná substitúcia je jeho najreprezentatívnejšou transformáciou. Uhlíkové miesta v orto a para polohách aromatického kruhu vykazujú extrémne vysokú reaktivitu a môžu byť napadnuté rôznymi nukleofilmi, ako sú alkoholy, amíny a tioly, aby podstúpili substitučné reakcie C-F väzby.

Z tohto dôvodu slúži ako životne dôležitý fluórovaný stavebný prvok v organických prípravkoch. Vzhľadom na elektrónovú-deficienciu jeho aromatického kruhu sa typické elektrofilné substitučné transformácie bežne pozorované v pyridíne takmer nevyskytujú.

Okrem toho má vynikajúcu chemickú stabilitu pri teplote okolia. Jeho väzby C-F sa lámu len za extrémnych podmienok, ako je vysoká teplota a silná redukcia, a zlúčenina sa tiež môže zúčastňovať organických reakcií vrátane kopulácie a cykloadície.

pentafluórpyridín(skrátene PFPy) je kľúčová perfluórovaná heteroaromatická zlúčenina. Jeho objav bol úzko spojený s rýchlym pokrokom chémie organofluóru v polovici-až{2}}konca 20. storočia.

Počas tohto obdobia sa postupne odhalili jedinečné fyzikálne a chemické vlastnosti fluórovaných organických zlúčenín. Výskumníci sa zamerali na prípravu perfluóraromatických systémov, čím položili pevný základ pre ich objav.

V roku 1960 britský výskumný tím vedený Banksom, Ginsbergom a Haszeldinem prvýkrát oznámil úspešnú syntézu a základné charakterizačné údaje. Medzitým Burdonov tím zverejnil relevantné zistenia v rPríroda, čo formálne potvrdzuje existenciu tejto zlúčeniny a vypĺňa medzeru vo výskume derivátov perfluórpyridínu.

Predtým boli štúdie na derivátoch fluóru pyridínu obmedzené na čiastočnú substitúciu fluórom. Príprava plne fluórovaného pyridínu zostala hlavnou výzvou, najmä kvôli zlej kontrolovateľnosti transformácie a nadmernému{1}}produktu spôsobenému silnou elektronegativitou atómov fluóru.

V 50. rokoch 20. storočia prelomy v technológii elektrochemickej fluorácie otvorili nový prístup k výskumu a vývoju perfluórovaných heterocyklických zlúčenín. Výskumníci syntetizovali medziprodukty perfluórpiperidínu prostredníctvom elektrochemickej reakcie medzi pyridínom a bezvodým fluorovodíkom, čím poskytli základné suroviny na jeho prípravu.

V roku 1961 tím Banks ďalej zlepšil výsledky výskumu, systematicky rozpracoval jeho štruktúrne vlastnosti a fyzikálno-chemické vlastnosti a oficiálne definoval jeho chemickú klasifikáciu.

Roky 1964 až 1965 znamenali kritickú fázu pre technologickú modernizáciu výskumu. Tím Chambers a tím Banks postupne optimalizovali proces prípravy a vyvinuli spôsob výmeny chlór-fluóru, čo výrazne zlepšilo čistotu produktu a výťažok.

Tento pokrok jej umožnil prejsť od prípravy v malom-laboratóriu k stabilnej výrobe. V nasledujúcich desaťročiach sa neustále vyvíjalo úsilie o zdokonaľovanie výrobných technológií.

Syntetická cesta s použitím nových fluoračných činidiel sa objavila v roku 1982 av roku 2004 bola vyvinutá metóda dehalogenácie. Tieto inovácie postupne zdokonaľovali syntetický systém, čím sa stal dôležitým výskumným subjektom v chemickom fluóre, farmaceutickom a materiálovom priemysle.