间硝基三氟甲苯
[CAS 98-46-4]

基本信息

• 产品分类: 有机原料 >> 有机氟化合物 >> 氟甲苯系列
• 产品名称: 间硝基三氟甲苯
• 英文名: 3-Nitrobenzotrifluoride
• 别名: 1-Nitro-3-(trifluoromethyl)benzene; 3-Nitro-alpha,alpha,alpha-trifluorotoluene; alpha,alpha,alpha-Trifluoro-3-nitrotoluene
• 分子式: C₇H₄F₃NO₂
• 分子量: 191.11
• CAS 登录号: 98-46-4
• EC 号码: 202-670-1
• 分子行输入简码SMILES: C1=CC(=CC(=C1)[N+](=O)[O-])C(F)(F)F

物理化学性质

• 密度: 1.4±0.1 g/cm³ 计算值^*, 1.436 g/mL (实验值)
• 熔点: -5 °C (实验值)
• 沸点: 202.8 °C 760 mmHg (计算值)^*, 201 - 205 °C (实验值)
• 闪点: 87.8 °C (计算值)^*, 87 °C (实验值)
• 溶解度: 水: 0.4 g/L (20 °C) (实验值)
• 折射率: 1.473 (计算值)^*, 1.472 (实验值)

^* 使用计算机软件 Advanced Chemistry Development (ACD/Labs) Software.

安全数据

• 危险品标志: GHS06;GHS07 危险
• 危害标签: H302-H315-H319-H330-H335
• 防护标签: P260-P261-P264-P264+P265-P270-P271-P280-P284-P301+P317-P302+P352-P304+P340-P305+P351+P338-P316-P319-P320-P321-P330-P332+P317-P337+P317-P362+P364-P403+P233-P405-P501

危害分类

危害	分类	类别码	危害标签
眼刺激	Eye Irrit.	2	H319
皮肤刺激	Skin Irrit.	2	H315
急性毒性	Acute Tox.	4	H302
急性毒性	Acute Tox.	2	H330
特定目标器官毒性—单次接触	STOT SE	3	H335
急性毒性	Acute Tox.	3	H331
急性毒性	Acute Tox.	3	H311
急性毒性	Acute Tox.	3	H301

• 危险品运输编号: UN 2306

chemBlink 化学品故事

3-硝基三氟甲苯（CAS 98-46-4）是一种含氟芳香族硝基化合物，主要作为有机合成中间体使用，也可以称为 1-硝基-3-(三氟甲基)苯。其分子式为 C₇H₄F₃NO₂，分子量为 191.11。它的苯环上同时含有一个硝基和一个三氟甲基，两者处于间位。

这两个取代基在有机合成中承担完全不同的任务。

硝基是一个可以进一步改变的官能团。

三氟甲基则可以在许多反应中继续保留。

最重要的一种变化，就是把硝基还原成氨基：

Ar-NO₂

→

Ar-NH₂

对于 3-硝基三氟甲苯来说，这个反应可以得到 3-三氟甲基苯胺。

在这个过程中，硝基发生了很大的化学变化，但是芳香环上的 CF₃ 基团仍然留在原来的位置。

这种反应很好地展示了有机合成中的一个基本思想：

同一个分子中的不同官能团，可以承担不同任务。

一个负责改变。

另一个负责保留。

硝基特别适合承担这种“先存在、后改变”的角色。芳香族硝基化合物可以通过成熟的硝化等方法获得，而把硝基还原以后形成的芳香胺，又可以参加大量新的反应。

氨基可以进一步形成酰胺、脲、磺酰胺、氨基甲酸酯以及其他含氮结构，也可以经过重氮化转变成许多不同的芳香族衍生物。

因此，从硝基到氨基的变化，实际上相当于打开了一个新的合成接口。

三氟甲基的作用不同。

它由一个碳连接三个氟原子，是一个强吸电子基团，在药物化学和农用化学品研究中经常用于改变分子的电子性质、亲脂性、代谢行为以及与其他分子的相互作用。

但是，三氟甲基的具体作用必须根据整个最终分子的结构判断。

不能因为一种中间体含有 CF₃，就把某种特定药理或农用活性归给它。

3-硝基三氟甲苯有明确依据的主要价值，是它能够提供一个三氟甲基位置已经确定的芳香骨架，并进一步转变成用途广泛的含氟芳香胺。

这种看起来很传统的硝基还原反应，近年来又出现了一个很现代的故事。

芳香硝基化合物还原成芳香胺，是工业有机化学中历史很长的一类反应。

传统方法可以使用氢气和金属催化剂，也可以使用各种化学还原剂。

但是，研究人员现在正在探索另一种办法：

直接使用电。

2023 年公开、随后正式发表于《有机过程研究与开发》的一项研究，专门开发了硝基三氟甲苯类化合物的可放大电化学还原方法。

研究人员不是依靠传统的化学还原剂提供还原能力，而是让底物在阴极得到电子。

反应在硫酸和甲醇组成的介质中进行。

硝基被还原以后，生成的三氟甲基苯胺与硫酸形成相应的硫酸氢盐。

这个成盐过程还有一个实际好处。

产物能够从反应体系中析出，从而有利于后续分离处理。

研究人员首先在间歇式电解装置中研究这个反应，然后进一步把它转移到连续流电解体系。

在普通间歇反应中，所有反应物通常放在同一个容器里，经过一定时间以后再取出产品。

连续流反应则不同。

反应液不断流过反应器，在流动过程中经过电极并完成反应。

这种方式在电极表面积利用、传质、传热、过程控制以及放大生产方面可能具有优势。

而能否真正放大，恰恰是现代有机电合成面临的一个重要问题。

在实验室里，用电完成几毫克或者几百毫克化合物的转化并不罕见。

真正困难的是：

这种方法能不能制造几十克、几百克，甚至更多？

这项研究就是针对这个问题进行的。

研究人员成功把硝基三氟甲苯类化合物的电化学还原扩大到几十克以上。

在连续流电解实验中，一次运行得到的目标三氟甲基苯胺硫酸氢盐最高达到 107 克。

这已经不再是只能用分析仪器观察到的微量实验。

它开始接近真正具有工艺意义的规模。

研究也并不限于一个底物。

共有八种不同的三氟甲基硝基苯在间歇实验中成功进行还原，其中六种又进一步应用于连续流条件。

这个研究使一个非常传统的有机反应出现了新的理解方式。

从分子结构上看，发生的变化仍然非常简单：

NO₂ → NH₂

改变的是电子从哪里来。

传统还原反应通常会问：

应该加入什么还原剂？

电化学则提供了另一种思路：

能不能直接从电极获得电子？

当然，使用电并不意味着一个反应自动就变得更加环保或者更加适合工业生产。

真正评价一种电化学工艺，还必须考虑电力来源、电极材料、溶剂、电解质、能源效率、设备设计、产品分离以及整个生产规模。

但是，这项百克级连续流研究至少证明，有机电合成并不一定只能停留在小型实验室装置中。

3-硝基三氟甲苯因此也很好地说明了一个普通化学中间体为什么能够具有长期价值。

它的硝基代表一个准备改变的结构。

经过还原以后，硝基消失，氨基出现，分子获得一整套新的反应能力。

三氟甲基则代表需要保存的结构信息。

它已经位于芳香环的确定位置，并可以随着这个骨架继续进入后面的复杂分子。

一个部分改变。

一个部分留下。

而在现代版本的反应中，推动这种改变所需要的电子可以直接来自电极。

于是，一个结构非常简单的含氟硝基苯，把传统芳香族官能团转化、含氟结构单元化学以及现代连续流电合成连接在了一起。

References

1. NIST Chemistry WebBook. Benzene, 1-nitro-3-(trifluoromethyl)-, CAS 98-46-4.

2. PubChem. m-(Trifluoromethyl)nitrobenzene, CID 7386. CAS 98-46-4.

3. Kisukuri, C. M.; Seidler, J.; Gärtner, T.; Rohrmann, D. F.; Waldvogel, S. R. (2024). "Scalable Electrochemical Reduction of Nitrobenzotrifluorides to 3-Trifluoromethylanilines." Organic Process Research & Development, 28, 1474-1485.

4. TCI. 3-Nitrobenzotrifluoride, CAS 98-46-4.

5. 有关三氟甲基苯胺作为药物及农用化学品合成中间体的公开研究。

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