ximia.org - сайт о химии для химиков
РАЗДЕЛЫ САЙТА
Разная химия
Неорганическая
Органическая
Биологическая
Наглядная биохимия
Токсикологическая

База знаний
Химическая энциклопедия
Справочник по веществам
Таблица Д.И. Менделеева
Гетероциклические соед.
Теплотехника
Углеводы

Партнёры по химии
Всё об Алхимии

Химия в жизни
Каталог предприятий

Дополнительно
Лекарственные средства Фармацевтический справ.
 
Всё о Химии - Ximia.org

ФТОРИРОВАНИЕ


Алфавитный указатель: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я


ФТОРИРОВАНИЕ. 1) Введение атома фтора в молекулу хим. соединений. Ф. орг. соединений осуществляют прямым (заместительным) фторированием либо присоединением F2, HF или др. неорг. фторидов по кратным связям.

Прямое Ф.- сильно экзотермич. процесс, поэтому проведение его требует особых приемов для отвода тепла, чтобы предотвратить деструкцию связей С —С. Один из таких приемов - проведение р-ции при низких т-рах в условиях сильного разбавления: фтор разбавляют инертными газами, а фгорир. соед.- инертными по отношению к фтору орг. р-рителями. Кроме F2 используют фториды металлов, напр.:

5040-1.jpg

Для синтеза хладонов применяют жидко- и газофазное Ф. хлор- или бромпарафинов фтором в присут. неорг. фторидов.

В качестве агента Ф. в р-циях обмена галогена на фтор, а также в р-циях окислит. Ф. кратных связей в полигалогенир. алкенах используют SbF3 (р-ция С в ар т с а). Иод и бром обмениваются легче, чем хлор. В случае полигалогенпроиз-водных полное перегалогенирование невозможно, т.к. по мере увеличения числа атомов F в молекуле дальнейшее Ф. затруднено из-за стерич. факторов, напр.:

5040-2.jpg

Особенно легко замещается атом Cl, сопряженный с кратной связью, а также Cl в хлорангидридах к-т. Р-ция Свартса -пром. способ получения (фторир. соед.

Часто для заместительного Ф. используют газообразный безводный HF в присут. галогенидов Sb, Sn и др. при 70-150 0C и 0,6-2,5 МПа либо в присут. катализатора (AlF3, CrF3 и др.) при нагревании, напр.:

5040-3.jpg

Эффективными реагентами для замещения водорода на фтор в ароматич. системах служат гипофториты RFOF (RF -перфторир. орг. радикал):

5040-4.jpg

Гипофториты присоединяются также по двойной связи оле-финов, образуя фторалкоксипроизводные и фтортеломеры, напр.:

5040-5.jpg

В пром. орг. синтезе широко применяют электрохим. Ф. Процесс осуществляют в электролитич. ванне, содержащей безводный HF, на Ni-аноде при 5-6 В (р-ция Саймонса). Метод наиб, удобен для Ф. низкомол. соед. вследствие меньшей деструкции фгорир. молекулы, а также для Ф. соед., содержащих функциональные группы (амины, карбо-новые к-ты и др.), напр.:

5040-6.jpg

Преимущество электрохим. Ф.- простота аппаратуры и дешевый источник фтора.

Соед., содержащие карбонильную группу, фторируются SF4 в присут. HF, BF3; р-ция происходит через промежут. образование реакционноспособного иона SF+3, напр.:

5040-7.jpg

Для Ф. галогенсодержащих орг. соед. применяют галоген-фториды, напр.:

5040-8.jpg

Ф. ароматич. соед. осуществляют чаще всего через диазо-ниевые соли по Шимана реакции. Для получения перфторир. ароматич. соед. можно использовать действие KF в апротон-ном р-рителе или без него при повышенной т-ре на другие галогенароматич. соединения; этим методом можно получить целую гамму полифторпроизводных, напр.:

5040-9.jpg

Ф. орг. соед. используют для синтеза хладонов, заменителей крови, фторолефинов - мономеров для получения термостойких и химически стойких полимеров и др.


===
Исп. литература для статьи «ФТОРИРОВАНИЕ»:
Фтор и его соединения, под ред. Дж. Саймонса, пер. с англ., т. 1-2, M., 1953-56; Шеппард У., Шартс К, Органическая химия фтора, пер. с англ., M., 1972; ИсикаваН., Кобаяси E., Фтор. Химия и применение, пер. с япон., M., 1982; Новые фторирующие реагенты в органическом синтезе, Новосиб., 1987; Промышленные фторорганические продукты. Справочник, Л., 1990. Б.Н. Максимов.

Фторирование неорг. соед. может осуществляться водными ("мокрыми") и неводными (термич., "сухими") методами. Реагентами для Ф. водными методами служат фтористоводородная к-та, кремнефтористоводородная к-та, р-ры NH4F, NH4HF2, реже - р-ры других фторидов металлов либо смеси CaF2, NaF, NH4HF2 с H2SO4 или др. к-тами. Таким путем получают чаще всего малорастворимые фториды (AlF3, UF4, ZrF4, CaF2, NaF) или фторометаллаты (Na3AlF4, Na2SiF6, K2TaF6). Из-за необходимости фильтрования, сушки, а для хорошо раств. фторидов и фторометаллатов - выпаривания выход продуктов низкий. Фториды, получаемые из водных р-ров, как правило, имеют меньший размер частиц, меньшую насыпную плотность и более высокую степень чистоты, чем получаемые неводными методами. Водными методами не м. б. получены фториды, склонные к гидролизу и обладающие сильными окислит. св-вами.

Ф. неводными методами осуществляют с помощью газообразных (F2, HF, галогенфгориды, NF3, CF4, хладоны, SF6), жидких (HF, HSO3F, галогенфториды, р-ры NOF, NO2F и др. фторидов в HF, расплавы KHF2, KH2F3, NH4HF2) или твердых (NaF, CoF3, MnF4, Na2SiF6, K2SiF6) в-в.

Газообразные фторирующие агенты активируют с помощью УФ или ИК облучения (напр., лазерохим. активация SF6), катализа (введение в зону р-ции твердых, реже газообразных катализаторов либо термокаталитич. генерирование атомного F) или разл. видов электрич. разряда (напр., разложение и ионизация CF4 или хладонов в плазме). Нек-рые р-ции проводят под давлением, р-ции с участием ионизир. и атомизир. газов - в вакууме, отдельные процессы с участием F2- в режиме горения, напр, при получении UF6, SF6, XeF6 и др.

При газофазном Ф. фторируемые соед. м. б. в виде р-ра в нелетучих инертных р-рителях (жидкий HF при низких т-рах, фторир. углеводороды) либо расплава (эвтектич. смесь LiF -NaF-KF).

Жидкие среды используют для электрохим. Ф., напр, электролизом расплава NH4HF2 получают NF3.

Неводные методы позволяют получать любые фториды и гидроксифториды, в т. ч. летучие, легко гидролизующиеся и обладающие окислит. действием.

Ф. происходит, как правило, постадийно с образованием сначала низших, затем высших фторидов. На промежут. стадии Ф. оксидов могут образовываться оксифториды, а при Ф. смесей в-в - фторометаллаты.

Ф. применяют в металлургии для получения фторидов редких и нек-рых цветных металлов; для получения компонентов керамики, стекол, ситаллов и др. Ф. вместе с процессами пирогидролиза фторидов входит в прир. цикл фтора.

2) Искусственное обогащение питьевой воды, а также зубных паст и пищ. продуктов соед. фтора с целью регулирования его содержания в организме человека. Суточная доза фторид-иона для человека составляет 0,5-1,0 мг. Дефицит его ухудшает кроветворение, ослабляет защитные функции организма, вызывает заболевание кариесом. Избыток фторид-иона приводит к патологич. изменениям зубов и костей скелета, органов кроветворения, нервной и др. систем.

Ф.- одна из операций, применяемых при подготовке питьевой воды. Проводят на станциях водоочистки (при условии, что исходная концентрация фторид-иона менее 0,5 мг/л) путем р-рения небольших кол-в Na2SiF6 или NaF. Природные воды, напротив, подвергают обесфториванию. Для предотвращения кариеса фториды (SnF2, NaF и др.) вводят в качестве добавки в зубные пасты. В последнее время целесообразность Ф. воды ставится под сомнение.


===
Исп. литература для статьи «ФТОРИРОВАНИЕ»:
Руководство по неорганическому синтезу, под ред. Г. Брауэра, пер. с нем., т. 1, M., 1985; Раков Э.Г., Химия и технология неорганических фторидов, M., 1990. Э.Г. Раков.

Страница «ФТОРИРОВАНИЕ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.

 

Всё о Химии для учеников, учителей, студентов и просто химиков