Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Поиск репетиторов
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий


ФТОРИРОВАНИЕ

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

Прямое фторирование- 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 фторирование хлор- или бромпарафинов фтором в присут. неорг. фторидов.

В качестве агента фторирования в р-циях обмена галогена на фтор, а также в р-циях окислит. Фторирование 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 фторирование 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 фторирования 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. фторирование. Процесс осуществляют в электролитич. ванне, содержащей безводный HF, на Ni-аноде при 5-6 В (р-ция Саймонса). Метод наиб, удобен для фторирования низкомол. соед. вследствие меньшей деструкции фгорир. молекулы, а также для фторирования соед., содержащих функциональные группы (амины, карбо-новые к-ты и др.), напр.:

5040-6.jpg

Преимущество электрохим. фторирования- 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 фторирования галогенсодержащих орг. соед. применяют галоген-фториды, напр.:

5040-8.jpg

Фторирование 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

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

Лит.: 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 фторирования 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.

Фторирование 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 фторировании 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. Фторирование, напр, электролизом расплава NH4HF2 получают NF3.

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

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

Фторирование применяют в металлургии для получения фторидов редких и нек-рых цветных металлов; для получения компонентов керамики, стекол, ситаллов и др. Фторирование 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.

Фторирование- 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 фторирования воды ставится под сомнение.

Лит,: 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.


     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн