stringtranslate.com

Электрохимическое фторирование

Электрохимическое фторирование ( ECF ) или электрофторирование является основополагающим методом фторорганической химии для получения фторорганических соединений на основе фторуглерода . [1] Общий подход представляет собой применение электросинтеза . Фторированные химические соединения, полученные с помощью ECF, полезны из-за их отличительных сольватационных свойств и относительной инертности связей углерод-фтор . Два пути синтеза ECF коммерциализированы и широко применяются: процесс Саймонса и процесс Phillips Petroleum. Также возможно электрофторирование в различных органических средах. [2] До разработки этих методов фторирование фтором , опасным окислителем , было опасным и расточительным процессом. ECF может быть экономически эффективным, но он также может привести к низким выходам .

Процесс Саймонса

Процесс Саймонса, названный в честь Джозефа Х. Саймонса, включает электролиз раствора органического соединения в растворе фтористого водорода . Отдельную реакцию можно описать как:

Р3С –Н + HF → Р3С F + Н2

В ходе типичного синтеза эта реакция происходит один раз для каждой связи C–H в прекурсоре. Потенциал ячейки поддерживается около 5–6 В. Анод никелирован . Саймонс открыл этот процесс в 1930-х годах в Пенсильванском государственном колледже ( США) при спонсорской поддержке корпорации 3M . [ требуется цитата ] Результаты были опубликованы только после Второй мировой войны, поскольку работа была засекречена из-за ее значимости для производства гексафторида урана . [ требуется цитата ]

В 1949 году Саймонс и его коллеги опубликовали большую статью в журнале Электрохимического общества . [3]

Процесс Саймонса используется для производства перфторированных аминов , эфиров , карбоновых кислот и сульфоновых кислот . Для карбоновых и сульфоновых кислот продуктами являются соответствующие ацилфториды и сульфонилфториды . Метод был адаптирован для лабораторных масштабов приготовления. Два заслуживающих внимания соображения: (i) опасности, связанные с фтористым водородом (растворителем и источником фтора) и (ii) требование безводных условий. [4]

Процесс Филлипс Петролеум

Этот метод похож на процесс Саймонса, но обычно применяется для получения из летучих углеводородов и хлоруглеводородов. [5] В этом процессе электрофторирование проводится на пористых графитовых анодах в расплавленном фториде калия во фтористом водороде. Вид KHF 2 является относительно низкоплавким, хорошим электролитом и эффективным источником фтора. Технология иногда называется «CAVE» (углеродный анод парофазного электрохимического фторирования) и широко использовалась на производственных площадках корпорации 3M . Органическое соединение подается через пористый анод, что приводит к обмену фтора на водород, но не на хлор.

Другие методы

ECF также проводилась в органических средах, используя, например, органические соли фторида и ацетонитрила в качестве растворителя. [2] Типичным источником фторида является (C 2 H 5 ) 3 N :3HF. В некоторых случаях ацетонитрил опускается, а растворителем и электролитом является смесь триэтиламина и HF. Представительными продуктами этого метода являются фторбензол (из бензола) и 1,2-дифторалканы ( из алкенов ). [6]

Ссылки

  1. ^ Г. Зигемунд, В. Швертфегер, А. Фейринг, Б. Смарт, Ф. Бер, Х. Фогель, Б. МакКьюсик «Органические соединения фтора» в «Энциклопедии промышленной химии Ульмана», 2005, Wiley-VCH, Вайнхайм. дои : 10.1002/14356007.a11_349
  2. ^ Фред Г. Дрейксмит «Электрофторирование органических соединений» Темы в Current Chemistry, т. 193, Springer, Берлин-Гейдельберг, 1997.
  3. ^ JH Simons; Harland, WJ (1949). «Электрохимический процесс производства фторуглеродов». Журнал Электрохимического Общества . 95 : 47–66. doi :10.1149/1.2776735.
  4. ^ Лино Конте, ДжанПаоло Гамбаретто (2004). «Электрохимическое фторирование: современное состояние и будущие тенденции». Журнал химии фтора . 125 (2): 139–144. doi :10.1016/j.jfluchem.2003.07.002.
  5. ^ Alsmeyer, YW; Childs, WV; Flynn, RM; Moore, GGI; Smeltzer, JC (1994). «Фторорганическая химия: принципы и коммерческое применение». В RE Banks; BE Smart; JC Tatlow (ред.). Фторорганическая химия . Бостон, Массачусетс: Springer. стр. 121–143. doi :10.1007/978-1-4899-1202-2_5.
  6. ^ Doobary, S.; Sedikides, AT; Caldora, HP; Poole, DL; Lennox, AJJ (2019-11-07). «Электрохимическое вицинальное дифторирование алкенов: масштабируемое и поддающееся использованию субстратов, богатых электронами». Angewandte Chemie International Edition . 59 (3): 1155–1160. doi : 10.1002/anie.201912119 . PMC 6973232. PMID  31697872 .