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