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氟化劑

鎖定
用於含氟化合物合成的氟化劑大致可分為以F-形式進行氟化的親核型氟化劑和以F+的形式進行氟化的親電型氟化劑兩種 [1] 
中文名
氟化劑
外文名
fluorinating agent [2] 
分    類
親核型氟化劑 親電型氟化劑

氟化劑簡介

氟化劑是氟材料及其相關衍生物,品種很多,涵蓋了氣態,液態及固態含氟試劑。常見的氟化劑有F2,HF,MFx(M代表金屬),PTFE,FAR,NSFI及DFI等。由於氟原子特有的性能,在醫藥,農藥,電解液等多個領域中含氟化合物的合成技術越來越受關注。

氟化劑用途

用於在分子或晶體中引入氟元素,且氟以化學鍵的形式穩定存在。如,C-F鍵的形成:
芳環上的氟化反應可由鹵素交換反應 (Halex反應),重氮氟化反應 (Balz-Schiermann)等實現,形成C-F鍵;親電氟化劑同樣能夠形成C-F鍵,如常見的氟化石墨,氟化碳的製備;另外還有直接氟化反應,直接氟化是用溶劑溶解基質,通入氟化氫氣體進行氣-液相反應,此時使碳-氫結合變為碳-氟結
合,其多為放熱反應,反應時必須進行降温。

氟化劑分類

親電子的氟化劑,其中的氣態氟化劑是極性溶劑中最簡單的氟化劑,由於強的反應活性,故通常用氮氣等惰性氣體稀釋。具有氧-氟結構的化合物也是一類氟化劑,也被廣泛應用,以ROF通式表示。這些化合物可由對應的醇、酸經與氟化氫反應制取。較之氟化氫,他們是較為温和的親電子氟化劑。實驗室中使用最容易購得的氟化劑,是具有氮-氟結構的化合物。此外,還有氦氣等惰性氣體使用氟元素生成的氟化物XeF(二氟化氦)。氟化氫是最廉價的親電氟化劑,由於其會引起激烈的反應,需要抑制它的反應性,用氮氣稀釋到體積分數百分之幾到10%,或20%。另外,由於溶劑中氟分子極性分離後可能作為溶解氟化氫的溶劑,因溶解度不同並必須對氟原子使用無活性、不影響反應的溶劑,其要有高吸電子能力,如可用蟻酸、濃硫酸等。

氟化劑貯存

五氟化碘應儲存於陰涼、乾燥通風倉內,倉內温度不應超過30℃,應遠離火種、熱源。防止陽光直射。應與酸類液體、含水物品、有機物或可燃物等分開儲運。

氟化劑運輸

搬運時須輕裝輕卸,防止鋼瓶及附件破損。遠離火種、熱源。防止陽光直射。應與酸類液體、含水物品、有機物或可燃物等分開儲運。

氟化劑安全防護

鋼瓶與用氣系統之間應設逆止閥和放空閥以防倒吸入鋼瓶中產生激烈反應。當鋼瓶閥門發生泄露時,人員應迅速撤離泄露污染區並處於上風位置,用砂石吸收送到空曠地方,慢慢傾入大量水中,經分解稀釋後的污水放入廢水系統。對污染區進行隔離,限制無關人員出入。應急處理人員應佩帶自給正壓式呼吸器,穿防毒工作服。處理故障,首先應切斷泄露源,合理通風,加速擴散。並對該漏氣容器進行處理,經檢驗合格後才能使用。

氟化劑氟化氙

氟化氙分三種:二氟化氙四氟化氙六氟化氙。他們均為無色晶體,其中二氟化氙熔點為129℃,四氟化氙為113℃,六氟化氙為89℃。XeF2在鹼溶液中易被還原成Xe。XeF4則在水中岐化為XeO3+Xe。XeF6則水解成XeO3。氟化氙能被氫氣還原為Xe。XeF2能將Cl-變為Cl2,BrO3-變為BrO4-。都可以用氙和氟直接化合生成,也可做氟化劑。
易昇華,前二者氣態無色,後者黃色。化學活潑性、氧化性和氟化性依次遞增。如XeF2和XeF4不和SiO2反應,而XeF6最終反應生成XeO3。XeF2可用作有機物的氟化劑,選擇性較好,產率較高。XeF4及XeF6和某些有機物接觸會引起燃燒或爆炸。改性的XeF6為有前途的氟化劑。XeF2可用作氧化鈾的氟化劑,以分離235U。用生成氟化氙除去核反應堆裂變產物放射性氙的小型試驗已獲成功。用135XeF4作核反應堆的減速劑正在試驗。控制不同的温度,壓力等條件,可由氙和氟直接反應制得上述三種氟化氙。還可通過放電、輻射、光化學反應等製備。
參考資料
  • 1.    氟化劑的研究進展  .CNKI[引用日期2014-04-14]
  • 2.    Ghimbeu C, Guérin K, Dubois M, et al. Insights on the Reactivity of Ordered Porous Carbons Exposed to Different Fluorinating Agents and Conditions [J]. Carbon, 2015, 84: 567-83.