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【背景及概述】[1][2]
有机氟化合物,是有机化合物分子中的氢被氟取代。如果化合物分子中所有氢都被氟取代,则称为全氟有机化合物,部分取代的称为单氟或多氟有机化合物。它们大致可分为三类。①氟氯代烷,主要用于制冷剂和气雾剂。②全氟烃类和全氟醚、酸、叔胺,其中全氟烷烃具有高度的化学稳定性。如全氟庚烷是具有耐氧化剂、耐高温的润滑油;全氟烯烃如四氟乙烯是聚四氟乙烯的单体;全氟萘烷和全氟叔胺等饱和有机化合物经乳化而成的白色乳液(称为白色血液),作为血液的代用品用于临床获得成功。③含氟高聚物具有优良的耐高温、低温,耐化学腐蚀等优良性能。如俗称塑料王的聚四氟乙烯,由偏氟乙烯和全氟丙烯共聚而成的全氟橡胶(称维通橡胶)等,广泛用于国防、航天、石油、化工、机械等部门,如登月服的防火涂层,耐腐蚀管道、容器,服装,耐磨轴瓦、公路铁路桥梁滑动衬垫,密封垫等。
全氟庚烷CAS 335-57-9,分子式C7F16,分子量88.04900,密度,沸点82-84°C(lit.),折射率n20/D 1.3(lit.)),闪点80-82°C。如果吸入全氟庚烷,请将患者移到新鲜空气处;如果皮肤接触,应脱去污染的衣着,用肥皂水和清水彻底冲洗皮肤,如有不适感,就医;如果眼晴接触,应分开眼睑,用流动清水或生理盐水冲洗,并立即就医;如果食入,立即漱口,禁止催吐,应立即就医。对保护施救者的忠告如下:将患者转移到安全的场所,咨询医生,如果条件允许请出示此化学品安全技术说明书给到现场的医生看。若泄露,小量泄漏尽可能将泄漏液体收集在可密闭的容器中,用沙土、活性炭或其它惰性材料吸收,并转移至安全场所,禁止冲入下水道;若大量泄漏,构筑围堤或挖坑收容,封闭排水管道,用泡沫覆盖,抑制蒸发,用防爆泵转移至槽车或专用收集器内,回收或运至废物处理场所处置。
【应用】[2][3]
由于氟是电负性最大的元素,因此,氟原子的引入使全氟庚烷具有独特的物理性质、化学性质和生理活性,使全氟有机化合物具有了化学稳定性、表面活性和优良的耐温性能等特点。因而在许多尖端技术和重大工业项目及医药、农药等行业中,都对全氟化合物进行了广泛而深入的研究和应用。全氟庚烷可用作有机溶剂参与化学合成反应,还可用于制备防水处理液等。其应用举例如下:
一种布料防水处理液,其包括以下重量的组分:氟碳化合物20~25份,凡士林15~30份,聚乙烯醚15~28份,硬脂酸10~17份,交联剂6~8份,超纯水70~120份;本发明的处理液在布料上形成透气膜,水珠在透气膜上由于水珠表面张力的作用,就不能顺利脱离水珠渗透到另一侧,也就是防止了水的渗透发生,使透汽膜有了防水的功能;本发明针对湿处理工艺带来的环境问题,以全氟庚烷、八氟环丁烷、1,1,1,3,3,3-六氟-2-丙醇和2,2,2-三氟乙醇等氟碳化合物对布料进行处理,避免采用氯化钠、氢氧化钾等一类的有毒有害物质,在环保无害的基础上处理后的布料保证拒水拒油性能。
【制备】[1]
方法1:在一个装有0.75英寸×2英尺真空夹套蒸馏柱的1 L蒸馏瓶中,加入已经水洗过的正庚烷电解氟化后的粗品520 g。加热回流后,保持反应30min。然后,在常压下进行蒸馏。用气液色谱分析,得知馏分中含有39%的C7 F16 ,26%的C7H16和35%的其他物质。即采用由电化学氟化法得到的电解产物中含有39%的全氟正庚烷。
方法2:在250 mL的铬镍合金制的高压釜中,加入由C2 F4 和IC2F4I聚合后产生的I(C2F4 )2 I53 g,再加入80 g的C3F6 。然后,在200 ℃下搅拌并反应16 h。
随着反应的进行,压力一直增大到50个大气压(绝压)后,又逐渐降到40个大气压(绝压)。反应结束后冷却,待C3F6 排净后,得到63 g粗品。该粗品再用硫代硫酸钠的稀溶液洗涤。然后,有机层在1托压力下精馏,回流比4∶1。收集到的馏分中,有26.5 g未反应的原料I(C2F4 )I、28.5 g的A馏分及7g的B馏分(沸点分别是42 ℃和72 ℃)。然后,在收集的A馏分中再通入用氮气稀释的氟气,进行氟化,得到全氟庚烷。用气相色谱及F-NMR(CFCl3 )分析后可知:A馏分、B馏分结构式及上述反应式如下:
【主要参考资料】
[1] 实用有机化学辞典
[2] 钱怡清.一种布料防水处理液. CN201310652172.2,申请日2013-12-05
[3] 张喜军, 尹丽华, 张勇. 全氟烷烃制备方法的探讨与应用[J]. 有机氟工业, 2010 (3): 40-42.