有机氟化物
0710773-有机氟化物的性质及其应用-陆佳伟
有机氟化物独特性质及其应用近年来有机氟化学研究领域的发展非常迅猛，而含氟化合物几乎深入到我们日常生活的各个方面。
有机物中的氟元素神奇地赋予了该物质独特的性质，从而一些有机物有了氟元素的帮助下展现出了独特的化学魅力。
日常生活中有许多东西都离不开有机氟化物，以前的冰箱、灭火剂常用的氯氟烷到现在的润滑剂、液晶显示器、医用药物、农用化学药品等。
有了氟元素的帮忙，有机物的用途范围也变得更加广泛。
氟是一个特殊的元素，对于自然界生物圈而言，有机氟化物几乎完全是外来的。
各种生物过程完全不依赖于氟元素的代谢，但从另一个方面而言，现在许多的药物或农用化学品又至少含有一个氟原子，它们因此而有着特别的功能。
尽管氟是所有元素中最活泼的，但有些有机氟化物就如同惰性气体那样稳定的。
有机氟化物的独特性质：要介绍有机氟化物的性质，首先介绍最简单的有机氟化物——全氟碳烷，它是一种非极性溶剂。
一般情况下，直链烷烃是线性锯齿形构型。
相反全氟碳烷具有螺旋形构型，由于连接于碳链1，3-位的氟原子之间的电子及立体排斥，直链烷烃的碳链具有一定柔性而全氟碳烷的碳链是刚性的棒状分子结构，这一性质是由于1，3-位上两个CF2基团的排斥张力导致的。
由于全氟烷烃低的可极化性造成与其它碳氢溶剂的混合性很差，因此就产生了第三相，即相对于有机相和水相的氟相。
固体全氟碳烷的表面具有最低的表面能，聚四氟乙烯的表面能为18.5达因/厘米，这种材料的低摩擦和不粘性能被用于特夫隆不粘锅等其他一些用具。
这一性质与含氟量直接相关。
【1】低表面能的形成可以确定是由于氟原子紧密覆盖的表面所致，因此所有材料中观察到的具有最低表面能的是氟化石墨（C2F）n和（CF）n，它的表面能仅6达因/厘米【2】。
当一个全氟碳链上联结一个亲水基团时就得到一个含氟表面活性剂，它可以将水的表面张力从72达因/厘米降低到15~20达因/厘米。
而类似的碳表面活性剂仅能降低到25~35达因/厘米。
有机氟化物对环境的影响是由于全氟烷烃和氯氟烷烃特别的化学稳定性导致的，迄今为止CFC已经被逐步停止使用，它们的替代物也在被开发，目前包括如下几种：氢氟碳烷HFC，氢氯氟碳烷烃和部分氟化的醚等。
氢氟酸 密度
氢氟酸密度
氢氟酸的研究情况
氢氟酸，也称为氟酸，是有机化合物和无机化合物中最常见的一种氟化物。
它由一个氢原
子和一个氟原子以及一个羧基组成，化学式为HF，分子量为20.0061 g/mol。
它是一种白
色固体，可在常温下溶解于水中，有时也可溶于有机溶剂。
氢氟酸具有显著的物理性质，其密度为1.20 g/cm3，沸点为19.3 °C，熔点为-92.3 °C。
在室温下，它具有非常高的溶解度，每千克水可溶解大约488克氢氟酸，因此它可用作能
量工具、碱源以及润滑剂。
氢氟酸也具有高活性及强腐蚀性，可以与金属及其它化学物质发生反应，常见的化学反应
有氢氟酸与碳酸反应，构成酸-歧氟化物；氢氟酸与硅酸反应，形成混合氟化物SiF4-H2O 等。
氢氟酸经常用于实验室的各种制备实验，用来制备其他有机化合物，也可以用作溶剂，如
醇和醚类。
此外，它还可用作碱源，用于清洗金属表面，抗菌剂，也可以用来製作烟草碱，染料等。
另外，氢氟酸也可以在手术中用作切割剂，用于切开组织或病毒，从而分解受损组织；以
及运输药物，如离子交换技术，利用氢氟酸溶液，可以在肿瘤细胞中分散抗癌药物。
在这些应用中，使用的氢氟酸必须采取安全措施，以防止生物损害。
因此，氢氟酸是一种重要的无机氟化物，具有多种丰富的应用，但也要采取安全措施以保
护人们的健康与安全。
氟化物的危害有哪些-
氟化物的危害有哪些?氟化物指含负价氟的有机或无机化合物，是常见的大气污染物之一，具有无色、有刺激性、腐蚀性和毒性的特征。
单独的氟元素是一种生命元素，但如果过量的话就可能会造成氟中毒，对人体的危害很大。
那么，氟化物究竟是什么?氟化物的危害有哪些?氟化物与其他卤素类似，氟生成单负阴离子(氟离子F?)。
氟可与除He、Ne和Ar外的所有元素形成二元化合物。
从致命毒素沙林到药品依法韦仑，从难熔的氟化钙到反应性很强的四氟化硫都属于氟化物的范畴。
氟化物主要是氟化氢，是常见的大气污染物之一，是无色有刺激性的气体，对空气的相对密度为0.713，易溶于水。
氟化氢的水溶液称氢氟酸，是无色的液体，有强烈的腐蚀性和毒性。
氟化氢对人体的危害比二氧化硫约大20倍，空气中氟化物含量超过1mg/m3时，就会对人的眼睛、皮肤和呼吸器官产生直接危害;对植物的影响比二氧化硫大10一100倍，当大气中氟化物含量达45—90mg/m3时，植物的叶组织就会坏死，牲畜饮用含氟高的水和饲料，会引起慢性中毒。
据报道，氟化氢质量浓度为0.03一0.06mg/m3时，发现儿童氟斑牙、尿氟量较对照区高1—2倍;在2mg/m3，甚至质量浓度在1mg/m3时，也可引起慢性氟中毒;长期饮用含氟超过1.5mg/L的水，可产生氟骨症。
一般认为饮用水中含氟量以0.5—1mg/L为宜。
氟化物对人体危害，主要使骨骼受害，表现肢体活动障碍，重者骨质疏散或变形，易于自发性骨折。
其次是牙齿脆弱，出现斑点、损害皮肤，出现疼痛、湿疹及各种皮炎。
氟化氢对呼吸器官有刺激作用，引起鼻炎、气管炎，使肺部纤维组织增生。
事实上，氟化物是一种毒药。
这也是含氟牙膏会出现这种令人恐惧标识的原因所在。
氟化物是一种比砷毒性小的物质，但毕竟存在危险。
但由于氟化物被认为有益牙齿健康，西方发达国家的生产商迅速占据了有利地位。
他们游说当局将这种毒药列为有助于治疗牙科疾病的药物类别。
后来，美国铝业公司的研究人员还建议将氟化物添加到供水系统中帮助减少蛀牙。
有机氟化物的电化学合成
大 学 化 学Univ. Chem. 2021, 36 (12), 2102001 (1 of 21)收稿：2021-02-01；录用：2021-03-29；网络发表：2021-05-06†共同第一作者*通讯作者，Email:**********.cn•未来化学家• doi: 10.3866/PKU.DXHX202102001 有机氟化物的电化学合成张子杭†，李思哲†，阚立言†，温俊†，卞江*北京大学化学与分子工程学院，北京 100871摘要：有机氟化物在很多领域(尤其是药物方面)有着广泛的应用，但鉴于氟的特殊反应性，氟原子的引入一直是有机化学中的难题。
而有机电化学合成作为近年来新兴的合成手段，大大拓宽了有机反应的界限，使得更多绿色简易的氟化方法被开发了出来。
本文就将集中列举这些有机电化学方法氟化的实例，并探讨电化学方法对于氟化学这一领域可能的推动作用。
关键词：有机电化学；氟化学；有机合成；方法学中图分类号：G64；O6Electrosynthesis of Organic FluoridesZihang Zhang †, Sizhe Li †, Liyan Kan †, Jun Wen †, Jiang Bian *College of Chemistry and Molecular Engineering, Peking University, Beijing 100871, China.Abstract: Organic fluorides have been widely applied in various spheres, especially in the medical field. However, due to the distinctive reactivity of fluorine, the introduction of fluorine atom has always been a problem in organic chemistry. As a novel synthetic method developed in recent years, organic electrochemical synthesis has greatly expanded the boundaries of organic reactions, which have enabled the development of many efficient and eco-friendly fluorination methods. In this paper, we will focus on these examples of electro-chemical fluorination, and discuss the possible role of electrochemical methods in the field of fluoro-chemistry.Key Words: Electro-organic chemistry; Fluorochemistry; Organic synthesis; Methodology自20世纪四五十年代以来，有机物的电化学氟化作为一种更为高效绿色的氟化手段得到了长足的发展。
有机氟化物含量
有机氟化物含量有机氟化物是一类含有碳氟键的有机化合物。
它们在许多领域都有广泛的应用，包括医药、农业、化工等。
有机氟化物的含量是指在某种样品或物质中所含有机氟化合物的数量。
这个数量通常以质量分数或体积分数的形式表示。
有机氟化物的含量可以通过多种方法进行测定。
常用的方法包括高效液相色谱法（HPLC）、气相色谱法（GC）和质谱法（MS）等。
这些方法可以对样品中的有机氟化物进行定量分析，从而得到其含量信息。
在许多工业生产过程中，有机氟化物的含量是一个重要的参数。
它可以影响产品的质量和性能。
因此，对有机氟化物含量进行准确的测定和控制是非常重要的。
一些行业标准和法规也对有机氟化物含量进行了限制和监管，以保证产品的安全性和环境友好性。
有机氟化物在医药领域中也有广泛的应用。
一些含氟药物可以通过改变分子结构来改善其药代动力学性质，从而提高药物的疗效和安全性。
同时，有机氟化物还可以用作医学影像剂，如磁共振成像（MRI）造影剂等。
在农业领域，有机氟化物也被广泛应用于杀虫剂和除草剂等农药中。
由于有机氟化合物具有较高的活性和稳定性，因此可以提高农药的效果和持久性。
此外，有机氟化物还被广泛应用于化工领域。
例如，聚四氟乙烯（PTFE）是一种具有优异耐热、耐腐蚀性能的高分子材料，广泛应用于制造涂层、密封件、管道等领域。
然而，尽管有机氟化物在许多领域都有广泛的应用，但其含量过高也可能对环境和人体健康造成一定的风险。
一些高含量有机氟化物被认为是持久性有机污染物（POPs），它们具有较高的毒性和生物积累性。
因此，在使用和处理有机氟化物时，我们需要注意其含量，并采取相应的措施来控制其排放和释放。
同时，我们也需要加强对有机氟化物的监测和评估，以保护环境和人类健康。
总之，有机氟化物是一类重要的有机化合物，在许多领域都有广泛的应用。
准确测定和控制有机氟化物的含量对于保证产品质量和环境安全非常重要。
在使用和处理有机氟化物时，我们需要注意其潜在的风险，并采取相应的措施来保护环境和人类健康。
有机氟化物和氟化物
有机氟化物和氟化物氟是元素周期表中的第17号元素，具有非常强的电负性，是自然界中最强的氧化剂之一。
氟化物是氟与其他元素形成的化合物，其中包括无机氟化物和有机氟化物。
本文将重点介绍有机氟化物和氟化物的性质、应用以及对环境和健康的影响。
有机氟化物是含有氟原子的有机化合物。
由于氟原子的高电负性和极小的原子半径，有机氟化物具有许多独特的性质。
首先，有机氟化物具有较高的热稳定性和化学稳定性，能够在高温和强酸碱条件下保持其结构和性质不变。
这使得有机氟化物在许多工业领域中得到广泛应用。
例如，聚四氟乙烯（PTFE）是一种具有出色耐高温和耐腐蚀性能的塑料，广泛用于制作不粘锅和化学实验器皿。
有机氟化物具有独特的生物活性。
许多药物和农药中含有氟，这是因为氟原子的引入可以增强化合物的活性和生物可用性。
例如，氟喹诺酮类抗生素是一类广泛应用于临床的抗菌药物，其抗菌活性较强，且对耐药菌株也有较好的杀菌效果。
此外，有机氟化物还广泛用于制药工业中的放射性成像剂和核医学领域。
然而，有机氟化物也存在一些负面影响。
一方面，由于氟原子的特殊性质，有机氟化物很难被生物体代谢分解，进而导致其在环境中的积累和持久性污染。
例如，全氟辛基硫醚（PFOS）和全氟辛烷磺酸（PFOSA）是一类广泛存在于环境中的有机氟化物，它们具有高毒性和生物积累性，对生物体和生态系统造成严重危害。
另一方面，有机氟化物的制备和处理过程中可能产生氟化物。
氟化物是一种无机化合物，由氟离子和其他金属离子形成。
在工业生产和其他过程中，氟化物常常作为催化剂、溶剂和脱水剂使用。
氟化物也广泛应用于玻璃、陶瓷、金属表面处理和电池等领域。
然而，氟化物的过量使用和排放会对环境和健康造成潜在危害。
例如，高浓度的氟化物会导致水体污染和地下水质量下降，对水生生物和人类健康产生负面影响。
有机氟化物和氟化物在工业生产、医药和其他领域中发挥着重要作用。
有机氟化物具有独特的性质和广泛的应用前景，但也需要注意其对环境和健康的潜在影响。
有机氟化物的鉴别反应
有机氟化物的鉴别反应
嘿，你问有机氟化物的鉴别反应啊？那咱就来好好说说。
这有机氟化物的鉴别啊，有几个小窍门呢。
一个办法是用茜素氟蓝法。
就是把有机氟化物和一些试剂放在一起，要是有有机氟化物，就会出现一种特别的颜色变化。
就像变魔术一样，本来一种颜色，突然就变成另一种颜色了。
这种方法就像一个小侦探，能把有机氟化物给找出来。
还有个办法是用硝酸亚铈法。
这个也挺好玩的，把有机氟化物和硝酸亚铈放在一起，也会有不一样的反应。
可能会出现沉淀啊或者颜色改变啥的。
就像两个小伙伴在一起玩，玩着玩着就变了个样。
另外呢，可以用一些特殊的仪器来检测。
比如说红外光谱仪啊，就像一个超级眼睛，能看到有机氟化物的“小秘密”。
通过分析它的光谱，就能知道是不是有机氟化物啦。
打个比方吧，鉴别有机氟化物就像在玩一个找宝藏的游戏。
这些方法就是我们的工具，帮我们找到那个神秘的
宝藏（有机氟化物）。
我给你讲个例子哈。
我有个朋友在实验室里做实验，他要鉴别一个不知道是什么的物质是不是有机氟化物。
他就用了茜素氟蓝法，结果真的出现了那种特别的颜色变化。
他可高兴了，就像找到了宝藏一样。
从那以后，他对有机氟化物的鉴别方法就更熟悉了。
所以啊，有机氟化物的鉴别反应很有趣呢，大家可以在实验室里试试，感受一下化学的奇妙。
海产品中全氟化合物
海产品中全氟化合物
全氟化合物（PFASs）是一种人工合成的直链或支链有机氟化物，被广泛应用于食品包储材料、造纸、纺织品、洗涤剂、皮革、食品接触材料等生活消费产品。
在工业生产中，PFASs的大量使用和持续排放到环境中，可能会通过食物链的传递放大效应在生物体内富集。
PFASs以其环境持久性、高生物蓄积性和多种毒性效应，呈现出全球性生态系统污染的趋势，已成为一类新型有机污染物，对人体健康具有潜在危害而引起国际社会的高度关注。
有南海所创新团队利用超高效液相色谱串联三重四极杆质谱技术检测了从广东、广西、海南3省区11个市采集的鱼类、贝类和甲壳类等844份水产样品，检测23种PFASs的含量。
共检出16种PFASs组分，样品的总检出率高达99.2%，说明水产品中PFASs污染现象已普遍存在。
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4： 脂肪族化合物亲核氟化 -X ，-OH 的氟取代
RX + F-
RF + X-
5： 芳香族化合物的亲核氟化
席曼反应
C-H + X2 C-X + HX + H
X F Cl Br I H -105 -25 -9 +6 kcal/ mol
F2 太剧烈,以 N2稀释 , F2 : N2 =5 : 95
②
C=C 的亲电加成
C=C + X2
C-C + H
XX
X F Cl Br I
H -111 -36 -23 -16 kcal/mol
Cl + O2
一个 Cl 与105个 O3 链反应.
1958年 : J Farman (英) 提出南极臭氧空洞 1987年 :<关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书> (43国) 1996年 :西方停止生产 Freon ,发展中国家分阶段停用.
中国 : 9万吨 5万吨
三: 分子内氟效应,化学性质
δδ
O
HN
HO
O O
N
Me 爱滋病药, 以 F 代替叠氮 N3, 生理活性大大提高.
药
受容体
药与
匹配
N3
②诱导率低 : 表现出很多物理性质, 粘着力大----. C-F 键能大 :稳定,不易取代,氧化.
电负性大 : 形成 OF2, 与惰性气体形 成 XeFn (n:2,4,6)
3 : 氟化学史
1768年 ： 马格拉夫 ： H2SO4 + CaF2
------------------------------------------
-CH2OCH3 除虫菊酯 (效果不佳)
F
药效提高 -----------------------------
两倍
2: 基本情况 (来源萤石 CaF2) F 与 U235 提炼有关,曾作军事材料.
比较
H
F
Cl Br
F2反应更剧烈, 用缓和氟化剂: CF3OF (三氟甲基次氟酸盐) CH3COOF (氟化乙酸)
2 : 羰基化合物的α -氟代
O
OH
O
RCH2-C-Me RCH=C-Me F2/N2 RCH-C-Me
F
3: 芳香族化合物合成 （亲电氟化）
OH
+ F2/N2 MeCN -40℃
OH F+
42%
OH
F 11%
④ 氟氯(溴)烷 : Freon , a,b,c表示异构体 FCCl3 F11 , ClF2CCF2Cl F114 , CCl2FCClF2 F113
2: 环境影响 CCl2F2 F12
bp 寿命 破坏O3能力 地球温暖系数
-30℃ 120年 0.9
3.0
CF3CH2F F114a -26℃ 15.5
性质: 大气中稳定,但在高空中产生光化学分解的 Cl , 消耗 O3. 替代品 : 不含或少含 Cl 。
四氟乙烯 CF2=CF2 聚合成 [CF2-CF2] n ,极稳定, 不与王
水反应, 塑料王 (特氟隆).
一: 氟元素的基本情况
1: 用途: 液晶显示,聚四氟乙烯, 医药,农药
= COOCH2-
0
0.26
(理想替代品,我国已部分合成)
CCl3F F11
24℃ 60
1.0
1.0
部分Molina (墨 美)----Rowland (美)
提出 Cl -O3 链反应
CF2Cl2 hυ CF2Cl + Cl
Cl + O3 ClO + O2
ClO + O
HF
1886年： Moissan ： KF + HF 电解 F2
1920年 ： Swarts ： RClm SbF3 RClm-nFn
1930年： Freon-12 CCl2F2 1938年 ： -(CF2CF2)-n
杜帮制 (偶然发现)
1927年 : Schienamn 反应 NH2 NaNO2 N2BF4 F
HBF4
四十年代 : 提炼 U235 : UF6易挥发.
二 : 氟氯烷与地球环境
1 : 有机氟化合物命名 : (特别 ,商品名等) ① 少氟化合物: 系统命名
CH3-CHF-CH2F 1,2-二氟丙烷
② 全氟化合物 : CF3-CF2-CF2-CF2-CF3 全氟戊烷
③ 多氟化合物 : 氢代全氟 CF3-CHF-(CF2)4-CHF2 1,6-二氢全氟庚烷
§ 7-10 有机氟化物
（自学，部分补充）
常见有机氟化化物：
氟利昂 (Freon) : 某些含氟,含氯烷烃的总和 稳定,无毒,不燃, 用作冷冻剂 常用 : CCl2F2 (F-12 ) , CCl3F (F-11) 表示: 个位数----氟数 十位数----氢数 + 1 百位数----碳数 - 1 (省 0)
外层电子 电负性
范德华半径A
1S1 2S22P5 3S23P5 4S24P5 2.1 4.0 3.1 3.0 1.20 1.35 1.81 1.95
C-X键间距A 1.09 1.39 1.77 1.93
C-X键能 KJ/mol 410.6 485.7 329.6 274.4
类H
① 类氢性 : 医药,农药涉及有效药品 的分子大小须合适
CF
-I效应
δ δ F +I效应: 共轭为主
C=C
性质稳定
对酸性影响 : CH3COOH CCl3COOH CF3COOH
K=1.85* 10-5 2.23*10-3 5.88*10-1
对碱性影响
C C F 使 -NH2 碱性降低
F NH2
利于药性改变
四: 氟化合物合成 1 : 脂肪族氟化物合成 ① H原子的氟取代