有機(jī)化合物分子中與碳原子連接的氫被氟取代的一類元素有機(jī)化合物。分子中全部碳-氫鍵都轉(zhuǎn)化為碳-氟鍵的化合物稱全氟有機(jī)化合物,部分取代的稱單氟或多氟有機(jī)化合物。由于氟是電負(fù)性最大的元素,多氟有機(jī)化合物具有化學(xué)穩(wěn)定性、表面活性和優(yōu)良的耐溫性能等特點(diǎn)。
有機(jī)氟化合物分為以下幾類
①含氟烷烴。氟利昂是氟化的甲烷和乙烷,也可以含氯或溴。這類化合物多數(shù)為氣體或低沸點(diǎn)液體,不燃,化學(xué)穩(wěn)定,耐熱,低毒。主要 用作制冷劑、噴霧劑等,最常用的是氟利昂-11(CFCl3)和氟利昂-12(CF2Cl2)。這類化合物也是重要的含氟化工原料或溶劑。如二氟氯甲烷用 于合成四氟乙烯;1,1,2-三氟三氯乙烷用于合成三氟氯乙烯,也是優(yōu)良的溶劑。含氟碘代烷如三氟碘甲烷等為重要的合成中間體。一些低分子含氟烷烴和含氟 醚具有麻醉作用,并有不燃、低毒的優(yōu)點(diǎn),可用作吸入麻醉劑,例如1,1,1-三氟-2-氯-2-溴乙烷(俗稱氟烷)已廣泛用于臨床。
②含氟烯烴。 以四氟乙烯、偏氟乙烯和三氟氯乙烯等為代表。四氟乙烯為最主要的含氟單體,可以聚合成聚四氟乙烯,或與其他單體共聚合成多種含氟高分子。偏氟乙烯 CF2=CH2在空氣中的濃度在5.8%~20.3%之間時,遇火可爆炸,主要用于與其他單體共聚合制取含氟彈性體。三氟氯乙烯主要作為單體,用于合成均 聚物或共聚物。
③含氟芳烴。苯分子中的氫可以通過間接方法部分或全部用氟取代。氟苯為含氟芳烴的代表。多氟苯或全氟苯易與親核試劑發(fā)生取代反應(yīng)。
④含氟羧酸。含氟羧酸可以進(jìn)行一般羧酸的各種轉(zhuǎn)化反應(yīng),例如,還原為醛、伯醇,生成酰鹵、酸酐、酯、鹽、酰胺等。全氟羧酸為強(qiáng)有機(jī)酸,長鏈的全氟羧酸及其鹽類均為優(yōu)良的表面活性劑。
有機(jī)化合物的氟化有以下幾種方法:①選擇性氟化。用堿金屬的氟化物或銻、汞、銀的氟化物,可將鹵代烷或磺酸酯轉(zhuǎn)化為氟代烷,反應(yīng)一般在無水極性介質(zhì)中進(jìn)行; 也可用五氯化銻等作催化劑,在無水氟化氫中進(jìn)行氟化。四氟化硫可作為將羥基、羰基和羧基分別轉(zhuǎn)化為一氟代烷基、二氟次甲基和三氟甲基的專一性試劑,必要時 可添加氟化氫、三氟化硼等催化劑。②全氟化。元素氟可將有機(jī)化合物中的多重鍵用氟飽和并將碳-氫鍵全部轉(zhuǎn)化為碳-氟鍵。由于反應(yīng)大量放熱,常伴隨各種斷鍵 和一些偶合、聚合反應(yīng),產(chǎn)物極為復(fù)雜。高價金屬氟化物如三氟化鈷為較元素氟溫和的氟化劑,可從萘和四氫萘的混合物制取全氟萘烷。其他類似的氟化劑為二氟化 銀、三氟化錳等。③電化氟化。將有機(jī)化合物溶于無水氟化氫中,必要時添加少量導(dǎo)電體,于低壓下進(jìn)行電化反應(yīng) ,在陰極放出氫 ,化合物中的碳-氫鍵在陽極轉(zhuǎn)化為碳-氟鍵,多重鍵被氟飽和,并發(fā)生一些降解反應(yīng)。這是制備全氟有機(jī)化合物的最好方法之一。
很多有機(jī)氟化合物有重要的用途。例如,聚四氟乙烯可作人造關(guān)節(jié)的部件,長期用于人體內(nèi);全氟萘烷和全氟三丙胺的混合乳劑可作為氟碳代血液;全氟環(huán)丁烷可作食品發(fā)泡劑;全氟三丁胺乳劑可替換大白鼠的全部血液而使動物仍能正常存活。