含氟精细化工产品的开发和应用
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摘要:我国有机氟化工已经形成从科研到生产,从原料配套到应用的完整体系.按化学结构分主要可以分为氟碳化合物、含氟聚合物和含氟精细化学品,其中氟碳化合物主要含氟致冷剂产品或者作为化工原料,尤其是氛氛烷进入衰退期,其替代产品将出现广阔的市场,本文主要介绍重要的值得关注的含氛精细化学品的开发和应用。
关键字:含氟 精细化工 开发
(一)应该把市场的需求放在首位,充分考虑市场的显性需求和潜在密求,开发的产品才容易被市场所接受,产品才会具有较强的生命力和竞争能力。
(二)在技术上应具有一定程度的先进性,如在地域上的先进性或在技术创新和改进方面的先进性。
地域上的先进性包括:在世界范围内首次生产和销售的国际新产品;国外已经生产但国内首次生产和销售的国内新产品;国内外已经生产但本地区或本企业首次生产和销售的新产品。
技术刨超和改进方面朗先进性包括:采用了新原理、新结构和新技术,具有新的物理和化学特征的全新产品:保持了疽产品生产的基本原理,采用部分新的技术和新结构,使得产品的功能、姓能或经济指标显著提高的更新换代型产品;采用了各种工艺、设备的改进技术,使得原产品的各项指标更为完善和优化,或者将原产品进行派生而得约的改进性新产品。
(三)开发的新产品还必须遵循国家的各项产业政策和技术经济政策,无论是能源、资韶方面还是环境卫生及安全方面的法律法规,都是在开发新产品时不能违背的。
(四)还要使开发的产品具有标准化、系列化和通用化,这对提高产品的竞争能力和顺利实现生产推广具有极其重要的意义。
二、含氟精细化学品的开发和应用
(一)芳香族氟化物
芳香族氟化物主要通过取代、重氮化、卤原子交换反应得到。
用氟元素直接对芳烃进行取代是十分激烈的反应,一般氟元素必须在氮气或冠气的稀释下,在很低的温度下通入到芳烃的惰性溶剂稀释液中进行反应。这类反应机理类似于其他卤素分子的亲电取代反应。此外也可以用XeF2或XeF4作为氟化剂,其可能属于自由基反应历程。
重氮化反应是将重氮盐转变为含氟的芳香族化合物。一般将芳香族化合物的重氮盐转化成不溶性的重氮氟硼酸盐或氟磷酸盐,或芳胺直接用亚硝酸钠和氟硼酸进行重氮化。将该不溶性的重氮盐在氟化钠或铜盐存在下加热,就可以制得较高收率的氟取代芳香族化合物。
卤原子交换法是指在取代的芳香族化合物中,分子中的卤取代基或其他取代基被氟离子取代,得到相应的含氟化合物。
卤原子交换反应具有重要的工业应用价值,可以采用廉价的卤取代化合物为原料,在反应过程中可以避免使用氟化氢。但是芳环上的卤取代基是否被其他基团活化常常决定了卤原子交换反应能否进行。一般情况下,在芳环上必须有强的吸电子基团,或者在卤取代基的邻对位有强的吸电子共扼效应的取代基存在,此时卤原子交换反应才较易进行。这些基团主要包括NO2、CF3、CN、CHO和COOMe等。虽然卤原子交换反应可以用来合成多种有机氟化物,但由于以上的原因,这种方法有较大的局限性。当卤取代基的邻、对位有强吸电性基团时,得到的有机氰化物的收率较高,而处于问位时,反应效果往往较差。
虽然卤原子交换法在合成含氟芳香族化合物上有很大的优点,但必须解决氟化剂在溶剂中的溶解性问题,以及选择易回收的溶剂为反应介质。卤原子交换法和重氮盐法相比,它们合成的含氟芳香族化合物有很大的不同,两种方法不能相互替换。往往能用重氮盐法合成的含氟芳香族化合物,不能用卤原子交换法来合成,反之亦然。因此这两种方法有一定的互补,在含氟芳香族化合物的合成上都有一定的用途。
(二)含氟药物和农药
美国自20世纪50年代后,大力进行含氟医药的研制。自20世纪60年代以来,除氟碳人工血液外,已投产的有氟消炎剂、麻醉剂、抗癌剂、镇静剂等许多品种。
麻醉剂过去均使用乙醚,它易燃,与空气混合有爆炸危险,含氟的吸入麻醉剂如Halothane ()和F1uroxene
(),具有不燃、低毒、生理惰性等特点,前者用于儿童外科手术,获得较满意的效果。
5―氟尿嘧啶(5―Fu)为近年来用量较大的抗癌剂,现已合成一系列5―F M的衍生物,品种达数十种。
氟碳人工血液的优越性,表现在既能起到类似红血球那样携带氧和二氧化碳的作用,又不会被一氧化碳所破坏;还有,就是它不受血型限制,人人可用。这在血源紧张的今天,无疑是一大贡献。
有机氟农药具有特殊的生物活性,高效的杀虫、杀螨、除草等性能,且毒性较低,经紫外线可分解,故土壤中残留量少。
含氟除草剂如氟乐灵(Trifluralin),是二硝基三氟甲基苯胺类化合物,除杂革效果显著,占整个商品化含氟农药的三分之二。
另外,如含氟杀虫剂、杀菌剂等也开发出不少品种。各国竞相开发的氟拟除虫菊酯类,是一类高效的杀虫剂,对螨类也右很强的杀灭效果。又如敌锈酮,其结构式为:
三、结束语
含氟精细化学品领域,存在主要问题是产品结构不合理,脂肪族含氟中间体、新型含杂环等结构复杂的中间体研究开发缓慢,许多中间体生产主要用于出口,而没有配套生产下游产品,没有竞争力和发展后劲。自主知识产权产品极少,主要体现在含氛精细化学品领域,许多产品受到国外专利保护的制约而不能生产,而国内新品研究开发较少。
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