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卤氟烷、氢氟烷及相关化合物

发布时间:2018-01-22 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:1314

不同类型的氟氯烃是一类具有很高经济价值的,也是第一类被产业化大批量生产的含氟化合物(CFCs;表8.1)。起初,它们被用做制冷设备和空调设备的制冷剂。后来也被推广到其他的应用领域,如喷雾罐中的气雾剂、生产隔热高分子材料过程中的发泡剂等。1928年,Frigidaire公司的T. Midgley首次发现和报道了CFCs的独特用途。CFCs类化合物有许多很特殊的化学和物理性质,如高挥发性、低反应活性、无毒及不可燃等,这些特殊的性质,使它们有了许多特殊的用途。1933年,第一台利用CFCs作为制冷剂的家用冰箱问世。在它们最高峰时期,全世界CFCs的总产量达到百万吨/年的规模。

这些通常被称为氟里昂(Freons)(在德国被称为Frigens)且有很高工业经济价值的含氟化合物主要包括:Freon 11(CFC13), Freon 12(CF2C12), Freon 113(CFC12CF2C1)和Freon 114(CCIF2 CCIF2)及氢氯氟烷(HCFC Freon22(HCFC-22,CHF2Cl)。通常我们用三个数字来对CFC或HCFC体系进行命名,其中,最后一个数字表示分子中氟原子的数量,中间数字表示分子中的氢原子数加1,第一个数字表示分子中碳原子数减1。对于甲烷系列的衍生物,由于第一个数字等于0,所以通常将其省略了。分子中所有没表示出来的原子被认为是氯原子。

被称为哈龙(Halon)的物质是一类含溴含氟的烷烃类化合物,如CF3Br和CF2Br2,它是一类直到现在还被广泛地使用的灭火剂化学品。对于Halon类化合物,通常使用由5个数字组成的体系来对它进行命名。在这里,这五个数字依此分别表示分子中C,F,Cl,Br,I的原子数,如Halon 1211就代表分子式为CF2 -BrCl的化合物。由于Halon类化合物无毒性,也不可燃,所以它是最理想的灭火剂。由于C-Br键的均裂解离能较低(64.3kcal·mol-1),所以它可以在较低的温度下发生离解,从而吸收了火焰中的能量,起到灭火的作用。

表8.1  一些(氢)氯氟烷的性质和用途

自从人们发现CFC及相关的化合物对大气中的臭氧层有很大的破坏作用之后,于1987年签订了蒙特利尔协定书,对这类对臭氧层有破坏作用的氟里昂的使用进行了严格的限制,目前已禁止了它们的使用。由于这些化合物具有的独特性质,所以在有些应用领域是不可替代的,因此,人们花了很多的精力和财力,来开发一些在大气层中寿命比较短的,不破坏臭氧层的替代品(图式8.1)。

图式8.1  一些CFC替代品的合成方法

这类替代品中的大部分是含氢含氟的烷烃(HFC)或含氟的醚类化合物(HFE),例如E143a(CF3OCH3), E134(CHF2OCHF2)和E125(CF3OCHF2)等,这些化合物被用作为制冷剂和发泡剂,C4F9OCH3和C4F9OC2H5被用来替代CFC-113(CC12FCCIF2),作为清洗剂。

合成CFC, HCFC及Halon产品的主要方法是Swarts氟化法。该方法是在固体Lewis酸(如铬盐)的催化下,无水HF和氯代或溴代烷烃发生的氟化反应。另外还有在Lewis酸催化下的卤素重排反应和氯和溴的氢解反应。

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