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利用加成反应引入氟原子(二)

发布时间:2018-07-24 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:1856

2.l.2.1氟化氢

氟化氢在无水条件下常以六聚体形式(H6F6)存在,常被作为氟化剂、溶剂以及催化剂使用。但是它有剧毒,而且沸点较低(19℃),操作时需要十分小心。氟化氢对玻璃有腐蚀性,反应需在聚乙烯或石蜡覆盖的玻璃容器中进行。

烯烃在无水氟化氢的催化下很容易聚合,这在一定程度上限制了此反应的应用。但是采用适当的措施,如较低的温度、过量的氟化氢、适当的接触时间等,可以制得单氟代产物。加成反应符合马氏规则,氟原子加到含氢较少的碳原子上。如氟化氢与丙烯加成,生成2-氟丙烯:

碳碳双键上连有卤素的烯烃较不容易聚合,但又可能发生卤素被氟原子取代的副反应,生成多氟代产物。降低反应温度或使用适当的稀释溶剂,可以减少取代反应的发生。如下列反应,氟加到含卤素的碳原子上:

前一产物是单纯加成而得,后一产物是在加成后又由取代而得。氟化氢也可与卤代环烯作用:

氟化氢与炔烃的加成反应为一串联反应,先是炔烃与一分子氟化氢加成,生成氟代烯,再进一步加成得到二氟代烷。要想反应停留在第一步,必须采用适当的措施。

两分子氟化氢加成到炔烃形成二氟代烷的反应很容易进行,在醚、酮等能与氟化氢反应的溶剂中,反应进行得较好。例如:

氟化氢与碳氮双键的加成反应,氢原子加到氮原子上:

2.1.2.2氟化氢的络合物

1955年,Hirschman等首先以氟化氢·四氢呋喃络合物来进行氟化,随后,氟化氢与胺、酸、酯等的稳定络合物溶液被陆续报道。

氟化氢·吡啶络合物(又称Olah试剂,简称PPHF)由Olah等于1960年报道,这是一种稳定的高浓度氟化氢吡啶溶液,其中氟化氢的总量百分比高达70%,而且即使温度高达50℃也不会释放出氟化氢。19F NMR研究表明PPHF中有氟化氢存在,在任何一个氟原子周围都存在4个氢原子。由于有腐蚀性,反应在聚乙烯瓶中进行,可对多种不饱和键进行氟化加成。PPHF常与N-卤代琥珀酰亚胺(NXS)联合使用,对不饱和键进行氟卤化加成,其中烯烃的氟卤化加成产物直接用氟化银置换卤素可得到相应的二氟代产物:

氟化氢的三乙胺盐(Et3N·nHF)是另一种广泛应用的氟化加成试剂,与PPHF相比,Et3N·nHF具有易操作、无害、对硅硼玻璃无腐蚀、可在温和的条件下对烯烃进行氟化的优点。例如:

Et3N·3HF/NBS (NBS为N-溴代丁二酰亚胺)除了可以对简单烯烃氟卤化加成外,也可以对烯醇进行氟溴化反应,再经碱处理得到a-氟代的环氧化物。在Et3N·3HF/NBS对乙烯基环氧化烷的氟溴化反应中,环氧乙烷基团不受影响。

Gregorcio等用聚合物负载氟化氢作为“HF”,源,与苯乙烯和反式1,2-二苯乙烯反应,在二氯甲烷甲醇、乙醚、四氢呋喃等溶剂中及不同的温度下(室温至回流)均不反应,而其与烯键的氟卤化加成则能顺利进行:

除氟化氢的有机络合物外,它的无机络合物也可用于加成氟化。相比之下,其效率较低,但易操作、无腐蚀、无害、反应条件温和,是环境友好型的氟化剂,有很好的发展前景。

Ichihara等发现在超声辐射下,氟化氢铵与无定形的三氟化铝组合是一种有效的“HF”源,在30~60℃用其对简单烯烃进行氟化,反应1~6h,得率48%~77%。通过对其反应机理研究表明:氟化氢铵与三氟化铝反应后生成了六氟铝酸铵。氟化氢钾氟化氢钠与三氟化铝组合进行氟化反应的活性低于氟化氢铵:

此外,碱金属或碱土金属氟化物-多氟化氢络合物[KF/(HF)n]也可作为烯烃的氟化加成试剂。

相关链接:利用加成反应引入氟原子(一)

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