Elektrochemická fluorace

chemická reakce

Elektrochemická fluorace, též elektrofluorace, je způsob přípravy a výroby organofluorových sloučenin;[1] patří mezi metody elektrosyntézy. V průmyslu se používají dva druhy elektrofluorace: Simonsův proces a proces Phillips Petroleum.

Elektrofluorace mohou probíhat i v různých organických prostředích.[2] Před rozvojem těchto postupů se používala fluorace fluorem, který je nebezpečným oxidačním činidlem; navíc tyto postupy vytváří velké množství odpadů. Elektrofluorace bývají méně nákladné, sle čšasto se vyznačují nízkými výtěžky.

Simonsův proces

editovat

Simonsův proces, který objevil Joseph H. Simons, spočívá v elektrolýze roztoku organické látky ve fluorovodíku. Souhrnná rovnice vypadá takto:

R3C–H + HF → R3C–F + H2

Reakce se opakuje pro každou vazbu C–H v prekurzoru. Potenciál elektrody se udržuje mezi 5 a 6 V. Anoda je pokrytá niklem.[3]

Simonsovým procesem se vyrábí perfluorované aminy, ethery, karboxylové, a sulfonové kyseliny; u karboxylových kyselin se vytvářejí acylfluoridy a ze sulfonových vznikají sulfonylfluoridy. Tento postup lze použít i v laboratořích. Nevýhodami jsou nebezpečnoost fluorovodíku, používaného jako rozpouštědlo a jako zdroj fluoru, a nutnost bezvodého prostředí.[4]

Proces Phillips Petroleum

editovat

Proces Phillips Petroleum je podobný Simonsovu, ale je vhodnější pro výrobu z těkavých uhlovodíků a chlorovaných uhlovodíků.[5] Materiálem pro anody je zde pórovitý grafit a reakce probíhá ve směsi taveniny fluoridu draselného a fluorovodíku. Vzniklý hydrogendifluorid draselný má nízkou teplotu tání, je dobrým elektrolytem, a jedná se o dobrýž zdroj fluoru. Organická sloučenina se dodává přes pórovitou anodu, což vede k výměně fluoru, ale ne chloru.

Ostatní postupy

editovat

Elektrochemickou fluoraci lze provádět i v organických prostředích, kdy se například používají organické fluoridové soli, jako je hydrofluorid triethylaminu ((C2H5)3N]].3 HF), a jako elektrolyt acetonitril.[2] V některých případech není acetonitril nutný a rozpouštědlem a elektrolytem je pak směs triethylaminu a HF. Takto se vyrábí například fluorbenzen (z benzenu) a 1,2-difluoralkany (z alkenů).[6]

Reference

editovat

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Electrochemical fluorination na anglické Wikipedii.

  1. G. Siegemund, W. Schwertfeger, A. Feiring, B. Smart, F. Behr, H. Vogel, B. McKusick "Fluorine Compounds, Organic" in "Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry" 2005, Wiley-VCH, Weinheim DOI:10.1002/14356007.a11_349
  2. a b Fred G. Drakesmith "Electrofluorination of Organic Compounds" Topics in Current Chemistry, Vol. 193, Springer, Berlin-Heidelberg, 1997
  3. H. Simons; W. J. Harland. The Electrochemical Process for the Production of Fluorocarbons. Journal of the Electrochemical Society. 1949, s. 47-66. DOI 10.1149/1.2776735. 
  4. Lino Conte; GianPaolo Gambaretto. Electrochemical fluorination: state of the art and future tendences. Journal of Fluorine Chemistry. 2004 v, s. 139-144. DOI 10.1016/j.jfluchem.2003.07.002. 
  5. Y. W. Alsmeyer; W. V. Childs; R. M. Flynn; G. G. I. Moore; J. C. Smeltzer. Organofluorine Chemistry. [s.l.]: [s.n.] DOI 10.1007/978-1-4899-1202-2_5. Kapitola Organofluorine Chemistry: Principles and Commercial Applications, s. 121–143. 
  6. S. Doobary; A. T. Sedikides; H. P. Caldora; D. L. Poole; A. J. J. Lennox. Electrochemical Vicinal Difluorination of Alkenes: Scalable and Amenable to Electron-Rich Substrates. Angewandte Chemie International Edition. 2019-11-07, s. 1155–1160. DOI 10.1002/anie.201912119. PMID 31697872.