Фторорганические соединения

Статья на основе материалов из Википедии

Фторорганические соединения (органические соединения фтора) — это галогенорганические соединения, содержащие хотя бы один атом фтора, соединённый напрямую с углеродом.

История

В 30-х годах прошлого века для разделения изотопов UF6 возникла необходимость в устойчивых к нему смазочных материалах. Проблема была решена предоставленным Джоном Саймонсом образцом вязкого перфторуглерода «вещество Джо». В 1938 году Рой Планкет случайно открывает политетрафторэтилен (тефлон) при самопроизвольной полимеризации тетрафторэтилена. Случайные открытия Саймонса и Планкета привели к взрывообразному развитию химии фторорганических соединений . На основе фторорганических соединений получены негорючие термостойкие и неокисляющиеся смазочные масла, гидравлические жидкости, пластические массы (тефлон), термостойкие каучуки (фторкаучуки), покрытия, пламягасящие вещества, материалы для электрического оборудования, нетоксичные хладоагенты (фреоны), инсектициды и фунгициды. На основе фторорганических соединений изготовляются новые материалы, например, для медицины — искусственные сосуды, клапаны для сердца, заменители крови (перфторан).

Получение фторорганических соединений

Фторорагнические соединения получают путём замещения атомов галогена в галогенорганических соединениях на фтор действием фторида сурьмы(III) или безводного фтористого водорода в присутствии хлорида сурьмы(V) (реакция Свартса); электрохимического фторирования органических соединений в безводном жидком фтористом водороде (реакция Саймонса); прямым фторированием органических соединений фтором или в присутствии переносчика фтора, например, CoF3; введение атомов фтора в ароматические соединения термическим разложением сухих борфторидов диазония (реже — гекса-фторфосфатов и гексафторантимонатов) по реакции Бальца — Шимана и многими другими методами

Механизм действия ряда фторорганических соединений

Вот что пишет известный фармаколог Александр Шульгин в своей книге TiHKAL:

Фторорганические соединения в живых организмах

Фторорганические соединения крайне редко встречаются в живых организмах. Фторид анионы являются слабыми нуклеофилами и сильно гидратированы, что затрудняет образование связи C-F. Биохимические пути, обеспечивающие включение фтора в органические соединения, изучены слабо.

В растениях

Целый ряд видов растений из засушливых регионов Африки и Австралии (Gastrolobium spp., Oxylobium spp., Dichapetalum spp., Acacia georginae, Palicourea marcgravii) способны образовывать монофторуксусную кислоту. Фторацетат обладает крайне высокой токсичностью и служит растениям для защиты от травоядных животных [1][2][3].

Семена африканского растений Dichapetalum toxicarious накапливают целый ряд фторорганических метаболитов (монофторолеиновую, монофторпальмитиновую, монофтормиристоиловую, ω-фтор-9,10-дигидроксистеариновую кислоты)[1][2][3].

У прокариот

Известен ряд стрептомицетов (Streptomyces cattleya и Streptomyces calvus), способных накапливать и синтезировать фторорганические соединения (фторацетат, 4-фтортреонин)[1][4].

Биосинтез

Единственный на сегодняшний день идентифицированный фермент, катализирующий образование связи C-F, это флюориназа[4]. Фермент обеспечивает образование 5'-фтор-5'-дезоксиаденозина, который является первым фторорганическим интермедиатом в пути биосинтеза других фторорганических соединений[1].

Применение

Фторорганические соединения широко используются в современной науке и технике. Среди них есть лекарственные средства, пестициды, взрывчатые вещества, боевые отравляющие вещества. Перфтордекалин был предложен в качестве кровезаменяющего раствора.

Широко используются фторированные полимеры (тефлон-4, тефлон-3, PEEK).

Примечания

  1. N. I. Agalakova, G. P. Gusev Effect of inorganic fluoride on living organisms of different phylogenetic level — https://link.springer.com/article/10.1134/S002209301105001X — en — Journal of Evolutionary Biochemistry and Physiology, 2011-10-01 — 47 — 5 — 393–406 — 0022-0930, 1608-3202 — 10.1134/s002209301105001x
  2. L. H. Weinstein Fluoride and plant life — https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/319207 — Journal of Occupational Medicine.: Official Publication of the Industrial Medical Association, January 1977 — 19 — 1 — 49–78 — 0096-1736
  3. Jay S. Jacobson, Leonard H. Weinstein, D. C. Mccune, A. E. Hitchcock The Accumulation of Fluorine by Plants — http://dx.doi.org/10.1080/00022470.1966.10468494 — Journal of the Air Pollution Control Association, 1966-08-01 — 16 — 8 — 412–417 — 0002-2470 — 10.1080/00022470.1966.10468494
  4. Hai Deng, David O'Hagan, Christoph Schaffrath Fluorometabolite biosynthesis and the fluorinase from Streptomyces cattleya — http://xlink.rsc.org/?DOI — en — Natural Product Reports, 2004-11-24 — 21 — 6 — 1460-4752 — 10.1039/b415087m

Литература

  • Новое в технологии соединений фтора. — Под ред. Исикава Н. — М.: Мир, 1984
  • Паншин Ю. А., Малкевич С. Г., Дунаевская Ц. С. Фторопласты. — Л.: Химия, 1978
  • Промышленные фторорганические продукты: Справочник. — Л.: Химия, 1990
  • Рахимов А. И. Химия и технология фторорганических соединений. — М.: Химия, 1986
  • Синтезы фторорганических соединений. — М.: Химия, 1973
  • Гудлицкий М. Химия органических соединений фтора. — М.: ГНТИХЛ, 1961
  • Исикава Н., Кобаяси Ё. Фтор: химия и применение. — М.: Мир, 1982
  • Химическая энциклопедия / Редкол.: Зефиров Н.С. и др. — М. : Большая Российская энциклопедия, 1998 — 5 (Три-Ятр) — 783 — ISBN 5-85270-310-9

См. также

Классы органических соединений
Углеводороды
Кислородсодержащие
Азотсодержащие
Серосодержащие
Фосфорсодержащие
Галогенорганические
Кремнийорганические
Элементоорганические
Другие важные классы