Elektrochemická fluorace

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, ale často se vyznačují nízkými výtěžky.

Simonsův proces

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 nebezpečnost fluorovodíku, používaného jako rozpouštědlo a jako zdroj fluoru, a nutnost bezvodého prostředí.[4]

Proces Phillips Petroleum

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 dobrý zdroj fluoru. Organická sloučenina se dodává přes pórovitou anodu, což vede k výměně fluoru, ale ne chloru.

Ostatní postupy

Elektrochemickou fluoraci lze provádět i v organických prostředích, kdy se například používají organické fluoridové soli, jako je hydrofluorid triethylaminu ((C2H5)3N:3HF), 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

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.