الفلور غاز شديد التآكل وتفاعل. في شكله الأولي ، الفلور شديد السمية ويجب التعامل معه بعناية. الفلور هو عنصر ضروري للعديد من المستحضرات الصيدلانية والمواد الكيميائية الدقيقة والبوليمرات. تم تصميم تفاعلات الفلورة لإضافة الفلور إلى جزيئات الركيزة. هناك عدد من الكواشف المتاحة لإنجاز الفلورة. كاشف الفلورة الشائع هو حمض الهيدروفلوريك ، ولكنه أيضا مادة أكالة ومتفاعلة ويجب استخدامها بحذر شديد. المشكلة الأخرى المتعلقة بالفلورة باستخدام الفلور الأولي أو HF هي الخصوصية. تميل إلى أن تكون فعالة جدا في التفاعل مع المواد العضوية بحيث يصعب التحكم في الموضع الذي يتم فيه إدخال ذرة الفلور في جزيء الركيزة. تم تطوير عدد من الكواشف التي تكون أكثر فعالية في توفير الفلورات الخاضعة للرقابة. على سبيل المثال ، يستخدم DAST (ثنائي إيثيل أمينو كبريت ثلاثي فلوريد) بشكل شائع لتحويل الكربونيل والكحول إلى مشتقات الفلورو المماثلة. الكاشف الأكثر اعتدالا هو SelectFluor [(1-chloromethyl-4-fluoro-1،4-diazoniabicyclo [2.2.2] أوكتان مكرر (رباعي فلوروبورات)] ، وهو كاشف فلورة محب للكهرباء يسهل استخدامه ، لأنه غير متطاير ومستقر في الهواء / الرطوبة.
ما هي الفلور والفلورة؟
لماذا تعتبر تفاعلات الفلور والفلورة مهمة؟
يستخدم الفلور على نطاق واسع في المنتجات الصناعية. نطاق المنتجات والمركبات التي تحتوي على الفلور رائع. تم العثور على ذرات الفلور في:
- المنتجات الاستهلاكية ، مثل معجون الأسنان ومياه الشرب
- الأدوية والمضادات الحيوية والتخدير
- مبردات تكييف الهواء
- تطبيقات أشباه الموصلات لنقش البلازما
- بلاستيك وبوليمرات هندسية عالية الأداء
في المستحضرات الصيدلانية ، يمكن أن تؤدي إضافة ذرات الفلور إلى جزيئات الركيزة إلى زيادة احتمالية النشاط العلاجي. هناك أكثر من 150 مكونا صيدليا نشطا (APIs) تحتوي على ذرات الفلور. يمكن أن تؤدي إضافة الفلور إلى كيان علاجي إلى زيادة استقرار التمثيل الغذائي ، وحب الدهون ، وبالتالي تحسين التوافر البيولوجي. نتيجة لذلك ، يتم استخدام تفاعلات الفلورة التي يتم التحكم فيها جيدا والتي تتميز بخصوصية عالية بشكل متكرر في البحث والتطوير والإنتاج الصيدلاني.
في تفاعلات البلمرة الصناعية ، تؤدي إضافة الفلور إلى العمود الفقري للكربون والكربون إلى إنشاء بوليمر بخصائص مثل القوة والمتانة والخمول في المواد الكيميائية وخصائص السطح المحسنة. على المستوى الجزيئي ، فإن قوة رابطة C-F هي مفتاح مزايا الأداء هذه وتؤدي إلى الاستخدام الواسع النطاق للبوليمرات الفلورية المستخدمة في إنتاج حشوات مقاومة كيميائيا ، مثل بولي تترافلورو إيثيلين (PTFE) والفلورو إلاستومر. في مثال على بلمرة الفلورة المهمة ، يتفاعل الكلوروفورم مع HF لتكوين الكلورودي فلورو الميثان ، والذي يتم تسخينه بعد ذلك لتكوين رباعي فلورو إيثيلين وبلمرته تحت ضغط عال باستخدام بادئ بيروكسيد لإنتاج PTFE.
أنواع تفاعلات الفلورة والكواشف
الكواشف المحبة للنواة والمحبة للكهرباء
يتم إجراء تفاعلات الفلورة إما باستخدام الكواشف المحبة للنواة أو المحبة للكهرباء. يعتبر غاز الفلور الأولي مصدرا شائعا للفلور المحبة للكهرباء ، ولكنه شديد التفاعل وتآكل وسام ، ويتطلب معدات متخصصة وعناية كبيرة في استخدامه. علاوة على ذلك ، فهو عدواني للغاية لدرجة أنه من الصعب التحكم في خصوصية رد الفعل. لهذا السبب ، تم تصنيع عدد من المركبات التي توفر بأمان الفلورايد الكهربائي وتوفر خصوصية تفاعل أفضل. SelectFluor [1-Chloromethyl-4-fluoro-1،4-diazoniabicyclo [2.2.2] أوكتان مكرر (رباعي فلوروبورات)] و NFSI [N -Fluorobenzenesulfonimide] يوفر الفلور الكهربائي وكلاهما مادة صلبة مستقرة تمكن من فلورة نوكليوفيلات أريل ، على سبيل المثال.
يتم إجراء الفلورات المحبة للنواة بسهولة باستخدام مركبات مثل DAST [ثنائي إيثيل أمينو كبريت ثلاثي فلوريد] أو XtalFluors. لطالما استخدم DAST لفلورة الكحول والكيتونات والأحماض الكربوكسيلية ، وقد حل محل المتفاعل الأكثر إشكالية ، وهو غاز رباعي فلوريد الكبريت. تعتبر عوامل الفلورة الأحدث المحبة للنواة ، مثل XtalFluor-E و XtalFluor-M ، فعالة في استبدال مجموعات الهيدروكسيل والكربونيل بالفلور والقضاء على بعض المشكلات المرتبطة ب DAST (مثل تحرير HF).
البوليمرات الفلورية
أحدثت تفاعلات الفلور والفلورة ثورة في صناعة البوليمر من خلال إنشاء عائلات من المنتجات ذات خصائص أداء استثنائية. تنشأ المزايا الكامنة في البوليمرات الفلورية ، بما في ذلك مقاومة الهجوم الكيميائي بواسطة الأحماض والقواعد ، من قوة رابطة C-C والقوة الأكبر لرابطة CF. على سبيل المثال ، في PTFE ، يشكل موضع ذرات الفلور بشكل أساسي غمدا حول العمود الفقري للكربون ، مما يحمي روابط C من الهجوم. تستخدم البوليمرات الفلورية عادة في التطبيقات الكيميائية القاسية ودرجات الحرارة العالية. اللدائن الفلورية هي مادة مفضلة للحشوات المستخدمة في كل من الصناعات الكيميائية والفضائية. معامل الاحتكاك المنخفض للبوليمرات الفلورية يجعلها ذات قيمة كمواد تشحيم متخصصة وفي الطلاء.
تشمل البوليمرات الفلورية شائعة الاستخدام ما يلي:
- PTFE (بولي تترافلورو إيثيلين) كعزل للأسلاك
- PFA (ألكان ألكان ألكوسي المشبع بالفلور) في الأنابيب والتركيب في الصناعة الكيميائية
- FEP (بروبيلين الإيثيلين المفلور) كملابس مختبرية بلاستيكية وفيلم إطلاق في التصنيع المركب
- ETFE (رباعي فلورو إيثيلين الإيثيلين) للتطبيقات ذات درجات الحرارة العالية في الفضاء والطيران
- PVDF (فلوريد البولي فينيلدين) كمواد أنابيب في الصناعات الكيميائية والصيدلانية
- ECTFE (كلورو ثلاثي فلورو إيثيلين الإيثيلين) لطلاء المسحوق الكهروستاتيكي للمعادن
تكنولوجيا تفاعلات الفلورة وكيمياء الفلور
يعد فهم الحركية والديناميكا الحرارية للفلورة أمرا مهما من أجل تحقيق أهداف التفاعل وضمان سلامة التفاعل / العملية الكيميائية. اعتمادا على الركيزة وعامل الفلورة وظروف التفاعل ، يمكن أن تكون الفلورات نشطة للغاية وتتطلب مراقبة ومراقبة دقيقة. هذا صحيح بشكل خاص أثناء توسيع نطاق التفاعل. توفر مفاعلات التخليق الكيميائيومسعرات التفاعل تحكما دقيقا في المفاعل ، وتقيس طاقة التفاعل ، ونمذجة تأثير المتغيرات على أداء التفاعل. يقوم FTIR و Raman Spectroscopy بتتبع ومراقبة أنواع التفاعل الرئيسية لتوفير بيانات الحركية ، ودعم الآليات المقترحة ، وفهم أفضل لكيفية تأثير المتغيرات على تقدم التفاعل والأداء بشكل عام. عندما يكون من الضروري الحصول على عينة تفاعل للتحليل دون اتصال بالإنترنت ، يقوم EasySampler بأخذ عينات آلية وآمنة وغير مراقبة. غالبا ما يستخدم الباحثون مفاعلات التخليق الكيميائي جنبا إلى جنب مع التحليل الطيفي و / أو EasySampler في الموقع أخذ العينات للحصول على المعلومات المطلوبة لفهم شامل لتفاعلات وعمليات الفلورة.
شاهد عرضا توضيحيا إلكترونيا مباشرا من عملك أو مكتبك المنزلي وفقا لجدولك الزمني.
التطبيقات
يؤدي انقسام رابطة C-F إلى الفلورة النووية لمادة كهربائية عضوية
يصف المؤلفون تفاعلا ينتقل فيه الفلور من الترابط المشبع بالفلور إلى محب للكهرباء ، مما يؤدي إلى تخليق مركب جديد مفلور ونسخة خافتة من مركب organorhodium أحادي الفلور. ينشأ هذا النقل من تنشيط رابطة CF ، والذي كان يعتبر في السابق يصعب تحقيقه بسبب قوة الرابطة. قطع رابطة CF في ترابط مركب الروديوم [(η5 ، κ2C− C5Me4CH2C6F5CH2NC3H2NMe) −RhCl] يحرر الفلورايد النووي ويحول جزء الأسيل من محبة كهربية كلوريد تولويل إلى فلوريد أسيل ، ويؤدي إلى تكوين المركب الحلقي المعدني.
قام الباحثون بالتحقيق في نقل الفلورايد إلى ركائز أخرى بما في ذلك أنهيدرياد. في إحدى التجارب ، تم تتبع نقل الفلورايد إلى أنهيدريد الخليك بواسطة ReactIR. أفادوا أن شدة نطاق الأنهيدريد C-O (1268 سم -1) ومركب الروديوم [(η5،κ2C−C5Me4CH2C6F5CH2NC3H2NMe) −RhCl] نطاق C-F (1386 سم -1) يتضاءل ، بينما يزداد النطاق الجديد الناشئ عن رابطة فلوريد الأسيل CF (1346 سم -1) بشكل متناسب. هذا يدعم ملاحظة نقل الفلورايد من ركيزة واحدة إلى ركيزة واحدة الآخر.
باتريك جيه مورغان ، ماغنوس دبليو دي هانسون هاين ، هايدن ب. توماس ، جراهام سي سوندرز ، أندرو سي مار ، بيتر ليسانس ، "تنشيط رابطة C−F للترابط المشبع بالفلور مما يؤدي إلى الفلورة النووية لمادة كهربائية عضوية" ، المعادن العضوية ، 2020 ، https://dx.doi.org/10.1021/acs.organomet.0c00176
تخليق فلوريدات الكاربامويل N-alkyl/aryl و N-CF3 من الأمينات الثانوية والأيزوثيوسيانيدات
يصف المؤلفون طريقة لتحضير AgOCF3 في درجة حرارة الغرفة وإظهار قدراته في ثلاثي فلورو الميثوكسيلات وكمصدر لفلوريد الكربونيل (O = CF2). مكن ذلك من تخليق فلوريدات الكاربامويل N-alkyl / aryl و N-CF3 من الأمينات الثانوية والأيزوثيوسيانيدات.
لفهم الآلية التي يطلق بها الملح O = CF2 بشكل أفضل ، تم بدء عدد من التجارب. أظهرت قياسات ReactIR أن الملح لا يطلق O = CF2 عند التسخين ، وأن محلول الملح كان مستقرا لعدة ساعات عند 50درجةمئوية. عندما تم إدخال الأيزوثيوسيانات ، أظهرت قياسات ReactIR انخفاضا في النطاق 974 سم -1 المرتبط ب AgOCF3 والزيادة السريعة في أ الفرقة عند 1245 سم -1 من تكوين O = CF2. أجرى الباحثون تفاعلات من مختلف الأيزوثيوسيانات مع AgOCF3 لتحديد ما إذا كان يمكن تحديد جزء من الكاربامويل N-CF3 . لاحظوا ظهور نطاقين جديدين للأشعة تحت الحمراء: عند 1641 سم -1 من منتج إزالة الكبريت R-N-C = CF2 وعند 1848 سم -1 منN-CF3 carbamoyl.
تلخيص: تشير قياسات ReactIR إلى أن AgOCF3 لا يحرر O = CF2 حتى يتم تنشيطه بواسطة كاشف مشترك محب للنواة ، مما يدعم ملاحظات الباحثين حول استقرار الملح. مكن ذلك من تخليق عدد من فلوريدات الكاربامويل من الأمينات الثانوية والأيزوثيوسيانيدات.
عبد الرحمن توركسوي ، توماس سكاتولين ، سمير بوعياد - جيرفيس ، "سهولة الوصول إلى AgOCF3 وتطبيقاته الجديدة كخزان ل OCF2 للتخليق المباشر ل N−CF3 أو أريل أو ألكيل كاربامويل فلوريدات" Chem https://doi.org/10.1002/chem.202000116.
المنشورات
المنشورات الحديثة المتعلقة بالفلور وكيمياء الفلورة
- ماسافومي سوجياما ، ميدوري أكياما ، كوهي نيشياما ، تاكاشي أوكازوي ، كيوكو نوزاك ، "تخليق كربونات الديالكيل المفلورة من ثاني أكسيد الكربون كمصدر كربونيل" ، ChemSusChem ، 2020 ، https://doi.org/10.1002/cssc.202000090
- عبد الرحمن توركسوي ، توماس سكاتولين ، سمير بوعياد - جيرفيس ، "سهولة الوصول إلى AgOCF3 وتطبيقاته الجديدة كخزان ل OCF2 للتخليق المباشر ل N−CF3 أو أريل أو ألكيل كاربامويل فلوريدات" Chem https://doi.org/10.1002/chem.202000116.
- باتريك جيه مورغان ، ماغنوس دبليو دي هانسون هاين ، هايدن ب. توماس ، جراهام سي سوندرز ، أندرو سي مار ، بيتر ليسنس ، "تنشيط رابطة C−F للترابط المشبع بالفلور مما يؤدي إلى الفلورة النووية لمادة كهربائية عضوية" ، المعادن العضوية ، 2020 ، https://dx.doi.org/10.1021/acs.organomet.0c00176
- لارا أميني رينتش ، إنيو فانولي ، سيلفيا ريتشارد بيلدشتاين ، روجر مارتي ، جيانفيتو فيليه ، "طريق جديد وفعال للتدفق المستمر لإعداد الدراجات غير المتجانسة المنصهرة ثلاثي فلورو الميثيل N لاكتشاف الأدوية وتصنيع الأدوية" ، Ind. Eng. Chem. Res. 2019 ، 58 ، 24 ، 10164-10171
- دانيال دبليو ويدليكا ، وألكسندر جونتشاروف ، وروتشي ميهتا ، وديلان جيه بيدرو ، وروبرت نورث "التوليف النوعي المتماثل ل (3R ، 4R) -1-بنزيل -4-فلوروبيروليدين -3- أمين باستخدام تحول من نوع بورجيس" ، Org. Process Res. Dev. 2019 ، 23 ، 1970-1978
- أليسا إم هوا ، سامانثا إل بيدويل ، سارة آي بيكر ، هرانت ب. هراشيان ، ريان دي باكستر ، "الأدلة التجريبية والنظرية على رابطة الهالوجين بين النيتروجين والفلور في الفلورات الجذرية التي تبدأ بالفضة" ، ACS Catal. 2019, 9, 3322−3326
- بياجيا ميزيو ، إيلينا غالا ، ستيفن ف. لي ، "التحليل الطيفي في الوقت الفعلي الذي يتيح الاستهلاك الكمي والآمن للفلوروفورم أثناء التدفق ثلاثي الفلور في التدفق" ، ACS Sustainable Chem. Eng. 2018 ، 6 (1) ، 1489-1495
- تشيانغ يانغ ، بابلو جيه كابريرا ، شياوونغ لي ، مين شنغ ، إكس وانغ ، "تقييم سلامة الاقتران المتقاطع بوساطة النحاس ل 2-بروموبيريدين مع إيثيل برومودي فلورو أسيتات" ،Org. Process Res. Dev. 2018 ، 22 (10) 1441-1447 RC-1
- توماس سكاتولين ، ماوبينغ بو ، وفرانزيسكا شوينبيك ، "التحقيق في (Me4N) SCF3 كخزان مستقر وصلب وآمن ل S = CF2 كبديل ل Thiophosgene" ، Chem. Eur. J. ، 2017 ، https://doi.org/10.1002/chem.201705240
- جوردان د. جالواي ، دوي إن ماي ، ريان دي باكستر ، "تفاعلات مينيسك المحفزة بالفضة باستخدام Selectfluor كمؤكسد خفيف" ، Org. Lett. 2017 ، 19 ، 5772−5775
- Zsombor Gonda ، Ferenc Béke ، Orsolya Tischler ، Milán Petró ، Zoltán Novák ، Balázs L. Tóth ، "Erythrosine B يحفز الرؤية - ضوء الأكسدة الضوئية - تدوير N ‐Alkyl‐N‐aryl‐2‐ (ثلاثي فلوروميثيل) أكريلاميد إلى 3‐(ثلاثي فلوروميثيل) إندولين ‐2‐مشتقات واحدة" ، Eur. J. Org. Chem. 2017, 2112–2117
- توماس سكاتولين ، كريستينا ديكرز ، فرانزيسكا شوينبيك ، "التوليف المباشر لفلوريدات الأسيل من أحماض الكربوكسيل مع الكاشف الصلب المستقر على مقاعد البدلاء (Me4N) SCF3" ، Org. Lett. 2017 ، 19 ، 5740−5743
- أليسا إم هوا ، دوي إن ماي ، رامون مارتينيز ، ريان دي باكستر ، "فلورة C-H الجذرية باستخدام الأحماض الأمينية غير المحمية كسلائف جذرية" Org. Lett. 2017 ، 19 (11) 2949-2952
- نونزيو دينورا ، أنجيلا لوبيدوتا ، موديستو دي كانديا ، سافيريو سيلاماري ، ليوناردو ديجينارو ، رينزو لويسي ، أنتونيتا ميلي ، دومينيكو تراكاريكو ، أناليسا كوتريجنيلي ، فالنتينو لاكوينتانا ، كوزيمو دي ألتوماري ، ماسيمو فرانكو ، فينتشنزو ديميكولي ، آنا تولوميو ، أنطونيو سيليماتي ، "التطوير الصيدلاني لتركيبات 6-fluoro-L-DOPA الجديدة القائمة على اللاكتات" ، المجلة الأوروبية للعلوم الصيدلانية 2017 ، 99 ، 361-368
- تاو شو ، ييتشن وو ، تشيليانغ يوان ، هيرونغ قوان ، جوشنغ ليو ، "التحقيق الميكانيكي في فلورة الأمين المؤكسدة داخل الجزيئات المحفزة بالفضة للألكينات" ، المعادن العضوية ، 2016 ، 35 (10) ، 1347-1349
- Antal Harsanyi و Graham Sandford ، "غاز الفلور لتوليفات علوم الحياة: مقاييس خضراء لتقييم الفلورة المباشرة الانتقائية لتخليق استرات 2-fluoromalonate" ، Green Chem. ، 2015 ، 17 ، 3000-3009
- بينغ تشانغ ، الدكتور كريستيان وولف ، "التحفيزي المتماثل الانتقائي ثنائي الألدهيدات" ، أنجو. كيم ، 2013 ، https://doi.org/10.1002/anie.201303551
المنتجات ذات الصلة
أنظمة أخذ العينات الآلية
خذ عينات تحليلية موثوقة مضمنة ، وقم بإخمادها في الموقع ، وقم بتخفيفها للحصول على عينات تحليلية قابلة للتكرار من أي تفاعل كيميائي تقريبا.
مفاعلات التخليق الكيميائي
زد من إنتاجيتك في مختبرك باستخدام مفاعلات التخليق الكيميائي المزودة بأدوات أتمتة مدمجة.
مطياف FTIR و Raman
تتيح مطياف FTIR و Raman في الموقع المراقبة في الوقت الفعلي لتوفير معلومات مهمة لتحسين المركبات الكيميائية.
مسعرات التفاعل
تقيس مسعرات التفاعل كمية الطاقة المنبعثة أو الممتصة بواسطة تفاعل كيميائي أو فيزيائي في التطور الكيميائي والصيدلاني.
أنظمة التحكم في المفاعلات
تسمح أنظمة التحكم في المفاعل بأتمتة JLRs مع أنظمة التدفئة والتبريد التابعة لجهات خارجية ، وإضافة السوائل ، وأدوات التقليب ، وأدوات PAT.
جناح التوسع
برنامج تطوير العمليات وتوسيع نطاقه الرائد في العالم للعلماء والمهندسين.