全氟和多氟烷基磺酸的研究——Ⅶ.含有双键的全氟与多氟烷基醚磺酰氟的合成

本文用不同方法获得含有磺酰氟基的烯烃.利用格氏反应由ω-碘-3-氧杂全氟烷磺酰氟(1)得到了γ-和ε-全氟烯基醚磺酰氟(2b和2c).1可与乙烯加成制得ICH₂CH₂(CF₂CF₂)_n+1-OCF₂CF_SO₂F(3),然后用三乙胺脱碘化氢得到相应的烯烃4.含有氟氯双键的磺酰氟6曾从CFCI₂CFCIOCF₂CF₂SO₂F(5)脱氯得到.5与Swarts试剂反应得不到CF₂CICFClOCF₂CF₂SO₂F,却得到醚键的α氯被氟化的7.β-磺酰氟基全氟乙氧基阴离子与对甲苯磺酸β-氯乙酯反应得到5-氯-4,4,5,5-四氢-3-氧杂四氟戊磺酰氟(12),它亦可由四氟乙磺内酯、氟化钾、乙烯、氯在DG中反应制得.经过氯化、脱氯,得到三氯乙烯基醚乙磺酰氟(14). 合成了含有内部双键的对称全氟和多氟醚二磺酰氟.将CFCIICF₂OCF₂CF₂SO₂F(15)在乙酐、二氯甲烷或乙酸乙酯、二氯甲烷中用锌粉偶合,得到(—CFCICF₂OCF₂CF₂SO₂F)₂(16),再脱氯制得(—CFCF₂OCF₂CF₂SO₂F)₂(17).CCI₃CF₂OCF₂CF₂SO₂F(18)在180～200℃可经铜粉进行脱卤偶合而成(—CCICF₂OCF₂CF₂SO₂F)₂(19).     

全氟和多氟烷基磺酸的研究——Ⅱ.一些多氟烷基醚磺酸的合成

一系列5-卤3-氧杂多氟戊磺酰氟 FO₂SCF₂CF₂OC-C-X 已经由四氟乙烷磺内酯(或氟羰基全氟甲基磺酰氟)、烯烃、氟化钾及卤素在二乙二醇二甲醚中制得.所用烯烃是四氟乙烯、三氟氯乙烯、六氟丙烯、偏氟乙烯和对称二氟二氯乙烯,所用卤素是一氯化碘、溴和氯.通过色谱-质谱分析,鉴定了一氯化碘与四氟乙烯反应的副产物,提出了这一反应的可能机理:β-磺酰氟基四氟乙氧基 FO₂SCF₂CF₂Oθ与卤素首先生成次卤酸酯 FO₂SCF₂CF₂OX(X=Cl,Br,I),它或主要地与烯烃加成,或分解产生二氟卡宾 F₂C:和氟光气 F₂C=O,而导致产生许多副产物.FO₂SCF₂CF₂OCF₂CF₂I与四氟乙烯的调聚产物 I(CF₂CF₂) _n+1 OCF₂CF₂SO₂F 在180～200℃可以直接氯化得高产率的 Cl(CF₂CF₂) _n+1 OCF₂CF₂SO₂F 和一氯化碘,亦可偶合成二磺酰氟[(CF₂CF₂) _n+1 OCF₂CF₂SO₂F]₂,它们可再转化成钾盐.     

全氟和多氟烷基磺酸的研究——Ⅵ.一些长链烷基醚磺酰氟的合成

末端氟烯烃R_FCF=CF₂[R_F=CF₃,Cl(CF₂)2～4,H(CF₂)₄,n-C₃F₇O]与四氟乙磺内酯、氟化钾和卤素在二乙二醇二甲醚中反应,得到长链烷基醚磺酰氟[R_FCFXCF₂OCF₂CF₂SO₂F](1,2_a,b～6_a,b)。烯烃结构和反应温度对磺酰氟的产率有一定影响。用三氟化钴处理R_FCFXCF₂OCF₂CF₂SO₂F(5b,2b,8,9)时,-CF₂SO₂F失SO₂而转化为-CF₃,形成多氟醚(R_FCFXCF₂OCF₂CF₃)7及10～12。控制反应温度,二磺酰氟13也可以失去一个SO₂为主而形成单磺酰氟15。     

全氟和多氟烷基磺酸的研究Ⅲ.1-氯-2-碘四氟乙烷与四氟乙烯的热调聚反应及其产物的化学转化

1-氯-2-碘四氟乙烷易与四氟乙烯进行热调聚反应,形成低分子量调聚物,Cl(CF₂CF₂)_nI(n=2～5),可以蒸馏分离.在低温下调聚物与普通格氏试剂反应得氯氟烷基卤化镁,再由它获得ω-氯代全氟烯烃-1Cl(CF₂CF₂)_nCF=CF₂(n=1,2,3)、ω-氯代全氟烷基醇Cl(CF₂CF₂)_nCR'R"OH(R'=CH₃,R"=H;R'=R"=CH₃;R'=R"=CF₃;n=2,3)及ω-氯代全氟烷基磺酰氯Cl(CF₂CF₂)_nSO₂Cl(n=2,3,4).通过ω-氯代全氟羧酸甲酯与甲基碘化镁的反应也得到ω-氯代全氟烷基醇Cl(CF₂CF₂).CF₂C(CH₃)₂OH(n=1,2).ω-氯代全氟烷基磺酸钾是稳定性很好的表面活性剂,可用作电镀镀铬中的铬雾抑制剂.     

全氟和多氟烷基磺酸的研究Ⅳ.3-氧杂多氟烷烃磺酸酯的合成及其硫-氧和碳-氧键的断裂

以3-氧杂多氟烷烃磺酰氟XOCF₂CF₂SO₂F为原料,在二氯甲烷中于-20～-30℃与三乙胺、含氟醇或苯酚反应得到一系列氧杂多氟磺酸酯XOCF₂CF₂SO₃R(1a～1g),产率52～90%.影响产率的主要因素是反应温度,而不是碱用量.亲核试剂与这些磺酸酯作用,主要引起酯基的C—O断裂.如1a或1c与I^,CNS和R¹R²NH反应得HCF₂CF₂CH₂Y(Y=I,CNS,R¹R²N),与HCF₂CF₂CH₂^θ得对称醚(HCF₂CF₂CH₂)₂O.     

氟烷磺酰氟/双氧水/碱/丙酮体系与苄醇衍生物的氧化反应

研究了氟烷磺酰氟/双氧水/氢氧化钠/丙酮体系与6个苄醇衍生物的氧化反应, 其中氟烷磺酰氟包括HCF₂CF₂OCF₂CF₂SO₂F, n-C₄F₉SO₂F和n-C₈F₁₇SO₂F. 最优反应条件为n(苄醇衍生物): n(氟烷磺酰氟): n(双氧水): n(氢氧化钠)=1: 4: 8: 8, 溶剂为丙酮, 反应温度为20℃, 反应时间为24 h. 产物酮的收率为23% ~92%. 探讨了该氧化反应的机理, 原位生成的氟烷基过氧磺酸中间体可将丙酮氧化为二甲基二氧杂环丙烷, 进而将反应体系中共存的苄醇衍生物氧化成相应的产物酮. 氟烷磺酰氟/双氧水/氢氧化钠/丙酮体系原位生成的二甲基二氧杂环丙烷氧化苄位羟基的能力和传统的Oxone/CH₃COCH₃体系相当. 本研究提供了一种新颖的原位制备二甲基二氧杂环丙烷的方法.     

全氟和多氟烷基磺酸的研究 Ⅹ.在亲核取代反应中全氟烷基3-氧杂全氟烷烃磺酸酯的唯一的硫-氧键断裂

以3-氧杂多氟烷烃磺酰氟XCF_2OCF_2CF_2SO_2F为原料,合成了全氟烷基3-氧杂全氟戊烷磺酸酯XCF_2OCF_2CF_2SO_3CF_2CF_2OCF_2X(1)[X=ICF_2(1a),X=ClCF_2(1b),X=HCF_2(1c),X=Cl_2CF(1d)].1极易和多种亲核试剂反应,其中催化量的卤离子和硫氰根离子即能将1分解成相应的磺酰氟和酰氟.所有的亲核试剂和1作用时均进攻硫原子而只得到硫-氧键断裂的产物.可能的解释是由于烷醇基α碳原子上两个氟原子的屏蔽作用,使亲核试剂难于进攻碳,只能进攻硫,从而导致唯一的硫-氧键断裂.     

咪唑类酸性离子液体在Beckmann重排中的应用

以N-甲基咪唑和1,4-丁烷磺内酯反应制得1-甲基-3-磺酸丁基咪唑内盐（MBsIm）; MBsIm分别与H₂SO₄、 CF₃SO₃H和CF₃COOH反应合成了3种咪唑类酸性离子液体：1-甲基-3-磺酸丁基咪唑三氟甲烷磺酸盐（[MBsIm][OTf]）、 1-甲基-3-磺酸丁基咪唑硫酸氢盐（[MBsIm][HSO₄]）和1-甲基-3-磺酸丁基咪唑三氟乙酸盐（[MBsIm][CF₃COO]）,其结构经¹H NMR和¹³C NMR确证。并考察了其在液相Beckmann重排反应中的催化作用。结果表明：[MBsIm][OTf]Z-nCl₂体系的选择性和收率达99％以上,重复使用3次后,转化率维持在90%以上。     

偏氟乙烯与全卤代烷烃的调聚反应及其产物的研究

偏氟乙烯能够分别与四氯化碳和全氟叔丁基碘进行自由基的调聚反应,得到新型的调聚物CCl₃(CH₂CF₂)_nCl(n=1～6)和(CF₃)₃C(CH₂CF₂)_nI(n=1,2).调聚物的结构由核磁共振谱、红外光谱、元素分析和化学转化所证实.反应中亲电自由基·CCl₃与·C(CF₃)₃主要进攻偏氟乙烯上无氟碳原子,亦即在偏氟乙烯的自由基加成中,极性因素对加成方向起决定性作用.     

全氟2-甲基-3-氧杂戊二酸及其衍生物的合成

Fritz等曾报道用草酰氟与全氟环氧丙烷反应制取全氟2-甲基-3-氧杂戊二酸(1)^[1].本文报道全氟2-(2'-氟磺酰基乙氧基)丙酸用亚硫酸钠还原,使氟磺酰基转变成亚磺酸钠,再用氢溴酸除硫而得1的另一个方法.     

不同锂盐对超支化/梳状复合型聚合物电解质的性能影响研究

利用PVA侧链上的羟基的化学活性, 采用超支化聚胺-酯对改性纳米SiO₂和PVA接枝改性, 并加入不同锂盐,制备了SiO₂-g-HBPAE/PVA-g-HBPAE超支化/梳状复合型聚合物电解质, 利用SEM观察了纳米粒子在基体中的分散情况, 采用DSC、拉伸实验以及介电谱研究了锂盐种类及添加量对复合体系性能的影响. 结果表明, 超支化接枝改善了SiO₂和基体的界面相容性; 磺酸类锂盐在复合材料中表现出自增塑现象, 材料的玻璃化转变温度(T_g)大幅度下降; LiClO₄在基体中的离解能力强于LiCF₃SO₃和 LiN(SO₃CF₃)₂; 当LiCF₃SO₃添加量为20 %(by mass, 下文同)时, 聚合物电解质的室温电导率达到最大值2.58×10^-6 S•cm^-1.     

双甲基化大豆苷元磺酸盐的合成、晶体结构及活性研究

以大豆苷元为原料合成了强水溶性异黄酮类化合物7,4′-二甲氧基异黄酮-3′-磺酸钠(1)和7,4′-二甲氧基异黄酮-3′-磺酸铜(2).X射线单晶衍射分析表明,化合物1的分子组成为[Na(H₂O)₂](C₁₇H₁₃O₄SO₃),Na的配位数为6,且相邻钠离子以7,4′-二甲氧基异黄酮-3′-磺酸根氧原子桥连,与两个磺酸根的3个氧原子和1个S原子组成六元环,六元环通过Na-O配位键彼此稠合,在晶体结构中形成延伸的锯齿状聚合八面体配位钠离子链;这些钠离子链之间又通过配位水与配位水、磺酸根之间的氢键作用自组装成二维结构的超分子离子聚合物.化合物2的分子组成为[Cu(H₂O)₆](C₁₇H₁₃O₄SO₃)₂·8H₂O,Cu(Ⅱ)位于对称中心上.[Cu(H₂O)₆]²⁺,C₁₇H₁₃O₄SO^-₃和H₂O之间存在多种氢键;并且异黄酮环反平行排列存在π…π的堆积作用.氢键和π…π的堆积作用使化合物2自组装成三维结构的超分子.抗缺氧缺血活性试验结果表明,它们的抗缺氧缺血活性比大豆苷元的高.     

阴离子插层镁铝水滑石结构及相互作用的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)计算了MgAl-LDHs层板与无机阴离子(F^-、Cl^-、NO₃^-、CO₃^2-、SO₄^2-)和有机阴离子(水杨酸根离子([HO(C₆H₄)COO]^-)、苯甲酸根离子([(C₆H₅)COO]^-)、对二甲氨基苯甲酸根离子([p-(CH₃)₂N(C₆H₄)COO]^-)、十二烷基磺酸根离子[C₁₂H₂₅SO₃]^-、己烷基磺酸根离子[C₆H₁₃SO₃]^-、丙烷基磺酸根离子[C₃H₇SO₃]^-)间的相互作用,获得稳定超分子几何结构及相互作用能。层板主体与客体间存在较强的超分子作用,包括主客体间静电作用和氢键等。主、客体间相互作用能数值大小顺序为CO₃^2- > SO₄^2- > F^-> Cl^-> NO₃^-;[p-(CH₃)₂N(C₆H₄)COO]^-> [(C₆H₅)COO]^-> [HO(C₆H₄)COO]^-和[C₁₂H₂₅SO₃]^-> [C₆H₁₃SO₃]^- > [C₃H₇SO₃]^-。另外,还采用自然键轨道(NBO)计算和分析了LDHs 层板与阴离子间作用机理,从二阶微扰理论计算得到的稳定化能变化趋势与相互作用能数据基本吻合。     

全氟和多氟烷基磺酸的研究 Ⅸ.5-卤-3-氧杂-全氟戊磺酰氟的化学转化

5-卤-3-氧杂-全氟戊磺酰氟(1)依次用苛性钾、浓硫酸和五氧化二磷处理可顺利地得到相应的磺酸和磺酸酐.在吡啶存在下,[I(CF_2)_2O(CF_2)_2SO_2]_2O(3)与醇反应得磺酸酯(6).1在发烟硫酸作用下,可转化成酰氟9.随着反应温度的不同,9水解为酸10和/或二元酸11.氟羰基全氟甲磺酰氟的水解也有类似现象.醇与9的酰氟基反应得羧酸酯,而不与磺酰氟基反应.但可进一步转化为磺酸酯.由9与F~-生成的全氟烷氧基阴离子-O(CF_2)_2O(CF_2)_2SO_2F与活泼的卤代烷作用得醚.还研究了5-卤-3-氧杂-全氟戊磺酰氟与三氯化铝的作用,在无水三氯化铝存在下对9进行了芳烃的Friedel-Crafts酰基化,以四氯化碳为溶剂并改变加料顺序,可提高酮的产率.     

酸性功能化离子液体催化合成叶青素

以含磺酸基离子液体1-(4-磺酸基)丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([4-sulfbmim][BF₄])为酸性催化剂,由乙缩醛和苯甲醇合成了叶青素。 采用正交实验方法考察了合成条件的影响,固定反应温度为20 ℃条件下,确定优化合成条件为：n(苯甲醇)∶n(乙缩醛)=1∶8,反应时间60 min,催化剂用量为每摩尔苯甲醇4 g,产率为92.2%。 与H₂SO₄催化剂相比[4-sulfbmim][BF₄]的催化活性相对较弱,但综合效果优于H₂SO₄。 [4-sulfbmim][BF₄]循环使用6次,催化活性基本不变。     

单氢钌配合物与水和2,2,2-三氟乙醇的作用机理

利用原位¹H和³¹P NMR对单氢钌配合物TpRu(PPh₃)(CH₃CN)H [Tp＝hydrotris(pyrazolyl)borate]与H₂O和酸性HOCH₂CF₃的反应进行了研究, 结果显示相应的反应产物分别是TpRu(PPh₃)(CH₃CN)(OH) 和TpRu(PPh₃)(CH₃CN)(OCH₂CF₃). 观察到反应过程中Ru-H…HOH和Ru-H…HOCH₂CF₃分子间的氢键作用. 提出了生成TpRu(PPh₃)(CH₃CN)(OH)和TpRu(PPh₃)(CH₃CN)(OCH₂CF₃)的不同作用机理. 在水存在下, TpRu(PPh₃)(CH₃CN)H 与H₂O反应, 经过中间体TpRu(PPh₃)(H₂O)H和TpRu(PPh₃)(OH)(η²-H₂)生成产物TpRu(PPh₃)(CH₃CN)(OH). 而TpRu(PPh₃)(CH₃CN)H与酸性HOCH₂CF₃反应时, 单氢配体被质子化形成中间体[TpRu(PPh₃)(CH₃CN)- (η²-H₂)](OCH₂CF₃), 进而转变成产物TpRu(PPh₃)(CH₃CN)(OCH₂CF₃). TpRu(PPh₃)(CH₃CN)(OCH₂CF₃)与H₂作用, 经中间体TpRu(PPh₃)(HOCH₂CF₃)H生成TpRu(PPh₃)(η²-H₂)H.     

三氟甲基磺酰氟绝缘介质理化特性的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法, 研究了新型绝缘介质三氟甲基磺酰氟(CF₃SO₂F)的理化特性, 为高压电气设备应用CF₃SO₂F替代SF₆气体提供了理论依据. 基于量子化学计算的分子结构、 内转动、 偶极矩和振动频率等优化设计了mPCFF力场模型, 计算了243~323 K温度范围内CF₃SO₂F的各种气-液相平衡性质(饱和蒸汽压、 密度、 热容、 蒸发焓和临界参数等)与关键输运特性(扩散系数、 介电常数、 黏度和热导率等)基础参数, 并考察了CF₃SO₂F与N₂或CO₂形成混合气体的理化特性. 通过对比SF₆以及C4/CO₂混合环保绝缘气体, 针对混合比、 液化温度、 扩散和热导等因素提出了CF₃SO₂F的电气设备应用建议.     

一些全氟磺酰氟的光化学反应

本文报道全氟(4-甲基-3,6-二氧杂-7-辛烯)磺酰氟(1)、全氟(3-氧杂-4-氟羰基戊)磺酰氟(2)和全氟(4,6-二甲基-3-氧杂庚-5-酮)磺酰氟(3)的光化学反应.     

meso,β-和β,β-全氟醚基磺酸酯桥连双卟啉的合成

β-氟砜基全氟醚基取代四芳基卟啉与5-(4-羟苯基)-10,15,20-三苯基卟啉、BINOL反应分别生成meso,β-和β,β-全氟醚基磺酸酯桥连双卟啉,双卟啉与醋酸锌在CHCl₃/CH₃OH中回流可高产率获得双锌卟啉,测定并讨论了meso,β-和β,β-全氟醚基磺酸酯连接双卟啉的紫外可见和荧光光谱.     

硅烷基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺离子液体气相色谱固定相的性能评价

以双三氟甲烷磺酰亚胺离子([NTf₂]^-)为阴离子,合成阳离子烷基取代不同(C1、C2和C4)的硅烷基咪唑离子液体,以其为固定相制备气相色谱填充柱。 硅烷基咪唑离子液体为强极性固定相;阳离子结构影响固定相的热稳定性、极性和分离性能。 在这些离子液体固定相中,1-丁基-3-[(3-三甲氧基硅基)-丙基]咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺([PBIM]NTf₂)对Grob试剂分离性能较好。 利用溶剂化作用参数模型,评价[PBIM]NTf₂固定相特性,研究固定相-组分分子之间相互作用机制;同时考察[PBIM]NTf₂色谱柱对不同类型化合物的分离性能。 结果表明,[PBIM]NTf₂固定相主要作用力是氢键碱性和偶极作用,对烷烃、醇、酯和胺等不同类型的样品组分表现出良好的分离能力。