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——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).     

六氟化硫替代气体绝缘强度的官能团加和理论方法

绝缘强度是设计与发现新型SF₆替代气体的关键参数, 预测未知气体的绝缘强度通常采用基于量子化学计算建立的构效关系模型, 计算过程复杂、 误差大、 且无法正确描述具有特殊化学键的气体分子. 为了能够直观反映绝缘强度随结构的变化规律, 提出了官能团加和方法, 将分子结构分解为独立的官能团, 在一级近似下, 将优化后的官能团绝缘强度直接加和, 即可获得气体的绝缘强度. 与65种已知气体的实验绝缘强度对比, 官能团加和方法计算的绝缘强度与实验值相吻合, 平均绝对与相对偏差分别为0.0656与6.28%, 理论预测值与实验值的相关系数达到0.9879, 优于构效关系模型方法. 研究结果表明, 引入不饱和键或形成环结构, 同时避免孤立的CH_x, CF等基团, 而用CF₃, OCF₃, SCF₃等基团取代, 则有利于获得绝缘性能优异的气体分子.     

液相共存成分对氨法脱碳吸收液解吸CO2的影响研究

考察了烟气中SO₂、NO_x和CO₂与氨水的反应机理,研究了模拟解吸液解吸过程中主要液相共存成分,如(NH₄)₂SO₃、(NH₄)₂SO₄、NH₄NO₃、NaCl、NH₄Cl和(NH₄)₂CO₃对CO₂解吸的影响.研究表明,不同液相共存成分、质量分数、pH值、表面张力等对CO₂解吸产生一定影响,大部分液相共存成分的存在,会降低脱碳溶液CO₂的解吸量.质量分数低于10％的液相共存组分对脱碳吸收液CO₂解吸过程的制约作用依次为(NH₄)₂SO₃>NH₄NO₃>(NH₄)₂SO₄>NaCl>(NH₄)₂CO₃.因此,在碳捕集前应对烟气中的杂质成分进行脱除,减少其对解吸液理化特性的影响.     

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.     

六氟化硫中痕量一氧化碳和二氧化碳的气相色谱检测及其在断路器故障分析中的应用

为了准确分析高浓度SF₆中痕量的CO及CO₂,发展了可靠的气相色谱-火焰离子化检测器（GC-FID）方法。通过双Porapak Q色谱柱结合阀切换将SF₆从待测样品中分离并排出检测系统,从而避免SF₆可能造成的在线转化柱中毒现象,同时实现CO和CO₂的完全分离;通过在线镍催化将CO和CO₂的检测转化为对CH₄的检测,极大地提高检测灵敏度。结果显示,该方法对CO和CO₂的检测互不干扰,两者都可在2~500 μL/L范围内呈现良好的线性相应,测定重复性好（RSD小于2%）,准确度高。建立的GC-FID方法可直接用于SF₆高压断路器中痕量CO及CO₂的检测,为SF₆相关电气设备潜伏性故障诊断提供了研究手段。     

甲基磺酰氟Simons电化学氟化过程特性和机理研究

选择CH₃SO₂F电化氟化制备CF₃SO₂F过程为研究系统,研究了电化氟化过程操作电压和反应时间的关系、操作条件对氟化产物组成的影响规律以及Ni电极在电化氟化过程的变化情况. 实验结果表明,Simons电化学氟化过程主要由三个步骤组成：F-在阳极发生电化学氧化反应生成F,该步骤是Simons电化学氟化过程的控制步骤;在Ni电极上生成的F与Ni或NiF₂反应生成高价NiF_n (n≥3),NiFn为Simons电化学氟化过程的氟化剂;NiF_n可以在电极/电解液界面与有机物发生氟化反应生成氟化产物,也可以发生分解反应生成游离F²,NiF_n与有机物发生氟化反应的机理与用CoF₃等为氟化剂氟化有机物的机理相同. 但NiF_n的反应活性比CoF₃高,且在实验条件下极不稳定.     

基于分子工程的方法设计首例具有Sr2Be2B2O7 (SBBO)结构的深紫外氟碳酸盐双折射晶体AMgLi2(CO3)2F (A=K,Rb)※

分子结构设计是开发新化合物和通过原子尺度操纵优化晶体结构的一种引人注目的策略. 在这个工作中, 利用分子工程的思想, 基于SBBO结构, 成功设计并合成两个新型氟碳酸盐KMgLi₂(CO₃)₂F和RbMgLi₂(CO₃)₂F. 在两个结构中, a-b平面是由CO₃和LiO₃F阴离子基团组成的无限[Li₃C₃O₆F₃]_∞层, 进一步相邻的层通过F原子连接形成一个独特的[Li₆C₆O₁₂F₃]_∞双层. 这种结构特征对改善晶体的层状生长习性和消除晶体的多晶性有很大的帮助. 光学测试表明, 该系列晶体具有大的双折射和短的紫外截止边, 是深紫外双折射晶体良好的候选材料.     

高压变电站事故预警监测探讨-新型氟化氢气体在线监测仪的研制

通过监测六氟化硫（SF₆）气体的变化发现高压变电站系统中设备的异常. 气体绝缘开关设备（GIS）中的高压开关、电闸及其它各种设备因接触不良、电阻值增加、发热、融解、拉弧、连续拉弧等原因会造成设备短路. 因保护这些电器的SF₆气体不可能非常纯净,如存在H₂O. 在上述这些故障发生时变成催化条件,使SF₆与H₂O作用后生成氟化氢气体. 通过监测氟化氢气体的突发变化,可以预警GIS系统设备可能出现的故障.     

O(1D)与CF3Br的反应研究

研究了CF₃Br-O₃体系在253.7nm紫外光照射下所引发的O(¹D)与CF₃Br的反应.O⁽¹D)与CF₃Br反应的最终产物为CF₂O、F₂和Br₂,反应速率常数k为1.32×10^-10cm³·mol^-1·s^-1.讨论了O(3P)与CF₃Br反应的可能性、O(¹D)与CF₃Br反应的机理及外加气体对反应的影响等.     

Generation of intense secondary pulsed molecular beams of high kinetic energy controllable by a powerful IR laser

A method for generation of intense secondary pulsed molecular beams and beams of radicals of high kinetic energy controllable by a powerful IR laser is described. A pressure shock (shock wave) is used as a source of secondary beams. The pressure shock is formed in interaction between an intense pulsed supersonic molecular beam (or flow) and a solid surface. The characteristics of the secondary beams were studied. Their intensities and the degree of gas cooling in them were shown to be comparable with the corresponding characteristics of the unperturbed primary beam. The acceleration of molecules in the secondary beam is achieved due to vibrational excitation of them by high-power IR laser pulse in the pressure shock and subsequent vibrational to translational (V–T) relaxation, which occurs when a gas expands through the orifice into a vacuum. Intense [10²⁰ molecules/(sr s)] beams of SF₆ and CF₃I molecules with kinetic energies approximately equal to 1.5 and 1.2 eV, respectively, were generated in the absence of carrier gases. The SF₆ molecular beams with kinetic energies approximately from 2.5 to 2.7 eV with carrier gases H₂, He and CH₄ (SF₆/carriergas=1/10) were obtained. The possibility of generation of intense beams of cold radicals by this method is demonstrated. The intense beams of cold and accelerated CF₃ radicals were generated when the CF₃I molecules in the shock were dissociated by high-power CO₂ laser radiation. The spectral and energetic characteristics of acceleration of SF₆ and CF₃I molecules in the secondary beams were studied. The optimal conditions were found for obtaining high-energy molecules.     

Reactions of fluorinated acid anhydrides, (CF3CO)2O, (CF3SO2)2O and (FSO2)2O, with organometallic substrates of group 15 (As, Sb and Bi)

(C₆H₅)₃MX₂ (M = As, Sb; X = OCOCF₃ and M = Sb, Bi; X = SO₃F, SO₃CF₃) compounds prepared by the interaction of triphenylmetal(V) substrates with (CF₃CO)₂O, (CF₃SO₂)₂O and (FSO₂)₂O have been characterized by molecular weight determination, elemental and spectroscopic (IR, ¹H and ¹⁹F NMR, mass) analyses.     

Ergebnisse aus versuchen zur darstellung von bis(trifluormethylsulphanyl)thioketen (CF3S)2C=C=S

The attempted preparation of bis(trifluoromethylsulphanyl)thioketene is described. Mono-and di-(trifluoromethylsulphanyl)-substituted orthothioesters may be prepared fromCH₃C(SC₂H₅)₃ and CF₃SCl in the presence of anhydrous ZnCl₂. The unstable compoundshave been isolated and characterized. The corresponding CF₃Se and CF₃SO₂ derivativesare only formed as intermediates which decompose to ketene diethylmercaptal. Suchmono- and di-substituted products are obtained in good yield from H₂C=C(SC₂H₅)₂ andCF₃ECl (E=S, Se). The reaction of H₂C=C(SC₂H₅)₂ with CF₃SO₂F gave only poor yieldsof (CF₃SO₂)_nCH_2−n=C(SC₂H₅)₂ (n=1, 2) which were only capable of characterizationin etheral solution by spectral means. Attempts to prepare (CF₃S)₂C=C=S by refluxing(CF₃S)₂CHC(O)Cl, (CF₃S)₂CHC(O)OH or (CF₃S)₂C=C=O with P₄S₁₀ in toluene yieldedonly the cyclic dimer and the corresponding 1,3,4-trithiolan.     

Structures and conformations of trifluoromethanesulfonic anhydride, (CF3SO2)2O, and bis(trifluoromethylsulfonyl)difluoromethane, (CF3SO2)2CF2

The geometric structures and conformational properties of trifluoromethanesulfonic anhydride, (CF₃SO₂)₂O, and bis(trifluoromethylsulfonyl)difluoromethane, (CF₃SO₂)₂CF₂ have been studied by gas electron diffraction (GED) and ab initio calculations (HF/3–21G*). The calculations predict for both systems two stable conformers with C₂ symmetry and one with C₁ symmetry. In both compounds structures with C₂ symmetry and dihedral angles SOSC ≈ 100° ((CF₃SO₂)₂O) and SCSC≈ 150° ((CF₃SO₂)₂CF₂ are lowest in energy. According to the GED analyses the dominant conformer of (CF₃SO₂)₂O₂ possesses C₂ symmetry with SOSC dihedral angles of 99.1(14)°. The presence of up to 30% of the two other conformers cannot be excluded; for (CF₃SO₂)₂CF₂ only one conformer with C₂ symmetry and SCSC dihedral angles of 143(2)° is observed. A complete set of geometric parameters is given.     

Structures and conformations of trifluoromethanesulfonic anhydride, (CF3SO2)2O, and bis(trifluoromethylsulfonyl)difluoromethane, (CF3SO2)2CF2

The geometric structures and conformational properties of trifluoromethanesulfonic anhydride, (CF₃SO₂)₂O, and bis(trifluoromethylsulfonyl)difluoromethane, (CF₃SO₂)₂CF₂ have been studied by gas electron diffraction (GED) and ab initio calculations (HF/3–21G*). The calculations predict for both systems two stable conformers with C₂ symmetry and one with C₁ symmetry. In both compounds structures with C₂ symmetry and dihedral angles SOSC ≈ 100° ((CF₃SO₂)₂O) and SCSC ≈ 150° ((CF₃SO₂)₂CF₂) are lowest in energy. According to the GED analyses the dominant conformer of (CF₃SO₂)₂O possesses C₂ symmetry with SOSC dihedral angles of 99.1(14)°. The presence of up to 30% of the two other conformers cannot be excluded; for (CF₃SO₂)₂CF₂ only one conformer with C₂ symmetry and SCSC dihedral angles of 143(2)° is observed. A complete set of geometric parameters is given.     

七氟异丁腈负离子结构与反应活性的理论研究

新型环保绝缘气体七氟异丁腈(C4)在高压输电应用中备受关注. 本文采用多种高精度量子化学理论方法研究了C4吸附电子后形成C4^-负离子的结构、 光谱、 寿命以及与CO₂的反应机理和动力学. 结果表明, 电子进入C≡N的π^*反键轨道, 通过弯曲C—C=N形成C4^-负离子, 绝热电子亲合能的最佳预测值为0.30 eV. 在 0~2 eV范围内C4^-具有显著的光电子吸收峰, 亚稳态C4^-负离子经约9 kJ/mol能垒断裂C—F键生成稳定的长寿命[F...(CF₃)₂CCN]^-中间体. C4^-+CO₂反应存在进攻F或CN上的C和N 3种复合-解离机理, 在电气应用条件下, 以CO₂进攻氰基CN途径为主, 诱发负电荷从CN向CO₂转移.     

氟磺酸改性磺酸型聚合物催化剂在甲醛羰基化中的性能研究

采用水热合成、原位磺化法制备了固体磺酸型聚合物PDS-1.0催化剂,以三氟甲烷磺酸对其进行接枝改性得到PDS-1.0-F催化剂;采用N_2吸附-脱附、TG、FT-IR、~(31)P M AS NMR和XPS等技术对催化剂的物理和化学性质进行了表征,以甲醛羰基化制乙醇酸为探针反应对其催化性能进行了评价研究。结果表明,与PDS-1.0催化剂相比,氟磺酸改性后的PDS-1.0-F催化剂的比表面积、孔容积和酸量均降低,但是酸强度和热稳定性显著增加,由此对甲醛羰基化反应具有较好的催化性能,乙醇酸收率达到91.2%。     

含咪唑离子聚乙烯离聚体的合成与性能

利用双(β-二酮单亚胺)钛催化乙烯和5-碘甲基降冰片烯(IMNB)的配位共聚, 高效合成了高分子量、 窄分子量分布和组分可控的烯烃共聚物. 将该含有碘甲基侧基的共聚物与N-甲基咪唑进行亲核取代反应, 然后再与有机金属盐进行离子交换, 制备了一系列带有甲磺酸根(CH₃SO{}_{\mathrm{3}}^{-})、 三氟甲磺酸根(CF₃SO{}_{\mathrm{3}}^{-})或双(三氟甲磺酰)亚胺负离子(Tf₂N^-)的聚乙烯离聚体. 研究表明, 离子基团的引入会破坏聚合物的结晶, 熔融温度和结晶度均随着离子含量的增加而降低. 但离聚体的玻璃化转变温度却高于乙烯/IMNB共聚物, 表明离子基团之间的强相互作用抑制了链段运动.与共聚物前体相比, 聚乙烯离聚体表现出更高的热稳定性、 更好的亲水性和更高的抗拉强度. 当离子含量相同时, 聚乙烯离聚体的抗拉强度顺序为: CH₃SO{}_{\mathrm{3}}^{-}>CF₃SO{}_{\mathrm{3}}^{-}>Tf₂N^-, 而断裂伸长率呈现相反的趋势.     

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.