破坏臭氧层的不是氟
化学的迅速发展在为人类生活带来便利的同时,给人类也带来了许多问题。由于科学探索的不确定性,化学家在研究过程中不可避免地会合成未知性质的化合物,只有通过经过长期应用和研究才能熟知其性质,这时新物质可能已经对环境或人类生活造成了影响。
氟利昂的研制、应用和逐渐被取代就是这方面的一个实例。
氟利昂是美国研制的一种制冷剂。20世纪70年代,科学家们发现氟利昂会破坏地球臭氧层,危及人类健康,破坏生态平衡。1985年联合国环境规划署制定了《保护臭氧层维也纳公约》,提出控制氟利昂的使用,各国科学家开始寻找氟利昂的代用品。
“无氟冰箱”一度成为社会关注度极高的词汇。然而,上世纪90年代初领衔我国氟利昂代用品研制重任的陈庆云解释说:无氟冰箱的说法是缺乏科学依据的,破坏地球臭氧层的罪魁祸首不是氟利昂中的氟,而是其中的氯。氟利昂升到同温层被强烈的紫外线照射后分解出氯,氯发生复杂的化合反应,“吃”掉了臭氧。氟利昂的代用品中不是氟少了,而是氟多了,只是不含氯元素。在陈庆云等人的努力下,上世纪90年代末,上海有机化学研究所就将液相法制取四氟乙烷(“无氯冰箱”)的生产技术转让给厂家。
联结学科前沿与应用基础的研究
“该项目在研究国际有机化学特别是有机氟化学发展趋势的同时,结合我们的研究基础,对当今有机氟化学前沿研究领域若干问题进行研究。进行有机氟化学中含氟功能材料合成及性质研究,包括含氟烷基化卟啉的合成、金属化反应并它们的物理和化学性质进行研究;研究含氟的卤代物如碘化物或溴化物和含杂原子分子如氮、氧及硫原子的分子间氢键、卤键等弱相互作用关系,从而揭示分子间弱相互作用的一些本质问题;利用廉价的含氟砌块转化合成一些在特定位置带有含氟基团的有机氟化合物,特别是含氟杂环化合物和具有生理活性的含氟天然产物类似物;不对称催化在有机氟化学中的应用,以达到反应的高立体选择性和区域选择性合成含氟的手性化合物。”朱仕正说。
该项目通过高化学选择性或区域选择性的碳—氯、碳—氟键的选择性地活化,设计、合成了一系列新化合物,并对它们的化学和物理性质进行了研究。第一次合成四—三氟甲基取代的室温下稳定的20?仔e卟啉。高效、高纯度便捷地得到含氟化合物以及它们和含杂原子分子在适当的条件下形成晶体,通过晶体工程对分子之间的弱相互作用如氢键,特别是卤键等进行性质研究,为进一步设计合成含氟功能有机分子打下了基础。该项目还进行了若干含氟功能材料的合成研究;对含氟的活泼中间体如二氟卡宾、含氟叠氮、重氮为研究对象,研究它们的化学反应性质,发现其一些独特的化学反应性质。
研究人员利用廉价的含氟砌块高选择性地进行化学转化,合成含氟杂环化合物。项目还在不对称有机催化在有机氟化学中的应用,高立体选择性和区域选择性合成含氟的手性化合物,具有生理活性含氟类的天然产物的合成研究方面取得了重要成果。
该项目研究的部分结果已在国际、国内期刊上发表论文126篇,申请中国专利2项, 授权专利13项。组织全国氟化学会议两次,应邀参加国际学术会议并作报告18次。此外,培养研究生104人,其中毕业博士研究生31人。
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