氟氯甲烷
化合物
氯甲,分子式CH2ClF,是一种卤代甲烷,具有突出的抗降解性,是重要的有机中间体。其晶体结构单斜晶系,属于P21空间点群。在22公里的高空,氟氯甲烷的稀少浓度有一兆份之148。作为一种制冷剂,其臭氧层消耗潜能值(ODP)为0.02(CCl3F = 1)。2017年10月27日,世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考,氯氟甲烷在3类致癌物清单中。
物质简介
氟氯甲烷是一种卤代甲烷,是目前已知的吸热强的物质(冰箱的制冷剂之一)之一和四氟化碳(PFCs)并列。
氟氯甲烷的晶体结构单斜晶系,属于P21空间点群。
晶格常数为a = 6.7676,b = 4.1477,c = 5.0206 (.10 nm), β = 108.205°。
在22 公里的高空,氟氯甲烷的稀少浓度有一兆份之148。
作为一种制冷剂,它的臭氧层消耗潜能值(ODP)为0.02(CCl3F = 1)。
三氯氟甲烷(F—11)和二氟二氯甲烷(F—12)被统称为氟氯甲烷(CFM)。
别名:氯氟甲烷(Fluorochloromethane)、Chloro-fluoro-methane、Methylene 氯化物 氟化物、一氯一氟甲烷(Monochloromonofluoromethane)、cfm、Khladon 31、氟利昂31、CFC 31。
物理化学性质
氟氯甲烷化学方面具有突出的抗降解性。
氟氯甲烷在环境中的残留期很长,有人估算其在大气中的停留时间为40—150年。
氟氯甲烷物理方面的高度挥发性和水不溶性,决定了它们在环境中的主要贮圈是大气圈。
氟氯甲烷能强烈吸收地面的热辐射,是全球性“温室效应”中起作用的成份。
详细信息
计算化学数据
1.疏水参数计算参考值(XlogP):1.3
2.氢键供体数量:0
3.氢键受体数量:1
4.可旋转化学键数量:0
5.互变异构体数量:无
6.拓扑分子极性表面积:0
7.重原子数量:3
8.表面电荷:0
9.复杂度:4.8
10.同位素原子数量:0
11.确定原子立构中心数量:0
12.不确定原子立构中心数量:0
13.确定化学键立构中心数量:0
14.不确定化学键立构中心数量:0
15.共价键单元数量:1
制备工艺
氯代甲烷路线
这是将氯代甲烷和氟化剂进行Swats反应而生成氯氟甲烷的工艺路线,目前为国外生产氯氟甲烷的大多数厂家所采用,主要用于生产下F-11、F-12、F-22、F-21、F-13和F-31等。
1、无催化剂氟化氢卤素置换法
该法是氯氟甲烷合成方法中工艺最简单的一种方法,其反应如下:CCI+HF=CCIF+HCI。
此反应不必使用催化剂,但反应速度慢且需要高温、高压,同时伴有同分异构化和聚合等反应,因此很容易生成副产物。
2、使用催化剂的三氟化氮卤素置换法
(1)液相法
该法用五氯化锑作催化剂,氯代甲烷和,氟化氢进行液相反应而生成氯氟甲烷。这种方法技术较成熟,温度易控制,副产物也少,是目前工业上采用的一种主要方法。
实际操作时,将液态四氯化碳氟化氢连续加入反应釜,得到粗F-11、F-12和氯化氢,然后进行中间处理,最后得到纯的F一11、F一12。反应压力为常压~36kg/cm ,反应温,度为45~200℃。反应条件应足以使催化剂熔融。使反应在单相催化下进行。若反应温度低。则催化作用只能发生在催化剂的表面,从而形成多相催化,降低催化剂的效能。
(2)气相法
该法是用活性炭等多孔物质吸附的FeCI、FeCl等铁氯化物及金属铁作催化剂,使氯代甲烷氟化氢在200~400OC温度下进行气相反应而生成氯氟甲烷的方法。一般,为了提高反应速率,分两段进行氟化。为了克服三氯化铁易挥发的缺点,国外有的采用如下各种单一催化剂:①AIF。催化剂②将含ZrCI的水溶液吸附在活性炭上进行干燥后再用氟化氢处理的ZrF催化剂③将含Th(NO)的水溶液吸附在活性炭上进行干燥后再用氟化氢处理的四氢呋喃催化剂④用氨水处理Cr(NO)后在650~1200℃进行高温烧结得到的三氧化二铬催化剂。这几种催化剂以氧化铬催化剂的使用最普遍,采用的反应温度为100~500℃,反应压力为常压或加压,反应混合物和氧化铬催化剂的接触时间约l~10秒。
3、电解法
该法是在较低温度下,把氯代甲烷四氯化碳三氯甲烷以细小的气泡吹入并分散在液态氟化氢中,通过电解使氯代甲烷中的氢直接由氟置换而得到氯氟甲烷。
4、直接氟化法
该法是直接用F作氟化剂从氯代甲烷制得氯氟甲烷的方法。由于F活泼、容易发生激烈的燃烧反应,故采用低温下使氯代甲烷液化的方法,或用氮气等稀释F,在,高温下氟化的方法,以降低F的活性。但,不论采用哪种方法,都必须考虑反应器的结构。
参考资料

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目录
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物理化学性质
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制备工艺
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