2.3 Получение фтороалканов

К способам получения органических соединений фтора мы относим за некоторыми исключениями такие реакции, при которых происходит введение фтора в молекулу.

Хотя фторпроизводные метана и можно получить при фторировании метана элементарным фтором, однако на практике каждое из них получают другими способами. Фтористый метил был получен реакцией йодистого метила с фтористой ртутью и йодом или метилового эфира п-толуолсульфоновой кислоты с фтористым калием. Этим же путем из тридейтерометил-п-толуолсульфоната был получен фтористый тридейтерометил:

Фтористый метилен получают реакцией любого дигалогензамещенного метана с фторидами сурьмы. Фтороформ был получен двухстадийным фторированием бромоформа - сначала трехфтористой сурьмой до дифторбромметана, затем фторной ртутью, а также в одну стадию реакцией хлороформа с комплексным соединением . Четырехфтористый углерод можно получить с выходом более 50% фторированием активного угля, взаимодействием четыреххлористого углерода с элементарным фтором или фторированием карбида кремния. Образующийся одновременно четырехфтористый кремний отделяют промыванием продуктов реакции водой.

Фторированные галогенопроизводные метана имеют большое практическое значение в качестве охлаждающих жидкостей, известных под коммерческими названиями фреонов, фригенов и т. п. Получают их преимущественно из хлороформа и четыреххлористого углерода постепенным замещением атомов хлора фтором. Фтордихлорметан л дифторхлорметан получают взаимодействием хлороформа с трехфтористой сурьмой, активированной добавлением пятихлористой сурьмы или чаще реакцией хлороформа с безводным фтористым водородом в присутствии катализаторов хлоридов сурьмы. Оба способа можно применить и для превращения четыреххлористого углерода во фтортрихлорметан и дифторхлорметан. Эти соединения получают также реакцией четыреххлористого углерода с фтористым водородом в газовой фазе при каталитическом действии активного угля, пропитанного хлорным железом. Применяя соответствующие количества фторирующего агента и установленные условия реакции, удается регулировать соотношение моно- и дифторпроизводного. Постоянно возвращая монофторпроизводное в реакционную смесь, удается достигнуть практически полного превращения в дифторхлорметан и дифтордихлорметан. Третий галоген в этих условиях замещается только в незначительной степени.

Если желательно получить трифторхлорметан, необходимо применять более энергичный фторирующий агент, например комплексное соединение , который при взаимодействии с четыреххлористым углеродом при 160°.и 70ат образует трифторхлорметан с выходом 95%.

Из бромированных производных метана упомянем дифторбромметан, который был получен реакцией бромоформа с трехфтористой сурьмой и бромом и трифторбромметан, полученный из четырехбромистого углерода и трехфтористого брома.

Для получения дифторйодметана из йодоформа и трифторйодметана из четырехиодистого углерода пригоден пятифтористый йод, действием которого последнее соединение может быть получено с высоким выходом:

Фторированные галогенметаны удобно также получать реакцией галогенов с серебряными солями различным образом галогенированных фторуксусных кислот. Этим способом были получены соединения:

, , , , , , .

Для синтеза фторированных производных этана и высших парафинов наряду с замещением галогена фтором применяют также реакцию присоединения фтористого водорода и фтора к галогенированным олефинам, а также фтористого водорода к ацетиленам.

Фтористый этил был получен из бромистого этила с помощью фторной ртути, из этилового эфира п-толуолсульфоновой кислоты с фтористым калием или действием фтористого таллия на этиловый эфир хлормуравьиной кислоты и последующим разложением образовавшегося фторформиата.

Фтористый этилиден готовят либо присоединением фтористого водорода к ацетилену, либо реакцией хлористого или бромистого этилидена с трехфтористой сурьмой или фторной ртутью. 1,1,1-Трифторэтан можно получить реакцией 1,1,1-трихлорэтана с трехфтористой и пятихлористой сурьмой. 1,2-Дифторэтан был получен с низким выходом реакцией бромистого этилена с фторной ртутью. Его нельзя получить из бромистого этилена и фтористого калия, так как в этом случае всегда образуется только 1-фтор-2-бромэтан.

При получении 1,1,2-трифторэтана исходят из 1,1,2-трибромэтана. Реакцией в одну ступень нельзя получить трифторпроизводное ни с помощью трехфтористой сурьмы, ни с помощью фторной ртути, так как образуются лишь монофтор- или геминальное дифторпроизводное. Поэтому сначала нагреванием с йодистым кальцием трибромэтан превращают в 1,1-дибром-2-йодэтан, и лишь этот последний подвергают реакции с фторной ртутью при 160°:

Тетрафторэтан получают последовательным замещением галогена фтором в соответствующем тетрагалогенопроизводном согласно схеме:

Пентафторэтан был получен при фторировании этана элементарным фтором:

.

Наиболее удобным способом получения гексафторэтана является, по-видимому, реакция этана с элементарным фтором в специальном приборе, в котором при 64° удается достичь выхода гексафторэтана до 83%.

Смешанные фторгалогенопроизводные этана получают фторированием соответствующих хлоридов или бромидов, а также присоединением фтористого водорода к хлорированным этиленам:

э

Если при двойной связи этилена находится более двух атомов хлора, следует работать при повышенной температуре или применять в качестве катализатора трехфтористый бор:

.

При присоединении фтористого водорода очень часто происходит частичное замещение галогена фтором. Подобный обмен можно облегчить, если в реакционную смесь ввести дихлортрифторид сурьмы:

1,2-Дифтортетрахлорэтан легко получают присоединением фтора к тетрахлорэтилену. Для этого нет необходимости применять элементарный фтор. Достаточно смешать в автоклаве хлоролефин, безводный фтористый водород и перекись свинца.