Kyanogen fluorid - Cyanogen fluoride

Kyanogen fluorid
Kosterní vzorec fluorkyanu
Cyanogen fluoride Ball and Stick.png
Jména
Název IUPAC
Karbononitridický fluorid[1]
Identifikátory
3D model (JSmol )
ChemSpider
Informační karta ECHA100.298.549 Upravte to na Wikidata
Vlastnosti
CNF
Molární hmotnost45,0158 g mol−1
VzhledBezbarvý plyn
Hustota1,026 g ml−1
Bod varu -46 ° C (-51 ° F; 227 K)
Termochemie
225,40 J K.−1 mol−1
35,98 kJ mol−1
Nebezpečí
Piktogramy GHSGHS01: VýbušnýGHS02: HořlavýGHS06: Toxický
Signální slovo GHSNebezpečí
NFPA 704 (ohnivý diamant)
Související sloučeniny
Související sloučeniny
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
Reference Infoboxu

Kyanogen fluorid (molekulární vzorec: FCN; Název IUPAC: karbononitridový fluorid) je anorganická lineární sloučenina, která se skládá z a fluor v jedné vazbě s uhlík a dusík v trojné vazbě s uhlíkem. Je to toxický a výbušný plyn při pokojové teplotě. Používá se v organická syntéza a mohou být vyrobeny pyrolýza z kyanurový fluorid nebo fluorací kyanogen.[2]

Syntéza

Kyanogluorid (FCN) je syntetizován pyrolýzou kyanurového fluoridu (C.3N3F3) při 1300 ° C a tlaku 50 mm;[3] tento proces poskytuje maximálně 50% výtěžek. Dalšími sledovanými produkty byly kyanogen a CF3CN.[2] Pro pyrolýzu je indukční ohřívaná uhlíková trubice s vnitřním průměrem 0,75 palce naplněna uhlíkovými granulemi o velikosti 4 až 8 ok a je obklopena grafitovou práškovou izolací a pláštěm opláštěným vodou.[3][2] Kyanurový fluorid se pyrolyzuje (stává se pyrolyzátem) rychlostí 50 g / h a jeví se jako načechraná bílá pevná látka shromážděná v lapačích kapalného dusíku. Tyto lapače kapalného dusíku jsou naplněny na atmosférický tlak dusíkem nebo heliem. Tímto procesem se získá surový fluorovodík, který se poté destiluje ve skleněné koloně za atmosférického tlaku, čímž se získá čistý fluorkyan.

Další metodou syntézy kyanogluoridu je fluorace kyanogenu.[4] Nitrifluorid dusíku může fluorovat kyanogen na fluorkyan, když jsou obě reaktanty vstřikovány po proudu do plazmy dusíkového oblouku.[3] S karbonylfluoridem a tetrafluoridem uhličitým se FCN získal průchodem těchto fluoridů obloukovým plamenem a vstřikováním kyanogenu po proudu do plazmy oblouku.

Vlastnosti

Kyanogluorid (FCN) je toxický bezbarvý plyn.[3] Lineární molekula má molekulovou hmotnost 45,015 gmol−1.[3][5] Kyanogluorid má teplotu varu -46,2 ° C a teplotu tání -82 ° C. Konstanta roztažení pro vazbu CN byla 17,5 mdyn / A a pro vazbu CF byla 8,07 mdyn / A, ale toto se může lišit v závislosti na interakční konstantě.[4] Při pokojové teplotě se kondenzovaná fáze rychle převádí na polymerní materiály.[3] Tekutý FCN exploduje při -41 ° C, když je iniciován prudkým výbuchem.[2]

Spektroskopie

Fluorové NMR spektrum pro FCN ukázalo, že existoval tripletový vrchol soustředěný na 80 ppm (3180 cps) s rozdělením 32-34 cps mezi sousedními píky kvůli N14 jádro.[2] Toto rozdělení v blízkosti bodu mrazu chybí a zhroutí se na vrchol singletu.

IR spektrum FCN ukazuje dva dubletové pásy kolem 2290 cm−1 (pro C ≡ N)

a 1078 cm−1 (pro C-F).[2][5] C-F doublet band má 24 cm−1 oddělení mezi oběma větvemi. Tripletní pás je pozorován kolem 451 cm−1.

Chemické reakce

Kyanogluorid reaguje s benzenem v přítomnosti chloridu hlinitého za vzniku benzonitrilu ve 20% konverzi.[3] Reaguje také s olefiny za vzniku alfa, beta-fluoronitrilů.[6] FCN také přidává k olefinům, které mají vnitřní dvojné vazby v přítomnosti silně kyselého katalyzátoru.

Úložný prostor

FCN lze skladovat v lahvích z nerezové oceli déle než rok, když je teplota -78,5 ° C (teplota pevného oxidu uhličitého).[3]

Bezpečnost

Kyanogluorid prochází prudkou reakcí v přítomnosti fluoridu boritého nebo fluorovodíku.[3] Čistý plynný FCN při atmosférickém tlaku a teplotě místnosti se nezapálí jiskrou nebo horkým drátem.[2] Směsi vzduchu FCN jsou však náchylnější k vznícení a výbuchu než čistá FCN.

Použití

FCN je užitečný při syntéze důležitých sloučenin, jako jsou barviva, fluorescenční zjasňovače a fotografické senzibilizátory.[7] Je také velmi užitečný jako fluorační a nitrilační činidlo.[6] Beta-fluoronitrily, které se vyrábějí reakcí FCN s olefiny, jsou užitečné meziprodukty pro přípravu polymerů, beta-fluorkarboxylových kyselin a dalších produktů obsahujících fluor. Lze získat užitečné aminy. Kyanogluorid je velmi těkavý fumigant, dezinfekční prostředek a prostředek proti zvířatům.

Reference

  1. ^ „Cyanogen fluoride - Compound Summary“. PubChem Compound. USA: Národní centrum pro biotechnologické informace. 27. března 2005. Identifikace. Citováno 6. června 2012.
  2. ^ A b C d E F G Fawcett, F. S .; Lipscomb, R. D. (červenec 1964). „Cyanogen Fluoride: Syntéza a vlastnosti“. Journal of the American Chemical Society. 86 (13): 2576. doi:10.1021 / ja01067a011.
  3. ^ A b C d E F G h i Fawcett, F. S .; Lipscomb, R. D. (březen 1960). "KYANOGENOVÝ FLUORID". Journal of the American Chemical Society. 82 (6): 1509–1510. doi:10.1021 / ja01491a064. ISSN  0002-7863.
  4. ^ A b Shurvell, Herbert F. (listopad 1970). „Silové konstanty a termodynamické vlastnosti nestabilních lineárních triatomových molekul kyseliny hypokyanové, deuterované kyseliny hypocyinové a fluorkyanu.“ The Journal of Physical Chemistry. 74 (24): 4257–4259. doi:10.1021 / j100718a013. ISSN  0022-3654.
  5. ^ A b Dodd, R.E .; Malý, R. (1960). „Infračervené spektrum kyanidu fluoru“. Spectrochimica Acta. 16: 1083–1087.
  6. ^ A b Lipscomb, R. D. a Smith, W. C. (1961). US patent č. 3 008 798. Washington, DC: Úřad pro patenty a ochranné známky USA.
  7. ^ Bernardi, Fernando; Cacace, Fulvio; Occhiucci, Giorgio; Ricci, Andreina; Rossi, Ivan (červen 2000). „Protonovaný kyanogen fluorid. Struktura, stabilita a reaktivita (FCN) H + iontů“. The Journal of Physical Chemistry A. 104 (23): 5545–5550. doi:10.1021 / jp993986b. ISSN  1089-5639.