破壞臭氧層的不是氟
化學的迅速發展在為人類生活帶來便利的同時,給人類也帶來了許多問題。由于科學探索的不確定性,化學家在研究過程中不可避免地會合成未知性質的化合物,只有通過經過長期應用和研究才能熟知其性質,這時新物質可能已經對環境或人類生活造成了影響。
氟利昂的研制、應用和逐漸被取代就是這方面的一個實例。
氟利昂是美國研制的一種制冷劑。20世紀70年代,科學家們發現氟利昂會破壞地球臭氧層,危及人類健康,破壞生態平衡。1985年聯合國環境規劃署制定了《保護臭氧層維也納公約》,提出控制氟利昂的使用,各國科學家開始尋找氟利昂的代用品。
“無氟冰箱”一度成為社會關注度極高的詞匯。然而,上世紀90年代初領銜我國氟利昂代用品研制重任的陳慶云解釋說:無氟冰箱的說法是缺乏科學依據的,破壞地球臭氧層的罪魁禍首不是氟利昂中的氟,而是其中的氯。氟利昂升到同溫層被強烈的紫外線照射后分解出氯,氯發生復雜的化合反應,“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。在陳慶云等人的努力下,上世紀90年代末,上海有機化學研究所就將液相法制取四氟乙烷(“無氯冰箱”)的生產技術轉讓給廠家。
聯結學科前沿與應用基礎的研究
“該項目在研究國際有機化學特別是有機氟化學發展趨勢的同時,結合我們的研究基礎,對當今有機氟化學前沿研究領域若干問題進行研究。進行有機氟化學中含氟功能材料合成及性質研究,包括含氟烷基化卟啉的合成、金屬化反應并它們的物理和化學性質進行研究;研究含氟的鹵代物如碘化物或溴化物和含雜原子分子如氮、氧及硫原子的分子間氫鍵、鹵鍵等弱相互作用關系,從而揭示分子間弱相互作用的一些本質問題;利用廉價的含氟砌塊轉化合成一些在特定位置帶有含氟基團的有機氟化合物,特別是含氟雜環化合物和具有生理活性的含氟天然產物類似物;不對稱催化在有機氟化學中的應用,以達到反應的高立體選擇性和區域選擇性合成含氟的手性化合物。”朱仕正說。
該項目通過高化學選擇性或區域選擇性的碳—氯、碳—氟鍵的選擇性地活化,設計、合成了一系列新化合物,并對它們的化學和物理性質進行了研究。第一次合成四—三氟甲基取代的室溫下穩定的20?仔e卟啉。高效、高純度便捷地得到含氟化合物以及它們和含雜原子分子在適當的條件下形成晶體,通過晶體工程對分子之間的弱相互作用如氫鍵,特別是鹵鍵等進行性質研究,為進一步設計合成含氟功能有機分子打下了基礎。該項目還進行了若干含氟功能材料的合成研究;對含氟的活潑中間體如二氟卡賓、含氟疊氮、重氮為研究對象,研究它們的化學反應性質,發現其一些獨特的化學反應性質。
研究人員利用廉價的含氟砌塊高選擇性地進行化學轉化,合成含氟雜環化合物。項目還在不對稱有機催化在有機氟化學中的應用,高立體選擇性和區域選擇性合成含氟的手性化合物,具有生理活性含氟類的天然產物的合成研究方面取得了重要成果。
該項目研究的部分結果已在國際、國內期刊上發表論文126篇,申請中國專利2項, 授權專利13項。組織全國氟化學會議兩次,應邀參加國際學術會議并作報告18次。此外,培養研究生104人,其中畢業博士研究生31人。