破壞臭氧層的不是氟
化學(xué)的迅速發(fā)展在為人類生活帶來便利的同時(shí),給人類也帶來了許多問題。由于科學(xué)探索的不確定性,化學(xué)家在研究過程中不可避免地會(huì)合成未知性質(zhì)的化合物,只有通過經(jīng)過長期應(yīng)用和研究才能熟知其性質(zhì),這時(shí)新物質(zhì)可能已經(jīng)對(duì)環(huán)境或人類生活造成了影響。
氟利昂的研制、應(yīng)用和逐漸被取代就是這方面的一個(gè)實(shí)例。
氟利昂是美國研制的一種制冷劑。20世紀(jì)70年代,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)氟利昂會(huì)破壞地球臭氧層,危及人類健康,破壞生態(tài)平衡。1985年聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署制定了《保護(hù)臭氧層維也納公約》,提出控制氟利昂的使用,各國科學(xué)家開始尋找氟利昂的代用品。
“無氟冰箱”一度成為社會(huì)關(guān)注度極高的詞匯。然而,上世紀(jì)90年代初領(lǐng)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(xué)依據(jù)的,破壞地球臭氧層的罪魁禍?zhǔn)撞皇欠褐械姆,而是其中的氯。氟利昂升到同溫層被?qiáng)烈的紫外線照射后分解出氯,氯發(fā)生復(fù)雜的化合反應(yīng),“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(jì)90年代末,上海有機(jī)化學(xué)研究所就將液相法制取四氟乙烷(“無氯冰箱”)的生產(chǎn)技術(shù)轉(zhuǎn)讓給廠家。
聯(lián)結(jié)學(xué)科前沿與應(yīng)用基礎(chǔ)的研究
“該項(xiàng)目在研究國際有機(jī)化學(xué)特別是有機(jī)氟化學(xué)發(fā)展趨勢(shì)的同時(shí),結(jié)合我們的研究基礎(chǔ),對(duì)當(dāng)今有機(jī)氟化學(xué)前沿研究領(lǐng)域若干問題進(jìn)行研究。進(jìn)行有機(jī)氟化學(xué)中含氟功能材料合成及性質(zhì)研究,包括含氟烷基化卟啉的合成、金屬化反應(yīng)并它們的物理和化學(xué)性質(zhì)進(jìn)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(guān)系,從而揭示分子間弱相互作用的一些本質(zhì)問題;利用廉價(jià)的含氟砌塊轉(zhuǎn)化合成一些在特定位置帶有含氟基團(tuán)的有機(jī)氟化合物,特別是含氟雜環(huán)化合物和具有生理活性的含氟天然產(chǎn)物類似物;不對(duì)稱催化在有機(jī)氟化學(xué)中的應(yīng)用,以達(dá)到反應(yīng)的高立體選擇性和區(qū)域選擇性合成含氟的手性化合物。”朱仕正說。
該項(xiàng)目通過高化學(xué)選擇性或區(qū)域選擇性的碳—氯、碳—氟鍵的選擇性地活化,設(shè)計(jì)、合成了一系列新化合物,并對(duì)它們的化學(xué)和物理性質(zhì)進(jìn)行了研究。第一次合成四—三氟甲基取代的室溫下穩(wěn)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(dāng)?shù)臈l件下形成晶體,通過晶體工程對(duì)分子之間的弱相互作用如氫鍵,特別是鹵鍵等進(jìn)行性質(zhì)研究,為進(jìn)一步設(shè)計(jì)合成含氟功能有機(jī)分子打下了基礎(chǔ)。該項(xiàng)目還進(jìn)行了若干含氟功能材料的合成研究;對(duì)含氟的活潑中間體如二氟卡賓、含氟疊氮、重氮為研究對(duì)象,研究它們的化學(xué)反應(yīng)性質(zhì),發(fā)現(xiàn)其一些獨(dú)特的化學(xué)反應(yīng)性質(zhì)。
研究人員利用廉價(jià)的含氟砌塊高選擇性地進(jìn)行化學(xué)轉(zhuǎn)化,合成含氟雜環(huán)化合物。項(xiàng)目還在不對(duì)稱有機(jī)催化在有機(jī)氟化學(xué)中的應(yīng)用,高立體選擇性和區(qū)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(chǎn)物的合成研究方面取得了重要成果。
該項(xiàng)目研究的部分結(jié)果已在國際、國內(nèi)期刊上發(fā)表論文126篇,申請(qǐng)中國專利2項(xiàng), 授權(quán)專利13項(xiàng)。組織全國氟化學(xué)會(huì)議兩次,應(yīng)邀參加國際學(xué)術(shù)會(huì)議并作報(bào)告18次。此外,培養(yǎng)研究生104人,其中畢業(yè)博士研究生31人。
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