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含氟化学品在冶金工业、锂离子电板、电子居品、含氟团员物、制冷剂、农用化学品和药归天学中具有无为的应用，而且咫尺这些化学品中通盘的氟原子均源自当然界中常见的矿物——萤石（也称氟石，主要因素为氟化钙，CaF2）。两百多年以来，东谈主类运用萤石中氟资源的主要时势仍是1771年C. W. Scheele等报谈的纪律——萤石（CaF2）和硫酸在严苛要求下反馈制备氟化氢（HF），基于这种这种剧毒且腐蚀性强的气体再制备多样氟化试剂（图1A）。不言而谕，这种工艺耗能大且具有广宽的安全风险。比较之下，若平直以萤石为氟源来构建C-F键，不仅不错幸免HF的产生，而且不错极地面普及氟资源的运用率，从而减少动力需求、简化工艺、普及安全性。关联词，咫尺以萤石为原料构建含氟化学品的例子极为有数，这主如果因为CaF2具有高晶格能（ΔUL=2640 kJ mol-1），水中融化度很差且在有机溶剂中简直不溶，仅有的例子包括：1）在极其严苛的要求下合成LiPF6、PF5、POF3或Ca(SO3F)2；2）用碱石灰和HF合成多孔CaF2，在200 ℃下可将α-氯醚升沉为α-氟醚。此外，尽管可溶性CaF2互助物已被制备并表征，但并没干系于其参与有机氟化反馈的报谈。

近日，英国牛津大学Véronique Gouverneur和Michael A. Hayward等照拂者受到当然界中磷酸钙生物矿化历程的启发，在机械化学要求下用K2HPO4活化CaF2并得到新的无机盐——Fluoromix，可行为亲核氟化试剂合成一系列磺酰氟、α-氟酮、α-氟酯、α-氟酰胺、苄基氟化物、烷基氟化物和(杂)芳基氟化物，从而告捷地完结了从酸性萤石平直分娩含氟化学品（波及C-F键和S-F键的构建）（图1B）。机理照拂标明Fluoromix的因素是K3(HPO4)F和K2-xCay(PO3F)a(PO4)b 。干系恶果发表于Science 上。

图1. 萤石为原料合成含氟化学品。图片起原：Science

磷酸钙生物矿化对骨骼和牙齿的变成以偏执他病感性钙化历程至关进攻，这为作家的初步照拂提供了灵感。他们于是照拂了CaF2在无机磷酸盐存鄙人的反馈性，即用磷酸根离子取代CaF2中的氟离子并变成一种可能的钙化物——Ca3(PO4)2（ΔUL=3534 kJ mol-1/Ca2+），初步照拂标明将CaF2与磷酸盐和多样底物置于一系列要求仅不雅察到痕量产物。进一步优化发现液相化学并弗成取得很好的效果，这大略仍是与CaF2灾祸的融化度干系，为此作家将详确力转向不依赖反馈物融化度的机械化学。具体而言：作家以4-甲苯磺酰氯（TsCl）为模板底物、CaF2（5 equiv）为氟源并将其置于15 mL不锈钢研磨罐中，同期在30 Hz下使用一个不锈钢球（4 g）进行机械研磨，但是反馈1 h后并莫得得到4-甲苯磺酰氟（TsF，1）；比较之下，用KF（1.1 equiv）代替CaF2后则能以>95%的产率得到TsF（1）。关联词，在K3PO4（2 equiv）或K2HPO4（2 equiv）的存鄙人使用CaF2（5 equiv）进行反馈时，折柳以7%和17%的19F NMR产率得到TsF（1），但K2HPO4并弗成促进反馈。进一步照拂发当今加入TsCl之前将CaF2（4 equiv）和K2HPO4（2 equiv）研磨3 h，然后再将羼杂物研磨3 h便能以66%的产率得到产物1。由于TsCl和TsF在这些要求下王人发生了部分降解，因此作家矫正了上述决议，即用K2HPO4（4 equiv）研磨CaF2（4 equiv），并将所得粉末溶于tBuOH（0.25 M）中于100 °C进行氟化反馈，不错81%的19F NMR产率得到产物1。值得一提的是，用酸性萤石代替合成试剂级CaF2相通灵验。此外，用K2HPO4（系数2.5 equiv）在35 Hz下纠合球磨酸性萤石（1 equiv）得到氟化试剂（Fluoromix），Fluoromix在H2O（2 equiv）的存鄙人进行反馈不错86%的分离产率得到产物1。

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图2. 底物拓展亚新色碟。图片起原：Science

在最优要求下，Fluroromix进展出雅致的反馈性，以高达98%的产率为药归天学、化学生物学和材料科学等领域提供了多种磺酰氟化物（2-25，图2），包括：多用途含氟化学品乙烯磺酰氟（ESF，19）、抗生素药效团NBSF（10）、酶阻挠剂（20-25）以及脱氧氟化试剂PyFluor（17）和SulfoxFluor（18）。另外，作家发现Fluroromix还可用于构建C(sp3)-F键，其在18-crown-6的存鄙人合成了一系列苄基氟化物、烷基氟化物、α-氟酮、α-氟酯和α-氟酰胺（26-45），产率高达91%。终末，作家还将该决议应用于C(sp2)-F键的构建，其不错在DMSO为溶剂的要求下完结(杂)芳基氯化物的氟化，并以中等的产率得到(杂)芳基氟化物（46-51），这些是药物分子和农用化学品的有价值合成砌块。

图3. 机理照拂。图片起原：Science

终末，作家进行了一系列施行来接洽Fluoromix的构成以偏执进行氟化反馈的机制（图3），具体而言：1）将Fluoromix置于D2O中搅动、离心并用19F NMR检测上清液，截至线路-121.9 ppm的信号为氟化物，而第二个19F峰[(δ)= -73.8 ppm，1JP-F= 864 Hz]是FPO32-的特征峰。此外，31P NMR谱中δ= 2.7 ppm是HPO42-的特征峰，而δ = 1.1 ppm（1JP-F = 864 Hz）则是FPO32-的特征峰；2）用K2HPO4球磨CaF2后得到的物资很踏实，运用粉末X-射线衍射（PXRD）进行非原位分析并细则新的晶相为K3(HPO4)F和K2-xCay(PO3F)a(PO4)b以及残余的CaF2晶体，同期未检到结晶氟磷灰石[Ca5(PO4)3F]；3）机械施行截至标明KF与K2HPO4球磨后变成了新的晶相X(K)（图3A），其存在于Fluoromix中，为K3(HPO4)F（图3B、3C），其与K3(PO3F)F和K3(SO4)F同结构；4）在优化的液相要求下，作家以TsCl为模板底物照拂了独处制备X(K)的反馈性，截至线路X(K)是一种与Fluoromix额外的高效氟化试剂（图3D）；5）用CaHPO4进一步球磨X(K)（K3(HPO4)F）得到了一种新物种Y(KCa)，也存在于Fluoromix中（图3A、3B），而且其包含具有K+和Ca2+的K2-xCay(PO3F)a(PO4)b，同期在拓扑上与报谈的K3CaH(PO4)2结构密切干系；6）D2O中Y(KCa)的19F NMR谱线路FPO32−的共振（δ= -73.9 ppm, 1JP-F= 865 Hz）以及归因于氟化物（δ= -122.2 ppm）的信号，而行为氟化试剂，Y(KCa)的性能较着低于Fluoromix（图3D）。总的来说，上述照拂对Fluoromix的构成和反馈性进行了深切了解，并标明组分X(K)是优于Y(KCa)的氟化试剂。

追念

牛津大学照拂团队在机械化学要求下用K2HPO4活化CaF2并得到新的无机盐——Fluoromix，可行为亲核氟化试剂平直构建C-F键和S-F键，从而完结从酸性萤石分娩含氟化学品的平直升沉。机理照拂标明Fluoromix的因素是K3(HPO4)F和K2-xCay(PO3F)a(PO4)b 。Gouverneu教师称，“平直使用CaF2进行氟化是该领域的圣杯，多年来东谈主们一直在寻找惩处这个问题的宗旨。” [1] 这项照拂有助于化工分娩向着可合手续工艺过渡亚新色碟，减少或摒除对环境的无益影响。

Fluorochemicals from fluorspar via a phosphate-enabled mechanochemical process that bypasses HF

Calum Patel, Emy André-Joyaux, Jamie A. Leitch, Xabier Martínez de Irujo-Labalde , Francesco Ibba, Job Struijs, Mathias A. Ellwanger, Robert Paton, Duncan L. Browne , Gabriele Pupo, Simon Aldridge, Michael A. Hayward, Véronique Gouverneu

Science, 2023, 381, 302-306. DOI: 10.1126/science.adi1557

参考而已：

1. Breakthrough method for hazard-free production of fluorochemicals

https://www.chem.ox.ac.uk/article/breakthrough-method-for-hazard-free-production-of-fluorochemicals

（本文由吡哆醛供稿）

本届赛事是穆雷第二次来到珠海参赛。2019年首届珠海网球冠军赛，穆雷在首轮击败桑德格伦，收获复出后巡回赛单打首胜，给无数球迷留下了深刻的印象。穆雷曾公开表示，他将优先考虑对他重返巅峰能力至关重要的比赛。时隔四年，珠海再度吸引穆雷的加盟，也再次证明了这项赛事和这座城市的魅力。