Химический синтез — основа современной науки и технологий. Без него не было бы лекарств, удобрений или высокотехнологичных материалов. Но у этого процесса есть обратная сторона: токсичные отходы и вред для экологии. Ученые ищут способы сделать химию «зеленее», и одна из самых острых проблем — фторирование.

Фторсодержащие соединения нужны везде — от таблеток до микросхем. Обычно их получают с помощью фторирующих реагентов, например, фторида калия (KF) или тетрабутиламмония фторида (Bu₄NF). Но у KF плохая растворимость, а Bu₄NF слишком активно впитывает воду, что мешает работе. Нужен новый реагент — эффективный и безопасный.

Группа ученых из Японии под руководством профессора Тосики Тадзимы нашла решение. Они создали комплекс на основе KF и бромида тетрабутиламмония (Bu₄NBr), добавив к ним гексафторизопропанол (HFIP). Получился новый реагент — Bu₄NF (HFIP)₃. Он почти не впитывает влагу и отлично подходит для электрохимического фторирования. Результаты исследования опубликовали в издании Chemical Communications.

Фторид калия дешевый и безопасный, но плохо растворяется, — объясняет профессор Тадзима. — Все изменилось, когда мы попробовали гексафторизопропанол.

Синтез выглядит так:

• KF растворяют в HFIP,
• Bu₄NBr — в дихлорметане,
• смешивают, фильтруют и очищают.

На выходе — вязкая прозрачная жидкость. Ее состав подтвердили с помощью ЯМР-спектроскопии. Метод простой, дешевый и безопасный.

Новый реагент долго хранится, не боится влаги и подходит для:

• синтеза лекарств,
• создания функциональных материалов,
• медицинской диагностики (например, ПЭТ-сканирования).

Это серьезный шаг к «зеленой» химии. Теперь фторирование может стать безопаснее и доступнее.

Главный плюс — упрощение промышленных процессов. Bu₄NF (HFIP)₃ решает две ключевые проблемы:

• Гигроскопичность — не требует строгих условий хранения.
• Растворимость — работает в органических средах без дополнительных ухищрений.

Гигроскопичность — способность вещества поглощать воду из воздуха. Например, соль в сырую погоду слипается в комки. Для реагентов это проблема: чем больше воды они впитают, тем хуже работают.

Это снизит себестоимость фторорганических соединений, которые используются в:

• Фармацевтике  (до 30% новых лекарств содержат фтор).
• Электронике  (фторполимеры в изоляции микросхем).
• Агрохимии  (пестициды с улучшенной стабильностью).

Кроме того, метод безопаснее аналогов — меньше риска для технологов и экологии.

Однако пока неясно, насколько масштабируем процесс. HFIP — дорогой растворитель (≈200 долларов за литр), и его потребуется много. Если не найти способа регенерации или замены, себестоимость Bu₄NF (HFIP)₃ может оказаться выше, чем у существующих реагентов.

Ранее мы опубликовали 10 инновационных трендов в химической промышленности.