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Fluoroform

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El fluoroformo , o trifluorometano , es el compuesto químico con la fórmula CHF₃ . Es un hidrofluorocarbono y pertenece a los haloformos , una clase de compuestos con la fórmula CHX₃ (X = halógeno ) con simetría C₃v . El fluoroformo se utiliza en diversas aplicaciones en síntesis orgánica . No agota la capa de ozono, pero sí es un gas de efecto invernadero . [ 2 ]

Síntesis

Aproximadamente 20 millones de kg por año se producen industrialmente como subproducto y precursor de la fabricación de teflón . [ 2 ] Se produce por reacción de cloroformo con HF : [ 3 ]

CHCl₃ + 3 HF → CHF₃ + 3 HCl

También se genera biológicamente en pequeñas cantidades, aparentemente por descarboxilación del ácido trifluoroacético . [ 4 ]

Histórico

El fluoroformo fue obtenido por primera vez por Maurice Meslans en la reacción violenta de yodoformo con fluoruro de plata seco en 1894. [ 5 ] Otto Ruff mejoró la reacción sustituyendo el fluoruro de plata por una mezcla de fluoruro de mercurio y fluoruro de calcio . [ 6 ] La reacción de intercambio funciona con yodoformo y bromoformo , y el intercambio de los dos primeros átomos de halógeno por flúor es vigoroso. Al cambiar a un proceso de dos etapas, formando primero un bromodifluorometano en la reacción de trifluoruro de antimonio con bromoformo y finalizando la reacción con fluoruro de mercurio, Henne encontró el primer método de síntesis eficiente. [ 6 ]

Aplicaciones industriales

El CHF 3 se utiliza en la industria de semiconductores para el grabado con plasma de óxido de silicio y nitruro de silicio . Conocido como R-23 o HFC-23, también fue un refrigerante útil , a veces como sustituto del clorotrifluorometano (CFC-13), y es un subproducto de su fabricación.

Cuando se utiliza como agente extintor, el fluoroformo se comercializa bajo la marca FE-13 de DuPont . Se recomienda el CHF 3 para esta aplicación debido a su baja toxicidad, baja reactividad y alta densidad. El HFC-23 se ha utilizado anteriormente como sustituto del Halón 1301 (CFC-13B1) en sistemas de extinción de incendios como agente extintor gaseoso de inundación total .

Química orgánica

El fluoroformo es débilmente ácido con un pKa = 25–28 y bastante inerte. El intento de desprotonación produce desfluoración para generar F⁻ y difluorocarbeno ( CF₂ ). Se han desarrollado algunos compuestos organocúpricos y organocadmios como reactivos de trifluorometilación. [ 7 ]

El fluoroformo es un precursor del reactivo de Ruppert-Prakash CF₃Si(CH₃)₃ , que es una fuente del anión nucleofílico CF₃⁻ . [ 8 ] [ 9 ]

gases de efecto invernadero

El experimento AGAGE (Advanced Global Atmospheric Gases Experiment) midió el HFC-23 en la atmósfera inferior ( troposfera ) en estaciones de todo el mundo. Las abundancias se expresan como fracciones molares medias mensuales libres de contaminación en partes por billón .
Concentración atmosférica de HFC-23 frente a gases artificiales similares (gráfico de la derecha), escala logarítmica.

El CHF 3 es un potente gas de efecto invernadero . Una tonelada de HFC-23 en la atmósfera tiene el mismo efecto que 11 700 toneladas de dióxido de carbono. Esta equivalencia, también llamada potencial de calentamiento global a 100 años , es ligeramente mayor, de 14 800, para el HFC-23. [ 10 ] La vida útil atmosférica es de 270 años. [ 10 ]

El HFC-23 fue el HFC más abundante en la atmósfera global hasta alrededor de 2001, cuando la concentración media global de HFC-134a (1,1,1,2-tetrafluoroetano), el compuesto químico que ahora se utiliza ampliamente en los sistemas de aire acondicionado de los automóviles, superó la del HFC-23. Las emisiones globales de HFC-23 han estado dominadas en el pasado por la producción y liberación inadvertidas durante la fabricación del refrigerante HCFC-22 (clorodifluorometano).

Se registraron reducciones sustanciales en las emisiones de HFC-23 por parte de los países desarrollados desde la década de 1990 hasta la de 2000: de 6-8 Gg/año en la década de 1990 a 2,8 Gg/año en 2007. [ 11 ]

Sin embargo, las investigaciones de 2024 indican claramente que la disminución de las emisiones de HFC-23 es mucho menor de lo que se ha informado y no cumple con la Enmienda de Kigali de 2020 acordada internacionalmente. [ 12 ] [ 13 ]

El Mecanismo de Desarrollo Limpio de la CMNUCC proporcionó financiación y facilitó la destrucción del HFC-23 .

Según datos recopilados por la Secretaría del Ozono de la Organización Meteorológica Mundial, los países en desarrollo se han convertido en los mayores productores de HCFC-23 en los últimos años. [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] Las emisiones de todos los HFC están incluidas en el Protocolo de Kioto de la CMNUCC. Para mitigar su impacto, el CHF 3 puede destruirse con tecnologías de arco de plasma eléctrico o mediante incineración a alta temperatura. [ 17 ]

Propiedades físicas adicionales

Referencias

  1. ↑ GHS: GESTIS 038260
  2. ^ Shiva Kumar Kyasa (2015). "Fluoroformo (CHF3)" . Synlett . 26 (13): 1911–1912 . doi : 10.1055/s-0034-1380924 .
  3. ↑ G. Siegemund; W. Schwertfeger; A. Feiring; B. Inteligente; F. Behr; H. Vogel; B. McKusick (2005). "Compuestos de flúor orgánicos". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. doi : 10.1002/14356007.a11_349 . ISBN 978-3-527-30673-2.
  4. ↑ Kirschner, E., Chemical and Engineering News 1994, 8.
  5. ↑ Meslans MM (1894). "Recherches sur quelques fluorures organiques de la série Grasse" . Annales de chimie et de physique . 7 (1): 346–423 .
  6. 1 2 Henne AL (1937). "Fluoroformo". Journal of the American Chemical Society . 59 (7): 1200– 1202. Bibcode : 1937JAChS..59.1200H . doi : 10.1021/ja01286a012 .
  7. ↑ Zanardi, Alessandro; Novikov, Maxim A.; Martin, Eddy; Benet-Buchholz, Jordi; Grushin, Vladimir V. (2011-12-28). "Cupración directa de fluoroformo". Journal of the American Chemical Society . 133 (51): 20901– 20913. Bibcode : 2011JAChS.13320901Z . doi : 10.1021/ja2081026 . ISSN 0002-7863 . PMID 22136628 .  
  8. ↑ Rozen, S.; Hagooly, A. "Fluoroformo" en Enciclopedia de reactivos para síntesis orgánica (Ed.: L. Paquette) 2004, J. Wiley & Sons, Nueva York. doi : 10.1002/047084289X.rn00522
  9. ↑ Prakash, GK Surya; Jog, Parag V.; Batamack, Patrice TD; Olah, George A. (2012-12-07). "Dominando el fluoroformo: Trifluorometilación nucleofílica directa de centros Si, B, S y C". Science . 338 (6112): 1324– 1327. Bibcode : 2012Sci...338.1324P . doi : 10.1126/science.1227859 . ISSN 0036-8075 . PMID 23224551 . S2CID 206544170 .   
  10. 1 2 Forster, P.; V. Ramaswamy; P. Artaxo; T. Berntsen; R. Betts; DW Fahey; J. Haywood; J. Lean; DC Lowe; G. Myhre; J. Nganga; R. Prinn; G. Raga; M. Schulz y R. Van Dorland (2007). "Cambios en los componentes atmosféricos y en el forzamiento radiativo." (PDF) . Cambio climático 2007: La base científica física. Contribución del Grupo de Trabajo I al Cuarto Informe de Evaluación del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático .
  11. ↑ Montzka, SA; Kuijpers, L.; Batalla, MO; Aydin, M.; Verhulst, KR; Saltzman, ES; Fahey, DW (2010). "Aumentos recientes en las emisiones globales de HFC-23" . Cartas de investigación geofísica . 37 (2) 2009GL041195: n/d. Código Bib : 2010GeoRL..37.2808M . doi : 10.1029/2009GL041195 . S2CID 13583576 . 
  12. ↑ Cuff, Madeleine (3 de enero de 2025). "El tratado mundial no está logrando frenar las emisiones ultrapotentes de gases de efecto invernadero" . New Scientist . Consultado el 3 de enero de 2025 .
  13. ↑ Adam, Ben; Western, Luke M.; Mühle, Jens; Choi, Haklim; Krummel, Paul B.; O'Doherty, Simon; Young, Dickon; Stanley, Kieran M.; Fraser, Paul J.; Harth, Christina M.; Salameh, Peter K.; Weiss, Ray F.; Prinn, Ronald G.; Kim, Jooil; Park, Hyeri (2024-12-21). "Las emisiones de HFC-23 no reflejan los compromisos adquiridos en virtud de la Enmienda de Kigali" . Communications Earth & Environment . 5 (1) 783: 1– 8. Bibcode : 2024ComEE...5..783A . doi : 10.1038/s43247-024-01946-y . ISSN 2662-4435 . PMC 11663144 . PMID 39717369 .   
  14. ↑ "Centro de Acceso a Datos" . Archivado del original el 21/07/2011 . Consultado el 03/04/2010 .
  15. ↑ Las ganancias por créditos de carbono impulsan la producción de un gas nocivo. 8 de agosto de 2012. New York Times.
  16. ↑ Subvenciones para un gas de efecto invernadero
  17. ↑ Han, Wenfeng; Li, Ying; Tang, Haodong; Liu, Huazhang (2012). "Tratamiento del potente gas de efecto invernadero, CHF 3 . Una visión general". Journal of Fluorine Chemistry . 140 : 7– 16. doi : 10.1016/j.jfluchem.2012.04.012 .

Literatura

  • McBee ET (1947). "Química del flúor". Química industrial y de ingeniería . 39 (3): 236– 237. doi : 10.1021/ie50447a002 .
  • Oram DE; Sturges WT; Penkett SA; McCulloch A.; Fraser PJ (1998). "Aumento del fluoroformo (CHF 3 , HFC-23) en la atmósfera de fondo" . Geophysical Research Letters . 25 (1): 236– 237. Bibcode : 1998GeoRL..25...35O . doi : 10.1029/97GL03483 .
  • McCulloch A. (2003). "Fluorocarbonos en el medio ambiente global: una revisión de las interacciones importantes con la química y la física atmosféricas". Journal of Fluorine Chemistry . 123 (1): 21– 29. Bibcode : 2003JFluC.123...21M . doi : 10.1016/S0022-1139(03)00105-2 .
  • Tarjeta Internacional de Seguridad Química 0577
  • MSDS en la Universidad de Oxford
  • Hoja de datos de seguridad (MSDS) en mathesontrigas.com
  • Acoplamiento de fluoroformo con aldehídos mediante una base electrogenerada. Archivado el 30/09/2007 en Wayback Machine.