“永久化学物”PFAS 新克星:新型催化剂诞生,室温下断开最坚韧碳-氟化学键

“永久化学物”PFAS 新克星:新型催化剂诞生,室温下断开最坚韧碳-氟化学键

7 月 17 日消息,科技媒体 NeoWin 今天(7 月 17 日)发布博文,报道称来自法兰克福歌德大学的科学家们开发出了一种新型催化剂,可以分解全氟和多氟烷基物质(PFAS),无需使用昂贵或有毒的金属,可以在室温下工作。

注:PFAS 是一类人工合成的有机化合物,具有极高的化学稳定性、热稳定性、疏水性等性质,被广泛应用于工业和消费品中。

PFAS 不易降解,能够在环境中长期存在,被形象地称为“永久性化学物质”,会在生物体和生态系统中积累。

PFAS 持久性的关键,在于碳-氟(C-F)键,这是最坚韧的化学键之一,通常需要高温或强化学品才能断裂这种键。

科学家最新研发的方法不使用铂或铱等昂贵或有毒的金属,而是在室温状态下通过催化剂断裂这种键。

这种催化剂的核心是 9,10-dihydro-9,10-diboraanthracene(DBA)硼基结构,DBA 加入两个电子后,它变得足够活跃,能够攻击 PFAS 类分子。

研究团队在 THF(四氢呋喃)溶剂中,对含有 1 至 6 个氟原子的氟苯进行了测试。

研究显示,该催化剂主要有两种作用方式:当氟原子较少时,它像硼基亲核试剂一样工作,通过 SNAr 类型的反应,帮助断裂像碳与卤素(如氯)的共价键;而在氟原子较多时,它作为还原剂,提供电子并移除氢原子。

博士研究生克里斯托夫・布赫简单地说:“要断裂 C-F 键,我们需要电子,我们的催化剂能以极高的效率转移电子。到目前为止,我们一直在使用像锂这样的碱金属作为电子源,但我们正在研究改用电流,这将使过程更加简单和高效。”

研究团队还看到了这一技术应用于 PFAS 清理的潜力。许多药物中包含氟,以使其持续时间更长或效果更好。马蒂亚斯・瓦格纳教授解释说:“有了这个催化剂,我们现在有了一个工具,可以精确控制这些化合物中氟化的程度。”

参考

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