Perfluorierte Verbindung

Perfluorierte Verbindungen ( PFCs ) sind Organofluorverbindungen ohne CH-Bindungen. Viele perfluorierte Verbindungen weisen Eigenschaften auf, die sich deutlich von denen ihrer CH-haltigen Analoga unterscheiden. Häufige funktionelle Gruppen in PFCs sind −OH , Perfluoraldehyde und Perfluorketone = O , −CO−OH , −Cl , −O− und −SO₂ ₋ OH . Die Elektrofluorierung ist das vorherrschende Verfahren zur PFC-Herstellung. Aufgrund ihrer chemischen Stabilität reichern sich einige dieser perfluorierten Verbindungen in Organismen an .

Eine Klasse perfluorierter Verbindungen, die Fluortenside, werden häufig bei der Herstellung von Teflon (PTFE) und verwandten fluorierten Polymeren eingesetzt. Sie dienen auch dazu, Textilien hydrophobe und schmutzabweisende Eigenschaften zu verleihen. Zudem sind sie Bestandteile von Feuerlöschschäumen . ^{[ 1 ]} Fluortenside ( PFAS ) reduzieren die Oberflächenspannung , indem sie sich aufgrund der Lipophobie von Polyfluorkohlenwasserstoffen an der Flüssig-Luft-Grenzfläche anreichern.

Chlorfluorkohlenwasserstoffe sind ebenfalls perfluorierte Verbindungen, von denen viele früher als Kältemittel ( Freon ) verwendet wurden, bis man sie mit dem Abbau von Ozon in Verbindung brachte .

Ein gängiges industrielles Verfahren zur Synthese von Perfluorverbindungen ist die Elektrofluorierung .

Einige Perfluorheteroarene werden durch sättigende Addition und anschließende defluorierende Rearomatisierung hergestellt. ^{[ 2 ]}

• Trifluoriodmethan , ein Alkylierungsmittel .
• Pentafluorethyliodid , ein Alkylierungsmittel.
• Perfluoroctylbromid , oder Perflubron , ein Kontrastmittel für die Magnetresonanztomographie (MRT), Computertomographie (CT) und Sonographie ; Flüssigkeit, die bei der Flüssigkeitsatmung verwendet wird .
• Dichlorodifluormethan , ein Kältemittel.

• Tetrafluorethylen , Vorstufe von Polytetrafluorethylen (PTFE).
• Chlortrifluorethylen , Kältemittel und Vorstufe von Polychlortrifluorethylen (PCTFE).
• Dichlorodifluorethylen (drei Isomere).

• Hexafluorpropylenoxid , Vorstufe von Perfluormethylvinylether (CF ₂ =CFOCF ₃ ), dem Monomervorläufer von Krytox , einem perfluorierten Polyether, der in Spezialölen und -fetten verwendet wird.

• Nonafluor-tert-butylalkohol
• Perfluorotriethylcarbinol
• Pentafluorphenol , eine mäßig starke Säure.

Primäre und sekundäre perfluorierte Alkohole sind gegenüber Dehydrofluorierung instabil .

• Perfluorotripentylamin (und verwandte Derivate) sind Bestandteil von Fluorinert , einem elektronischen Kühlmittel.

• Hexafluoraceton , ein Baustein in der Organofluorchemie .

• Trifluoressigsäure , eine mäßig starke Säure, die in der organischen Chemie Verwendung findet.
• Heptafluorbuttersäure ist eine mäßig starke Säure, die in der organischen und analytischen Chemie Anwendung findet.
• Pentafluorbenzoesäure , eine mäßig starke Säure, die in der Forschungsgemeinschaft von Interesse ist.
• Perfluoroctansäure (PFOA), ein Tensid, das zur Herstellung von Fluorpolymeren wie Teflon verwendet wird .
• Perfluornonansäure (PFNA), ein Tensid bei der Emulsionspolymerisation von Fluorpolymeren wie PFOA.

• Trifluormethylisocyanid , das einfachste perfluorierte Isonitril.
• Trifluormethylacetonitril, das einfachste perfluorierte Nitril.

• Trifluormethansulfonsäure , eine nützliche starke Säure
• Perfluorbutansulfonsäure (PFBS) wird als Ersatz für PFOS in der neu formulierten Scotchgard-Paste von 3M verwendet .
• Perfluorbutansulfonamid (FBSA), Sulfonamidderivat von PFBS.
• Perfluoroctansulfonylfluorid (POSF), Vorstufe von PFOS-basierten Verbindungen.
• Perfluoroctansulfonamid (PFOSA), das in der Scotchgard-Formulierung von 3M verwendet wird.
• Perfluoroctansulfonsäure (PFOS), die in der Halbleiterindustrie, der ehemaligen Scotchgard-Rezeptur von 3M und der ehemaligen Feuerlöschschaummischung von 3M verwendet wurde.

• Na[B(C ₆ F ₅ ) ₄ ] , Salz eines schwach koordinierenden Anions .
• Pentafluorphenol
• Pentafluorbenzoesäure

Die industrielle Herstellung und Verwendung von Perfluoralkanverbindungen ist mit verschiedenen Umwelt- und Gesundheitsrisiken verbunden. Die außergewöhnliche Stabilität dieser Verbindungen ist zwar aus Anwendungssicht wünschenswert, gibt aber gleichzeitig Anlass zu Bedenken hinsichtlich Umwelt und Gesundheit.

Niedrigsiedende Perfluoralkane sind starke Treibhausgase , unter anderem aufgrund ihrer sehr langen Verweildauer in der Atmosphäre. Die Umweltbedenken hinsichtlich Perfluorverbindungen ähneln denen von Fluorchlorkohlenwasserstoffen und anderen halogenierten Verbindungen, die als Kältemittel und Feuerlöschmittel eingesetzt werden. Die Geschichte ihrer Verwendung, ihre Umweltauswirkungen und Empfehlungen für ihre Anwendung sind im Kyoto-Protokoll enthalten .

Die Fluorkohlenwasserstoffe PFOA (Perfluoroctansäure) und PFOS (Perfluoroctansulfonat) wurden sowohl von der EU als auch von der US-Umweltschutzbehörde (EPA) untersucht, die sie als umweltschädlich einstuft. ^{[ 3 ]} Studien ergaben insbesondere, dass PFOS „ungewöhnliche und schwerwiegende Auswirkungen in Tierversuchen zur Toxizität hatte, weltweit in Menschen und Wildtieren nachgewiesen wurde und sich als äußerst persistent in der Umwelt erwies.“ ^{[ 4 ]} (Ähnliche Bedenken bestanden auch hinsichtlich PFOA.)

Fluortenside neigen zur Bioakkumulation , da sie extrem stabil sind und sich im Körper von Mensch und Tier anreichern können. Beispiele hierfür sind PFOA und PFOS, die häufig in wasserabweisenden Textilien und Sprays enthalten sind, welche Textilien wasserabweisende Eigenschaften verleihen, sowie in Feuerlöschschäumen . ^{[ 3 ]} Daten aus Tierstudien mit PFOA deuten darauf hin, dass es verschiedene Tumorarten und den Tod von Neugeborenen verursachen und toxische Wirkungen auf das Immun-, Leber- und Hormonsystem haben kann. Bis 2010 lagen nur wenige Daten zu den Auswirkungen von PFOA auf die menschliche Gesundheit vor. ^{[ 5 ]}

Bis 2015 testete die US-Luftwaffe 82 ehemalige und aktive US-Militärstützpunkte auf Fluortenside in Löschschäumen. ^{[ 6 ]} Im selben Jahr wurden PFCs im Grundwasser der Marinefliegerstation Brunswick (Maine) und der Grissom Air Reserve Base (Indiana) sowie im Brunnenwasser der Pease Air Force Base (New Hampshire) nachgewiesen. Dort wurden im Rahmen eines Biomonitoring-Programms des Gesundheitsministeriums des Bundesstaates 500 Personen, darunter auch Kinder, auf PFAS untersucht. Die Forschungsprogramme des US-Verteidigungsministeriums versuchen, Art und Ausmaß der PFAS-Belastung an US-Militärstandorten, insbesondere im Grundwasser, zu bestimmen. ^{[ 7 ]}

Ein 2018 an den Kongress gerichteter Bericht wies darauf hin, dass „mindestens 126 Trinkwassersysteme auf oder in der Nähe von Militärstützpunkten“ mit PFAS-Verbindungen verunreinigt waren. ^{[ 8 ] [ 9 ]}

Eine Studie aus dem Jahr 2016 wies in 194 von 4.864 Wasserversorgungsanlagen in 33 US-Bundesstaaten gesundheitsschädliche Konzentrationen von Fluortensiden nach ^{[ 10 ]} . Die Studie, die zwei Drittel der Trinkwasserversorgung in den Vereinigten Staaten umfasste, ergab, dass 75 % der Nachweise auf dreizehn Bundesstaaten entfielen. In absteigender Reihenfolge waren dies: Kalifornien, New Jersey, North Carolina, Alabama, Florida, Pennsylvania, Ohio, New York, Georgia, Minnesota, Arizona, Massachusetts und Illinois. Löschschaum wurde als Hauptverursacher identifiziert. ^{[ 11 ]}

• Per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen
• Fluorkohlenwasserstoffe

• Medien zum Thema perfluorierte Verbindungen auf Wikimedia Commons