Zobrazení zdroje stránky Organofluoridy

[[Soubor:Fluorocarbon-montage.svg|náhled|150px|Příklady organofluoridů<br />
A: [[fluormethan]]<br />
B: [[isofluran]]<br />
C: [[dichlordifluormethan]]<br />
D: [[1,1,1,2-tetrafluorethan]]<br />
E: [[kyselina trifluormethansulfonová]]<br />
F: [[polytetrafluorethylen]]<br />
G: [[perfluoroktansulfonát]] (PFOS)<br />
H: [[fluoruracil]]<br />
I: [[fluoxetin]]]]

'''Organofluoridy''' jsou [[organická sloučenina|organické sloučeniny]] obsahující ve svých molekulách [[vazba uhlík–fluor|vazby uhlík–fluor]]. Mají mnoho různých využití, od [[hydrofobie|odpuzování vody]] po [[léčivo|léčiva]], [[chladivo|chladiva]] a [[katalyzátor]]y. Některé z&nbsp;těchto sloučenin přispívají k&nbsp;poškozování [[ozonová vrstva|ozonové vrstvy]] a [[globální oteplování|globálnímu oteplování]], případně se [[bioakumulace|hromadí v&nbsp;organismech]] a jsou [[toxicita|toxické]]. Při jejich používání jsou často nutné zvláštní postupy pro nakládání s&nbsp;fluoračními činidly.

== Vazba uhlík–fluor ==
{{Podrobně|Vazba uhlík–fluor}}
Fluor se v&nbsp;několika ohledech liší od ostatních substituentů vyskytujících se v&nbsp;organických molekulách. Fyzikální i chemické vlastnosti organofluoridů jsou tak mnohdy odlišné od ostatních [[halogenderiváty|halogenderivátů]].

# Vazba uhlík–fluor je jednou z&nbsp;nejsilnějších v&nbsp;[[Organická chemie|organické chemii]], s&nbsp;průměrnou energií okolo 480&nbsp;kJ/mol<ref name=Kirsch>Kirsch, Peer ''Modern fluoroorganic chemistry: synthesis, reactivity, applications''. Wiley-VCH, 2004.</ref>. Je tak výrazně silnější než vazby uhlíku s&nbsp;ostatními halogeny (například energie vazeb C-Cl se pohybují kolem 320&nbsp;kJ/mol<ref name=Kirsch />), čímž propůjčuje organofluoridům vysokou tepelnou a chemickou stálost.
# Tato vazba je krátká (kolem 140&nbsp;pm<ref name="Kirsch" />).
# [[Van der Waalsův poloměr]] fluorového substituentu je pouze 147&nbsp;pm,<ref name=Kirsch />, tedy nejmenší ze všech [[heteroatom]]ů a poměrně blízký [[vodík]]u (120&nbsp;pm). Toto společně s&nbsp;malou délkou vazeb C-F vysvětluje, proč se u polyfluorovaných sloučenin nevyskytuje sterické napětí a také je další příčinou tepelné stability. Fluorové substituenty u polyfluorovaných sloučenin účinně stíní uhlíkovou kostru a zabraňují tak atakům různých činidel, což jim dodává vysokou chemickou stabilitu.
# Fluor má nejvyšší [[elektronegativita|elektronegativitu]]: 3,98.<ref name=Kirsch /> Vazby C-F tak mívají velké [[dipólový moment|dipólové momenty]] (1,41&nbsp;[[debye|D]]<ref name=Kirsch />).
# Atomy fluoru mají nejnižší polarizovatelnost: 0,56&nbsp;<math>\times</math>10<sup>−24</sup> cm<sup>3</sup>.<ref name=Kirsch /> [[disperzní síla|disperzní síly]] mezi polyfluorovanými sloučeninami jsou tak velmi slabé a při fluoracích tak často dochází ke snížení teploty varu a navýšení [[hydrofobie|hydrofobicity]] a [[lipofobie|lipofobicity]] oproti ostatním organohalogenidům, které jsou [[lipofilie|lipofilnější]].

Na rozdíl od arylchloridů a arylbromidů arylfluoridy obtížně vytvářejí [[Grignardovo činidlo|Grignardova činidla]]. Arylfluoridy, jako jsou například fluoro[[anilin]]y a fluoro[[fenoly]], se mnohdy účastní [[nukleofilní substituce|nukleofilních substitucí]].

== Druhy organofluoridů ==

=== Fluorouhlíky ===
[[Fluorouhlíky]], neboli ''perfluorované uhlovodíky'', obsahují pouze atomy uhlíku a fluoru. Mohou být, v&nbsp;závislosti na [[molární hmotnost]]i, plynné, kapalné i pevné. Nejjednodušším zástupcem této skupiny je plynný [[tetrafluormethan]] (CF<sub>4</sub>). Kapalné skupenství mají například [[perfluoroktan]] a [[perfluordekalin]]. Fluorouhlíky s&nbsp;jednoduchými vazbami jsou stabilní, nenasycené vykazují vyšší reaktivitu, obzvláště pokud obsahují trojné vazby. Fluorourovodíky jsou chemicky i tepelně stálejší než [[uhlovodíky]], protože vazby C-F jsou málo reaktivní; také se vyznačují výraznou lipofobicitou. Omezené [[Van der Waalsovy síly]] dodávají některým fluorouhlíkům využití v&nbsp;[[mazivo|mazivech]] a někdy i vysokou těkavost. Kapalné fluorouhlíky mají využití v&nbsp;lékařství jako přenašeče kyslíku.

Struktury organofluoridů se mohou lišit. Perfluorované sloučeniny mají snahu se vyskytovat odděleně od uhlovodíků, tato vlastnost se využívá například u [[Kyselina perfluoroktanová|kyseliny perfluoroktanové]] při zpracování fluoropolymerů. Aromatické perfluorované uhlovodíky na rozdíl od alifatických obvykle s&nbsp;nefluorovanými sloučeninami vytvářejí směsi, ve kterých se objevují donor-akceptorové interakce pí-systémů.

[[Soubor:Aliphatic Fluorocarbon.jpg|vpravo|náhled|250px|Oddělení alkylových a perfluoralkylových sloučenin<ref>{{Citace periodika | autor1 = J. Lapasset | autor2 = J. Moret | autor3 = M. Melas | autor4 = A. Collet | autor5 = M. Viguier | autor6 = H. Blancou | titul = Crystal structure of 12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,17,17,17-tridecafluoroheptadecan-1-ol, C<sub>17</sub>H<sub>23</sub>F<sub>13</sub>O | periodikum = Zeitschrift für Kristallographie – Crystalline Material | rok vydání = 1996 | strany = 945–946 | doi = 10.1524/zkri.1996.211.12.945 | bibcode = 1996ZK....211..945L}}</ref>]]

[[Soubor:Aromatic Fluorocarbon.jpg|vpravo|náhled|150px|Struktura pentafluortolanu (C<sub>6</sub>F<sub>5</sub>CCC<sub>6</sub>H<sub>5</sub>) se znázorněním donor-akceptorových interakcí mezi fluorovanými a nefluorovanými kruhy<ref>{{Citace periodika | autor1 = C. E. Smith | spoluautoři = P. S. Smith, R. Ll. Thomas, E. G. Robins, J. C. Collings, Chaoyang Dai, A. J. Scott, S. Borwick, A. S. Batsanov, S. W. Watt, S. J. Clark, C. Viney, J. A. K. Howard, W. Clegg, T. B. Marder | titul = Arene-perfluoroarene interactions in crystal engineering: structural preferences in polyfluorinated tolans | periodikum = Journal of Materials Chemistry | rok vydání = 2004 | strany = 413 | doi = 10.1039/b314094f}}</ref>]]

=== Fluoropolymery ===
Existuje řada fluorovaných polymerů, od plně fluorovaných, jako je [[polytetrafluorethylen]] (PTFE) po částečně fluorované, například [[polyvinylidenfluorid]] ([CH<sub>2</sub>CF<sub>2</sub>]<sub>n</sub>) a [[polychlortrifluorethylen]] ([CFClCF<sub>2</sub>]<sub>n</sub>). Evropská unie částečně fluorované uhlovodíky (HFC) označuje jako ''F-plyny'' a připravila zákaz budoucího používání těchto plynů.<ref>[https://komora.cz/files/uploads/2022/06/EU-87_22-EK-Navrh-narizeni-COM2022150.pdf NAŘÍZENÍ EVROPSKÉHO PARLAMENTU A RADY o fluorovaných skleníkových plynech]{{Nedostupný zdroj}}, o změně směrnice (EU) 2019/1937 a o zrušení nařízení (EU) č. 517/2014 (návrh, pdf)</ref>

=== Fluorované uhlovodíky ===
[[Fluorované uhlovodíky]], organické sloučeniny obsahující atomy fluoru a vodíku, jsou nejrozšířenější skupinou organofluoridů. Používají se nappříklad v&nbsp;[[klimatizace|klimatizačních přístrojích]] a jako chladiva,<ref>{{Citace elektronického periodika | autor = Oliver Milman | titul = 100 countries push to phase out potentially disastrous greenhouse gas | periodikum = [[The Guardian]] | datum vydání = 2016-09-22 | datum přístupu = 2016-09-22 | url = https://www.theguardian.com/environment/2016/sep/22/100-countries-phase-out-hydrofluorocarbons-greenhouse-gas}}</ref> kde nahrazují dříve používané [[chlor-fluorované uhlovodíky|chlorfluorované uhlovodíky]], jako je [[dichlordifluormethan]], a hydrochlorfluorované uhlovodíky, jako [[dichlorfluormethan]]. Mají menší vliv na poškozování [[ozonová vrstva|ozonové vrstvy]], ovšem působí jako [[skleníkové plyny]].

Fluorouhlovodíky s&nbsp;nízkým počtem vazeb C-F se chovají podobně jako uhlovodíky, od kterých jsou odvozeny, ovšem mají odlišnou reaktivitu; například jak [[uracil]], tak i [[fluorouracil]] jsou bezbarvé pevné látky s&nbsp;vysokými teplotami tání, ovšem druhá z&nbsp;těchto látek je účinným protinádorovým léčivem. Vazby C-F se do léčiv zavádějí právě za účelem pozměnění reaktivity.<ref name=Ullmann>G. Siegemund, W. Schwertfeger, A. Feiring, B. Smart, F. Behr, H. Vogel, B. McKusick "Fluorine Compounds, Organic" in "Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry" 2005, Wiley-VCH, Weinheim {{DOI|10.1002/14356007.a11_349}}</ref> Řada léčiv a agrochemikálií obsahuje pouze jeden fluorový nebo [[trifluormethyl]]ový substituent.

=== Fluorokarbeny ===
Jako příklad, jak fluorové substituenty mění reaktivitu sloučenin, lze uvést také [[difluorkarben]], CF<sub>2</sub>, který se vyskytuje v&nbsp;[[singletový stav|singletovém]] základním stavu, zatímco u [[methylen]]u (CH<sub>2</sub>) je základní stav [[tripletový stav|tripletový]].<ref>{{Citace periodika | autor1 = Dana Lyn S. Brahms | autor2 = William P. Dailey | titul = Fluorinated Carbenes | periodikum = [[Chemical Reviews]] | rok vydání = 1996 | strany = 1585–1632 | doi = 10.1021/cr941141k | pmid = 11848805}}</ref> Tento rozdíl má význam v&nbsp;tom, že se difluorkarben používá jako prekurzor [[tetrafluoroethylen]]u.

=== Perfluorované sloučeniny ===
{{Podrobně|Perfluorované sloučeniny}}
Perfluorované sloučeniny jsou strukturně podobné fluorouhlíkům, obsahují však i jiné atomy, například [[dusík]] či [[jod]], nebo iontové skupiny, které mají například [[perfluorované karboxylové kyseliny]].

== Způsoby vytváření vazeb C–F ==
Organofluoridy lze připravit mnoha různými způsoby, které závisí na potřebné míře a regiochemii fluorace a vlastnostech prekurzorů. Přímou fluorací uhlovodíků F<sub>2</sub>, obvykle zředěným N<sub>2</sub>, vznikají vysoce fluorované sloučeniny:

:R<sub>3</sub>CH + F<sub>2</sub> → R<sub>3</sub>CHF + HF

Mnohé tyto reakce jsou ovšem neselektivní a musí se provádět opatrně, protože může dojít k&nbsp;nekontrolovatelnému „hoření“ uhlovodíků v&nbsp;F<sub>2</sub>, obdobnému jako je hoření v&nbsp;kyslíku (O<sub>2</sub>). Byly tak vyvinuty jiné postupy; ty se dělí na dvě skupiny.

=== Elektrofilní fluorace ===
{{Podrobně|Elektrofilní fluorace}}
Při [[elektrofilní substituce|elektrofilních]] fluoracích se používají zdroje fluoridových iontů (F<sup>+</sup>). Tyto zdroje, jako například [[selektfluor|F-TEDA-BF<sub>4</sub>]] často obsahují vazby N-F. [[Asymetrická syntéza|Asymetrické]] fluorace, kdy vzniká pouze jeden ze dvou možných [[enantiomer]]ů, vyžadují [[elektrofil]]ní fluorační činidla.<ref>{{Citace periodika | autor1 = Vincent A. Brunet | autor2 = David O'Hagan | titul = Catalytic Asymmetric Fluorination Comes of Age | periodikum = [[Angewandte Chemie|Angewandte Chemie International Edition]] | rok vydání = 2008 | strany = 1179–1182 | doi = 10.1002/anie.200704700 | pmid = 18161722}}</ref>

Jako příklad lze uvést přípravu prekurzorů [[antiflogistikum|protizánětlivých léčiv]]:<ref>{{Citace periodika | autor1 = Stéphane Caron | autor2 = Robert W. Dugger | autor3 = Sally Gut Ruggeri | autor4 = John A. Ragan | autor5 = David H. Brown Ripin | titul = Large-Scale Oxidations in the Pharmaceutical Industry | periodikum = Chemical Reviews | rok vydání = 2006 | strany = 2943–2989 | doi = 10.1021/cr040679f | pmid = 16836305}}</ref>

:[[Soubor:SelectfluorRxn.png|500px|střed]]

==== Elektrosyntetické metody ====
Významným druhem elektrofilní fluorace je [[elektrolytická fluorace|elektrosyntéza]]. Tímto způsobem většinou dochází k&nbsp;perfluoraci, tedy nahrazení všech vazeb C–H vazbami C–F. Uhlovodík bývá rozpuštěn nebo rozptýlen v&nbsp;roztoku [[kyselina fluorovodíková|HF]] a směs je [[elektrolýza|elektrolyzována]] při napětí 5 až 6&nbsp;[[volt|V]] za použití [[nikl]]ových [[anoda|anod]].<ref name=Simons>{{Citace periodika | autor = J. H. Simons | titul = The Electrochemical Process for the Production of Fluorocarbons | periodikum = Journal of the Electrochemical Society | rok vydání = 1949 | strany = 47–66 | doi = 10.1149/1.2776733}}</ref> Tímto způsobem byl poprvé připraven perfluorpyridin (C<sub>5</sub>F<sub>5</sub>N) z&nbsp;[[pyridin]]u (C<sub>5</sub>H<sub>5</sub>N). Bylo popsáno několik obměn tohoto postupu, například použití [[hydrogendifluorid draselný|hydrogendifluoridu draselného]] nebo organických rozpouštědel.

=== Nukleofilní fluorace ===
Fluoraci lze provést nejen elektrofilně, ale také [[nukleofilní substituce|nukleofilně]] , s&nbsp;využitím zdrojů fluoridových (F<sup>−</sup>) iontů, které zpravidla nahrazují ionty chloridové nebo bromidové. Nejjednodušší jsou [[podvojná záměna|podvojné záměny]] s&nbsp;použitím fluoridů [[alkalické kovy|alkalických kovů]].<ref>{{OrgSynth | author = Vogel, A. I.; Leicester, J.; Macey, W. A. T. | title = n-Hexyl Fluoride | collvol = 4 | collvolpages = 525 | prep = cv4p0525}}</ref> U alifatických sloučenin se tento postup někdy nazývá [[Finkelsteinova reakce]], zatímco u aromatických jde o [[Halexův proces]].

:R<sub>3</sub>CCl + MF → R<sub>3</sub>CF + MCl (M = Na, K, Cs)

Alkylfluoridy je možné připravit reakcemi alkoholů s&nbsp;[[Olahovo činidlo|Olahovými činidly]] (například fluoridem pyridinia) nebo jinými fluoridačními činidly.

Rozklady aryldiazoniumtetrafluorboritanů při [[Sandmeyerova reakce|Sandmeyerových]]<ref>{{OrgSynth | author = Flood, D. T. | title = Fluorobenzene | collvol = 2 | collvolpages = 295 | prep = cv2p0295}}</ref> nebo [[Balzova–Schiemannova reakce|Balzových–Schiemannových reakcích]] využívají jako zdroje F<sup>−</sup> [[tetrafluorboritany]].

:ArN<sub>2</sub>BF<sub>4</sub> → ArF + N<sub>2</sub> + BF<sub>3</sub>

I&nbsp;když vypadá [[fluorovodík]] jako nepravděpodobný nukleofil, tak je při přípravách organofluoridů nejčastějším nukleofilem. Tyto reakce často katalyzují fluoridy kovů, jako je [[fluorid chromitý]]. [[1,1,1,2-tetrafluorethan]], látka nahrazující chlorfluorované uhlovodíky, se vyrábí takto:<ref name=Dobi>{{Citace periodika | autor = William R. Dolbier | titul = Fluorine Chemistry at the Millennium | periodikum = Journal of Fluorine Chemistry | rok vydání = 2005 | strany = 157–163 | doi = 10.1016/j.jfluchem.2004.09.033}}</ref>

:[[Trichlorethylen|Cl<sub>2</sub>C=CClH]] + 4 HF → F<sub>3</sub>CCFH<sub>2</sub> + 3 HCl

Tato metoda zahrnuje dva druhy reakcí, podvojnou záměnu F<sup>−</sup> za Cl<sup>−</sup> a hydrofluoraci [[alkeny|alkenu]].

=== Deoxofluorace ===
Při deoxofluoracích jsou [[hydroxyl]]ové a [[karbonylové sloučeniny|karbonylové]] skupiny nahrazovány fluoridovými. K&nbsp;výměně kyslíku u karbonylů se používá [[fluorid siřičitý]]:

:RCO<sub>2</sub>H + SF<sub>4</sub> → RCF<sub>3</sub> + [[oxid siřičitý|SO<sub>2</sub>]] + HF

Místo SF<sub>4</sub> se může použít DAST, NEt<sub>2</sub>SF<sub>3</sub> nebo bis(2-methoxyethyl)aminofluorid síry. Tyto reaktanty se snadněji skladují a jsou selektivnější:<ref>{{Citace periodika | autor1 = Gauri S. Lal | autor2 = Guido P. Pez | autor3 = Reno J. Pesaresi | autor4 = Frank M. Prozonic | titul = Bis(2-methoxyethyl)aminosulfur trifluoride: a new broad-spectrum deoxofluorinating agent with enhanced thermal stability | periodikum = [[ChemComm|Chemical Communications]] | rok vydání = 1999 | strany = 215–216 | doi = 10.1039/a808517j}}</ref>

:[[Soubor:Deoxo-Fluor application.png|400px|střed|Reakce bis(2-methoxyethyl)aminofluoridu síry]]

=== Z fluorovaných sloučenin ===
Řada organofluorových sloučenin se vyrábí z&nbsp;reaktantů obsahujících perfluoralkylové a perfluorarylové skupiny; například jako zdroj [[trifluormethyl]]ových skupin může sloužit (trifluormethyl)trimethylsilan, CF<sub>3</sub>Si(CH<sub>3</sub>)<sub>3</sub>.<ref>{{OrgSynth | title = 1-trifluoromethyl)-1-cyclohexanol| author = Pichika Ramaiah, Ramesh Krishnamurti, and G. K. Surya Prakash | collvolume = 9 | pages = 232 | year = 1998 | prep = cv9P0711}}</ref> K&nbsp;jiným používaným zdrojům patří CF<sub>3</sub>X (X = Br, I), C<sub>6</sub>F<sub>5</sub>Br a C<sub>3</sub>F<sub>7</sub>I. Tyto sloučeniny vytváří Grignardova činidla, která následně mohou reagovat that s&nbsp;mnoha různými [[elektrofil]]y. Rozvoj fluoračních metod je z&nbsp;velké části řízen vývojem sloučenin sloýužících k&nbsp;zavádění fluorovaných řetězců.

Dalším významným využitím fluorovaných reaktantů je průmyslová výroba [[tetrafluoroethylen]]u (přes difluorkarbenový meziprodukt). Tento proces začíná tepelnou (při 600-800&nbsp;°C) dehydrochlorací [[chlordifluormethan]]u:<ref name=Ullmann />

:CHClF<sub>2</sub> → CF<sub>2</sub> + HCl
:2 CF<sub>2</sub> → C<sub>2</sub>F<sub>4</sub>

K&nbsp;tvorbě chlorfluorkarbenu, meziproduktu [[cyklopropanace|cyklopropanačních reakcí]], se používá fluordichloroctan sodný (CAS 2837-90-3).

=== Způsoby navazování <sup>18</sup>F ===
[[Radiofarmaka]] obsahující fluor mají využití v&nbsp;<sup>18</sup>F-[[pozitronová emisní tomografie|pozitronové emisní tomografii]] a jejich potřeba podnítila vývoj nových způsobu tvorby vazeb C–F. Vzhledem ke krátkému [[poločas přeměny|poločasu přeměny]] <sup>18</sup>F musí tyto syntézy být vysoce účinné, rychlé a snadno proveditelné.<ref>{{Citace periodika | autor = D. Le Bars | titul = Fluorine-18 and Medical Imaging: Radiopharmaceuticals for Positron Emission Tomography | periodikum = Journal of Fluorine Chemistry | rok vydání = 2006 | strany = 1488–1493 | doi = 10.1016/j.jfluchem.2006.09.015}}</ref>

Jako příklad lze uvést přípravu [[(18F)-fludeoxyglukóza|(18F)-fludeoxyglukózy]] náhradou [[triflát]]ové skupiny nukleofilním <sup>18</sup>F<sup>−</sup>:

:[[Soubor:FDGprep.png|400px]]

== Biologický význam ==
Biologicky vznikající organofluoridy byly nalezeny u mikroorganismů a rostlin, ovšem nikoliv u živočichů.<ref name=Murphy2003>Murphy C.D., Schaffrath C., O'Hagan D.: [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12738270 "Fluorinated natural products: the biosynthesis of fluoroacetate and 4-fluorothreonine in ''Streptomyces cattleya''"] Chemosphere. 2003 Jul;52(2):455-61.</ref> Nejčastější takovou sloučeninou je [[kyselina fluoroctová]], která slouží jako ochrana proti býložravcům u nejméně 40 rostlinám rostoucím v&nbsp;Austrálii, Brazílii a Africe.<ref>{{Citace periodika | autor1 = Alex T. Proudfoot | autor2 = Sally M. Bradberry | autor3 = J. Allister Vale | titul = Sodium Fluoroacetate Poisoning | periodikum = Toxicological Reviews | rok vydání = 2006 | strany = 213–219 | doi = 10.2165/00139709-200625040-00002 | pmid = 17288493}}</ref>

K&nbsp;dalším biologicky tvořeným organofluoridům patří ω-fluorované [[mastná kyselina|mastné kyseliny]], [[fluoraceton]] a [[kyselina fluorcitronová|kyselina 2-fluorcitronová]], jež se pravděpodobně tvoří z&nbsp;[[fluoracetaldehyd]]u.<ref name=Murphy2003 /> Biologické tvorby vazeb uhlík-fluor je například schopen enzym [[adenosylfluoridsyntáza]].<ref>{{Citace periodika | autor1 = David O'Hagan | autor2 = Christoph Schaffrath | autor3 = Steven L. Cobb | autor4 = John T. G. Hamilton | autor5 = Cormac D. Murphy | titul = Biochemistry: Biosynthesis of an organofluorine molecule | periodikum = Nature | rok vydání = 2002 | strany = 279 | doi = 10.1038/416279a | pmid = 11907567 | bibcode = 2002Natur.416..279O}}</ref>

Uměle vytvořené vazby C-F jsou časté v&nbsp;léčivech a [[agrochemikálie|agrochemikáliích]], protože zde stabilizují uhlíkaté řetězce; malý [[kovalentní poloměr]] atomu fluoru navíc umožňuje jeho funkci jako [[bioisoster]]u vodíku. Zavádění vazeb uhlík-fluor do molekul léčiv je jedním z&nbsp;hlavních úkolů [[farmaceutická chemie|farmaceutické chemie]], protože jejich přítomnost zvyšuje pravděpodobnost nalezení účinného léčiva přibližně desetkrát.<ref name=Thayer>{{Citace periodika | autor = Ann M. Thayer | titul = Fabulous Fluorine | periodikum = Chemical & Engineering News | datum vydání = 2006-06-05 | strany = 15–24 | url = http://pubs.acs.org/cen/coverstory/84/8423cover1.html | datum přístupu = 2009-01-17 | doi = 10.1021/cen-v084n023.p015}}</ref>

Kolem 20 % léčiv a 30 až 40 % agrochemikálií patří mezi organofluoridy.<ref name=Thayer />

== Použití ==
Vazby C-F lze nalézt například v&nbsp;[[léčivo|léčivech]], agrochemikáliích, [[fluoropolymer|polymerech]], [[chladivo|chladivech]], [[tenzidy|tenzidech]], [[anestezie|anestetikách]] a [[katalyzátor]]ech.

=== Léčiva a agrochemikálie ===
Vazby uhlík-fluor se často vyskytují v&nbsp;léčivech a agrochemikáliích, protože jsou metabolicky stabilní a fluor funguje jako bioisoster vodíku. Jako příklady léčiv obsahujících fluor lze uvést [[fluoruracil|5-fluoruracil]], [[flunitrazepam]], [[fluoxetin]], [[paroxetin]], [[ciprofloxacin]], [[meflokin]] a [[flukonazol]]. Fluorované [[ethery]], například [[methoxyfluran]], [[enfluran]], [[isofluran]], [[sevofluran]] a [[desfluran]] se používají jako anestetika. Fluorovaná anestetika jsou méně hořlavá než [[diethylether]] a [[cyklopropan]]. Perfluorované alkany slouží jako [[krevní náhražka|náhražky krve]].

=== Hnací plyny v inhalátorech ===
Fluorouhlíky také slouží jako hnací plyny v&nbsp;inhalátorech používaných pacienty s&nbsp;astmatem. Tyto hnací plyny obvykle obsahují hydrofluoroalkany (HFA), jež nahradily [[chlor-fluorované uhlovodíky|chlorfluorované uhlovodíky]] (CFC). Inhalátory obsahující CFC byly v&nbsp;roce 2008 zakázány [[Montrealský protokol|Montrealským protokolem]],<ref>{{Citace elektronické monografie | titul = Phase-Out of CFC Metered-Dose Inhalers | url = https://www.fda.gov/Drugs/DrugSafety/InformationbyDrugClass/ucm063054.htm | datum přístupu = 2017-09-10}}</ref> protože přispívají k&nbsp;poškozování [[ozonová vrstva|ozonové vrstvy]].

=== Fluorované tenzidy ===
Fluorované sloučeniny, obsahující polyfluorované hydrofobní řetězce a [[hydrofilie|hydrofilní]] části, slouží jako [[tenzidy]], protože se v&nbsp;důsledku své [[lipofilie|lipofilicity]] hromadí na rozhraní kapaliny a vzduchu. Mají nízké povrchové energie a výrazně snižují [[povrchové napětí]]. Nejvíce jsou prozkoumány [[kyselina perfluoroktansulfonová]] (PFOS) a [[kyselina perfluoroktanová]], jsou známy svou toxicitou a dlouhým setrváváním v&nbsp;lidských tělech a životním prostředí.

=== Rozpouštědla ===
Fluorované sloučeniny mohou být použity jako rozpouštědla. [[Dichlordifluormethan]] a [[chlordifluormethan]] se často používaly jako chladiva. Vzhledem k&nbsp;tomu, že CFC požkozují ozonovou vrstvu tvorbou [[radikál]]ů [[homolýza|homolytickým]] štěpením vazeb uhlík-chlor, tak bylo jejich používání výrazně omezeno. [[Hydrofluorované uhlovodíky]] (HFC), jako je [[tetrafluorethan]], je mohou nahradit, protože ozonovou vrstvu nepoškozují.

Dobrá rozpustnost [[kyslík]]u v&nbsp;perfluorovaných sloučeninách vyplývající z&nbsp;jejich lipofilicity, se využívá například u [[perfluordekalin]]u k&nbsp;nahrazování krve a přenosu kyslíku do plic.

[[1,1,1,2-tetrafluorethan]] se používá k&nbsp;extrakci látek, jako jsou [[taxol]], [[pupalka dvouletá|pupalkový olej]] a [[vanilin]]. [[2,2,2-trifluorethanol]] je [[polární rozpouštědlo]] odolné vůči oxidaci.<ref>{{OrgSynth | title = Mild and Selective Oxidation of Sulfur Compounds in Trifluorethanol: Diphenyl Disulfide and Methyle Phenyl Sulfoxide| author = Kabayadi S. Ravikumar, Venkitasamy Kesavan, Benoit Crousse, Danièle Bonnet-Delpon, and Jean-Pierre Bégué | volume = 80 | pages = 184 | year = 2003 | prep = v80p0184}}</ref>

=== Organofluorové reaktanty ===
Rozvoj organofluorové chemie přinesl řadu reaktantů využitelných i v&nbsp;jiných oblastech. [[Kyselina trifluormethansulfonová]] (CF<sub>3</sub>SO<sub>3</sub>H) a [[kyselina trifluoroctová]] (CF<sub>3</sub>CO<sub>2</sub>H) mají v&nbsp;[[organická syntéza|organické syntéze]]. Jejich značná kyselost je způsobena [[elektronegativita|elektronegativitou]] atomů fluoru v&nbsp;[[trifluormethyl]]ových skupinách, která stabilizuje záporný náboj. Triflátový anion, [[konjugovaný pár|konjugovaná zásada]] kyseliny trifluormethansulfonové, je dobrou [[odstupující skupina|odstupující skupinou]] v&nbsp;substitučních reakcích.

=== Fluorové fáze ===
Vysoce fluorované substituenty, jako je perfluorhexyl (C<sub>6</sub>F<sub>13</sub>), pozměňují vlastnosti molekul jako rozpouštědel, což usnadňuje přečišťování produktů v&nbsp;organické syntéze.<ref>E. G. Hopea, A. P. Abbotta, D. L. Daviesa, G. A. Solana and A. M. Stuarta "Green Organometallic Chemistry" in Comprehensive Organometallic Chemistry III, 2007, Volume 12, Pages 837-864. {{doi|10.1016/B0-08-045047-4/00182-5}}</ref><ref>J. A. Gladysz, [[Dennis Patrick Curran|D. P. Curran]], I. T. Horváth (Eds.) "Handbook of Fluorous Chemistry", Wiley–VCH, Weinheim, 2004. {{ISBN|978-3-527-30617-6}}.</ref> Sloučeniny bohaté na fluor se přednostně rozpouštějí v&nbsp;rozpouštědlech, které také obsahují více fluorových atomů. Vzhledem k&nbsp;nízké reaktivitě vazeb C-F lze tyto fluorová rozpouštědla použít i u jinak obtížně rozpustitelných látek. Příkladem může být použití fluoroalkylovaných hydridů cínů při redukcích, kde se produkty snadno oddělují od zbytků reaktantů extrakcí fluorovanými rozpouštědly.<ref>{{OrgSynth | author = Aimee Crombie, Sun-Young Kim, Sabine Hadida, and [[Dennis Patrick Curran|Dennis P. Curran]] | title =Synthesis of Tris(2-Perfluorohexylethyl)tin Hydride: A Highly Fluorinated Tin Hydride with Advantageous Features of Easy Purification | collvol = 10 | collvolpages = 712 | prep = CV79P0001}}</ref>

Hydrofobní fluorované [[iontová kapalina|iontové kapaliny]], jako například organické soli [[bistriflimidy|bistriflimidového]] a [[hexafluorfosforečnany|hexafluorfosforečnanového]] aniontu, mohou tvořit fáze, které nejsou rozpustné ani ve vodě, ani v&nbsp;organických rozpouštědlech, za vzniku vícefázových kapalin.

=== Organofluoridové ligandy a přechodné kovy ===
Organofluoridové ligandy mají své využití také v&nbsp;[[organokovová chemie|organokovové]] a [[koordinační chemie|koordinační chemii]]. Jednou z&nbsp;vlastností ligandů obsahujících fluor je možnost použití [[19F-NMR|<sup>19</sup>F NMR spektroskopie]] ke zkoumání reakcí. Organofluoridy mohou sloužit jako „sigma-donorové ligandy“, jak je níže znázorněno na titanitém komplexu [(C<sub>5</sub>Me<sub>5</sub>)<sub>2</sub>Ti(FC<sub>6</sub>H<sub>5</sub>)]BPh<sub>4</sub>. Nejčastěji se ovšem fluorouhlíkové substituenty používají ke zvýšení [[Lewisova teorie kyselin a zásad|Lewisovské kyselosti]] kovových center; jako příklad lze použít [[Eufod]], komplex trojmocného [[europium|europia]], který obsahuje perfluorheptylovaný [[acetylaceton]]átový [[ligand]]. Tato sloučenina a jí podobné mají využití v&nbsp;organické syntéze a [[spektroskopie nukleární magnetické rezonance|NMR&nbsp;spektroskopii]].

[[Soubor:Cp*Ti(FPh)+.png|náhled|200px|vlevo|Struktura [(C<sub>5</sub>Me<sub>5</sub>)<sub>2</sub>Ti(FC<sub>6</sub>H<sub>5</sub>)]<sup>+</sup>, komplexu organofluorového ligandu]]

V&nbsp;oblastech, kde se překrývají organokovová chemie a materiálové vědy, mohou fluorované organické ligandy sloužit k&nbsp;upravování vlastností molekul. Míra a regiochemie fluorace metalovaných 2-fenylpyridinových ligandů v&nbsp;platnatých komplexech mají velký vliv na emisní vlastnosti komplexů.<ref>M.E. Thompson, P.E. Djurovich, S. Barlow and S. Marder "Organometallic Complexes for Optoelectronic Applications" Comprehensive Organometallic Chemistry III, 2007, Volume 12, Pages 101-194. {{DOI|10.1016/B0-08-045047-4/00169-2}}</ref>

[[Trifenylfosfin]] lze upravit navázáním perfluoralkylových substituentů, které mu dodávají rozpustnost v&nbsp;[[perfluorhexan]]u a [[superkritický oxid uhličitý|superkritickém oxidu uhličitém]]. Příkladem takového komplexu může být [(C<sub>8</sub>F<sub>17</sub>C<sub>3</sub>H<sub>6</sub>-4-C<sub>6</sub>H<sub>4</sub>)<sub>3</sub>P.<ref>J.C. Peters, J.C. Thomas "Ligands, Reagents, and Methods in Organometallic Synthesis" in Comprehensive Organometallic Chemistry III, 2007, Volume 1, Pages 59-92. {{doi|10.1016/B0-08-045047-4/00002-9}}</ref>

==== Aktivace vazeb C-F ====
V&nbsp;organokovové chemii se využívá štěpení vazeb C-F reaktanty založenými na přechodných kovech. K&nbsp;tomuto účelu byly vyvinuty stechiometrické i katalytické reakce; jde také o předmět zájmu v&nbsp;organické syntéze a odstraňování cizorodých látek z&nbsp;životního prostředí.<ref>R.N. Perutz and T. Braun "Transition Metal-mediated C–F Bond Activation" Comprehensive Organometallic Chemistry III, 2007, Volume 1, Pages 725-758. {{doi|10.1016/B0-08-045047-4/00028-5}}.</ref> Aktivace vazeb C-F se dělí na tyto skupiny: (i) oxidační adice fluorouhlíků, (ii) tvorba vazeb M–C eliminací HF, (iii) tvorba vazeb M–C eliminací fluorosilanů, (iv) [[hydrodefluorace]] fluorouhlíků tvorbou vazeb M–F, (v) nukleofilní ataky fluorovodíků, a (vi) defluorace fluorouhlíků. Jako příklad aktivace vazby C-F řízené kovem může být uvedena defluorace fluorhexanu hydridem zirkonatým:

:(C<sub>5</sub>Me<sub>5</sub>)<sub>2</sub>ZrH<sub>2</sub> + 1-FC<sub>6</sub>H<sub>13</sub> → (C<sub>5</sub>Me<sub>5</sub>)<sub>2</sub>ZrH(F) + [[hexan|C<sub>6</sub>H<sub>14</sub>]]

==== Fluorouhlíkové kationty v Zieglerových–Nattových katalyzátorech ====
Atomy fluoru jsou častými součástmi [[nekoordinující anion|nekoordinujících a slabě koordinujících]] aniontů. Tetrakis(pentafluorofenyl)boritanové, B(C<sub>6</sub>F<sub>5</sub>)<sub>4</sub><sup>−</sup>, a [[tetrakis(3,5-bis(trifluoromethyl)fenyl)boritany|tetrakis[3,5-bis(trifluoromethyl)fenyl]boritanové]] ionty se používají v&nbsp;[[Zieglerovy–Nattovy katalyzátory|Zieglerových–Nattových katalyzátorech]] polymerizace alkenů. Fluorované substituenty dodávají aniontům mírnou zásaditost a zlepšují jejich rozpustnost v&nbsp;mírně zásaditých rozpouštědlech, použitelných se silnými Lewisovými kyselinami.

=== Materiálové vědy ===
Organofluoridy mají rovněž řadu využití v&nbsp;[[materiálové vědy|materiálových vědách]]. Vzhledem k&nbsp;nízkým koeficientům [[tření]] slouží kapalné fluoropolymery jako maziva. Fluorouhlíky jsou obsaženy v&nbsp;některých mazivech do střelných zbraní. Díky své nehořlavosti jsou také složkami hasicích hmot. Organofluoridy se také nacházejí v&nbsp;[[displej z tekutých krystalů|displejích z&nbsp;tekutých krystalů]]. Polymer kyseliny trifluormethansulfonové se používá jako pevná kyselina, v&nbsp;membránách nízkoteplotních [[palivový článek|palivových článků]]. Monomer [[4,4'-difluorbenzofenon]] slouží na výrobu [[polyetherketonová vlákna|polyetherketonů]].

== Biosyntéza organofluoridů ==
:[[Soubor:Fluorinase.png|vpravo|430px]]
I přes velký počet přírodních sloučenin obsahujících těžší [[halogenidy]], [[organochloridy|chloridy]], [[organobromidy|bromidy]] a [[organojodidy|jodidy]], je známo jen málo biologicky vznikajících sloučenin obsahujících vazby uhlík-fluor.<ref>{{Citace periodika | autor1 = D. O'Hagan | autor2 = David B. Harper | titul = Fluorine-Containing Natural Products | periodikum = Journal of Fluorine Chemistry | rok vydání = 1999 | strany = 127–133 | doi = 10.1016/S0022-1139(99)00201-8}}</ref> Nejrozšířenější je [[kyselina fluoroctová]], vyskytující se jako toxin v&nbsp;několika druzích rostlin. Dále sem patří kyselina fluorolejová, [[fluoraceton]], nukleocidin (4'-fluor-5'-''O''-sulfamoyladenosin), [[fluorthreonin]] a [[kyselina fluorcitronová]]. Mnohé z&nbsp;těchto sloučenin pravděpodobně vzniká z&nbsp;[[fluoracetaldehyd]]u. [[Enzym]] [[fluorináza]] katalyzuje syntézu [[5'-deoxy-5'-fluoradenosin]]u.

== Historie ==
Výzkum organofluoridů započal v&nbsp;19.&nbsp;století společně s&nbsp;rozvojem organické chemie.<ref name=Dobi /><ref>{{Citace periodika | autor1 = Takashi Okazoe | autor2 = David B. Harper | titul = Overview on the history of organofluorine chemistry from the viewpoint of material industry | periodikum = Proceedings of the Japan Academy, Series B | rok vydání = 2009 | strany = 276–289 | issn = 0386-2208 | doi = 10.2183/pjab.85.276 | pmid = 19838009 | bibcode = 2009PJAB...85..276O}}</ref>

U&nbsp;příprav prvních organofluoridů byl jako zdroj fluoridových iontů použit [[fluorid antimonitý]]. Nehořlavost a netoxičnost chlorfluorovaných uhlovodíků [[trichlorfluormethan|CCl<sub>3</sub>F]] a [[dichlordifluormethan|CCl<sub>2</sub>F<sub>2</sub>]] vedla ve 20.&nbsp;letech 20.&nbsp;století k&nbsp;jejich průmyslovému využívání. V&nbsp;roce 1938 [[Roy J. Plunkett]] objevil [[polytetrafluorethylen]] (PTFE).<ref>{{Citace periodika | titul = Dr. Roy J. Plunkett: Discoverer of Fluoropolymers | periodikum = The Fluoropolymers Division Newsletter | rok vydání = 1994 | strany = 1–2 | url = http://www.fluoropolymers.org/news/PlunkArt94.pdf | url archivu = https://web.archive.org/web/20030709071637/http://www.fluoropolymers.org/news/PlunkArt94.pdf | datum archivace = 2003-07-09 | doi = 10.2183/pjab.85.276 | pmid = 19838009 | bibcode = 2009PJAB...85..276O}}</ref><ref>{{Citace elektronické monografie | titul = Roy J. Plunkett | url = https://www.sciencehistory.org/historical-profile/roy-j-plunkett | datum vydání = 2016 | datum přístupu = 2018-02-21}}</ref><ref>{{Citace elektronické monografie | autor = Center for Oral History | titul = Roy J. Plunkett | url = https://oh.sciencehistory.org/oral-histories/plunkett-roy-j | datum přístupu = 2018-02-21}}</ref>

Další rozvoj vycházel z&nbsp;poznatků získaných při výrobě [[fluorid uranový|fluoridu uranového]].<ref name=Ullmann />

Od konce 40.&nbsp;let 20.&nbsp;století bylo vyvinuto několik postupů přípravy organofluoridů založených na elektrofilních fluoracích, u prvních se používal [[fluorid kobaltitý]] (CoF<sub>3</sub>). [[Joseph H. Simons]] objevil [[elektrofluorace|elektrofluoraci]], kterou se daly získat velmi stabilní perfluorované profukty.<ref name=Simons /> Tyto nové postupy umožnily tvorbu vazeb C-F bez používání elementárního fluoru a využívání podvojných záměn.

V&nbsp;roce 1957 byly popsány protinádorové účinky 5-fluoruracilu. Tento objev ukázal na jedno z&nbsp;prvních využití racionálního upravování léčiv.<ref>{{Citace periodika | autor1 = C. Heidelberger | spoluautoři = N. K. Chaudhuri, P. Danneberg, D. Mooren, L. Griesbach, R. Duschinsky, R. J. Schnitzer, E. Pleven, J. Schreiner | titul = Fluorinated Pyrimidines, A New Class of Tumour-Inhibitory Compounds | periodikum = [[Nature]] | rok vydání = 1957 | strany = 663–666 | doi = 10.1038/179663a0 | pmid = 13418758 | bibcode = 1957Natur.179..663H}}</ref>

Tento objev vedl k&nbsp;růstu zájmu o fluorovaná léčiva a agrochemikálie. Příprava prvních [[sloučeniny vzácných plynů|sloučenin vzácných plynů]], například [[fluorid xenoničitý|fluoridu xenoničitého (XeF<sub>4</sub>)]] poskytlo v&nbsp;60.&nbsp;letech další skupinu použitelných reaktantů. V&nbsp;70.&nbsp;letech 20.&nbsp;století bylo do [[pozitronová emisní tomografie|pozitronové emisní tomografie]] zavedeno používání [[(18F)-fludeoxyglukóza|fluorodeoxyglukózy]]. Za objev škodlivého vlivu chlorfluorovaných uhlovodíků na ozonovou vrstvu byla udělena Nobelova cena. Tento objev vedl k&nbsp;rozvoji organofluoridových náhražek, které ozonovou vrstvu nepoškozují. V&nbsp;roce 2002 byla popsána fluorináza jako první známý enzym vytvářející vazby C-F.<ref>{{Citace periodika | autor1 = D. O'Hagan | autor2 = C. Schaffrath | autor3 = S. L. Cobb | autor4 = J. T. Hamilton | autor5 = C. D. Murphy | titul = Biochemistry: biosynthesis of an organofluorine molecule | periodikum = Nature | rok vydání = 2002 | strany = 279 | doi = 10.1038/416279a | pmid = 11907567 | bibcode = 2002Natur.416..279}}</ref>

== Bezpečnost ==
Pouze několik organofluoridů, jako například kyselina fluoroctová a perfluorisobuten, je bioaktivních a výrazněji toxických.

Některé organofluoridy jsou nebezpečné pro zdraví a životní prostředí. Fluorchlorované (CFC) a hydrofluorchlorované uhlovodíky (HCFC) poškozují ozonovou vrstvu a jsou silnými [[skleníkové plyny|skleníkovými plyny]].

V&nbsp;roce 2013 podpořily země [[G20]] snahy o ukončení používání HCFCs. Potvrdily význam [[Montrealský protokol|Montrealského protokolu]].<ref>{{Citace elektronického periodika | autor = U.S. White House Press Secretary | titul = United States, China, and Leaders of G-20 Countries Announce Historic Progress Toward a Global Phase Down of HFCs | periodikum = | datum vydání = 2013-09-06 | datum přístupu = 2013-09-16 | url = https://obamawhitehouse.archives.gov/the-press-office/2013/09/06/united-states-china-and-leaders-g-20-countries-announce-historic-progres}}</ref>

=== Odbouratelnost a bioakumulace ===
Vzhledem k&nbsp;síle vazeb uhlík-fluor se řada umělých fluorovaných organických sloučenin v&nbsp;přírodě nerozkládá. Fluorované tenzidy, jako jsou [[kyselina perfluoroktansulfonová]] a kyselina perfluoroktanová, jsou znečišťujícími látkami s&nbsp;celosvětovým rozšířením. CFC a [[tetrafluormethan]] byly nalezeny i v&nbsp;horninách.<ref name=Murphy2003 />

== Odkazy ==

=== Související články ===
* [[Hydrofluoralkeny]]

=== Reference ===
{{Překlad | jazyk = en | článek = Organofluorine chemistry | revize = 1042139012}}<references />
{{Autoritní data}}

[[Kategorie:Organofluoridy| ]]