فلوريد بيرفلوروكتان سلفونيل

فلوريد بيرفلوروكتان سلفونيل ( POSF ) هو مركب بيرفلوريني اصطناعي يحتوي على مجموعة وظيفية من فلوريد السلفونيل . يُستخدم في صناعة حمض بيرفلوروكتان سلفونيك (PFOS) ومركبات مشتقة منه. لهذه المركبات استخدامات صناعية واستهلاكية متنوعة، إلا أن المواد المشتقة من POSF تتحلل في النهاية لتكوين PFOS.

بسبب المخاوف البيئية المتعلقة بمادة PFOS، توقفت شركة 3M عن استخدام POSF في عام 2002، وانخفض الإنتاج العالمي بشكل حاد. ومع ذلك، نما الإنتاج الصيني بعد توقف 3M عن استخدامها. اعتبارًا من مايو 2009، أُدرجت مادتا POSF وPFOS ضمن قائمة الملوثات العضوية الثابتة (POPs) في الملحق ب من اتفاقية ستوكهولم .

يتم تصنيع POSF عن طريق الفلورة الكهروكيميائية لفلوريد أوكتان سلفونيل في فلوريد الهيدروجين اللامائي وفقًا للمعادلة : ^{[ 2 ]}

C ₈ H ₁₇ SO ₂ F + 17 F ⁻ → C ₈ F ₁₇ SO ₂ F + 17 H ⁺ + 34 e ⁻ .

ينتج عن هذا التفاعل مردود بنسبة 25% لمركب POSF، وهي نسبة أقل من تلك الناتجة عن فلوريدات البيرفلوروسلفونيل الأقصر. ^{[ 2 ]} يكون مركب POSF الناتج غير نقي لأنه خليط من متصاوغات خطية ومتفرعة ، بنسبة 70% تقريبًا من المتصاوغات الخطية. ^{[ 2 ]} يمكن أيضًا الحصول على مركب POSF عن طريق التحلل الكهروكيميائي لمركب كلوريد أوكتان سلفونيل هاليد السلفونيل . ^{[ 2 ]}

في عام 1949، بدأت شركة 3M بإنتاج POSF بتقنية الفلورة الكهروكيميائية (ECF). ^{[ 3 ]} ومنذ عام 1966 وحتى تسعينيات القرن الماضي، ازداد إنتاج 3M لتلبية الطلب على المركبات القائمة على POSF. ^{[ 3 ]} وفي عام 1999، أفادت 3M بأن POSF كان أكثر المواد الكيميائية الفلورية إنتاجًا لديها. ^{[ 4 ]} وقبل عام 2000، كانت 3M أكبر منتج عالمي لـ POSF (بشكل رئيسي في مصانعها في ديكاتور، ألاباما، وأنتويرب ) ، وبلغ الإنتاج العالمي ذروته عند حوالي 4500 طن سنويًا. ^{[ 3 ]}

في عام ١٩٩٩، بدأت وكالة حماية البيئة الأمريكية تحقيقًا في مركبات البيرفلورينات بعد تلقيها بيانات حول التوزيع العالمي وسمية مركب PFOS، المكون الرئيسي في منتج سكوتش جارد . ^{[ ٥ ]} لهذه الأسباب، وضغط وكالة حماية البيئة الأمريكية، ^{[ ٦ ]} أعلنت شركة 3M، المنتج الأمريكي الرئيسي لمركب PFOS، في مايو ٢٠٠٠، عن التوقف التدريجي عن إنتاج PFOS و PFOA والمنتجات ذات الصلة بـ PFOS. ^{[ ٧ ]} وأكدت شركة 3M أنها كانت ستتخذ القرار نفسه بغض النظر عن ضغط وكالة حماية البيئة الأمريكية. ^{[ ٨ ]}

مباشرةً بعد توقف شركة 3M عن إنتاج مركبات PFOS بين عامي 2000 و2002، انخفض الإنتاج بشكل حاد، لكن الإنتاج المهيمن والمتزايد انتقل إلى الصين. ^{[ 9 ]} في عام 2004، قُدِّر إنتاج الصين من المركبات القائمة على PFOS بأقل من 50 طنًا . ^{[ 9 ]} وفي عام 2005، قُدِّر الإنتاج العالمي بما بين 73 و162 طنًا، ^{[ 10 ]} وبحلول عام 2006، قُدِّر الإنتاج الصيني بأكثر من 200 طن. ^{[ 9 ]} وقُدِّر إجمالي الإنتاج العالمي التاريخي بنحو 120,000 طن في عام 2009. ^{[ 3 ]}

معظم مشتقات بيرفلوروكتان سلفونيل المصنعة صناعياً، إن لم تكن جميعها، مثل PFOS، تحتوي على POSF كمادة أولية. ^{[ 2 ]}

تتحلل مادة POSF والبوليمرات القائمة عليها لتكوين PFOS ^{[ 11 ]،} وهي مادة لا يُعرف عنها أنها تتحلل بفعل أي عمليات بيئية. ^{[ 6 ]} ومع ذلك، فإن تحلل POSF في الماء يحدث ببطء. ^{[ 2 ]}

يتفاعل POSF مع قواعد مثل هيدروكسيد البوتاسيوم لتكوين أملاح PFOS: ^{[ 2 ]}

C ₈ F ₁₇ SO ₂ F + KOH → C ₈ F ₁₇ O ₂ SO ₃ ⁻ K ⁺ + HF.

عند معالجة حمض الكبريتيك ، يتم الحصول على حمض السلفونيك رباعي الهيدرات . ^{[ 2 ]}

يتفاعل POSF أيضًا مع الأمونيا لتكوين بيرفلوروكتان سلفوناميد : ^{[ 2 ]}

C ₈ F ₁₇ SO ₂ F + NH ₃ → C ₈ F ₁₇ O ₂ SNH ₂ .

يمكن أن تتفاعل السلفوناميدات والسلفوناميدوإيثانولات المصنعة من POSF بدورها لتكوين مجموعة متنوعة من المجموعات الوظيفية المختلفة لتطبيقات ومنتجات مختلفة. ^{[ 12 ]}

بسبب وجود روابط متعددة بين الكربون والفلور ، تتمتع مشتقات POSF بخصائص كيميائية كارهة للماء ، وكارهة للدهون، وخافضة للتوتر السطحي (كمواد فعالة سطحية فلورية ). ^{[ 4 ]} وتشمل الاستخدامات الرئيسية للمواد الكيميائية المشتقة من POSF ما يلي: ^{[ 3 ]}

• كمواد طاردة للبقع والأوساخ للسجاد؛
• كمواد طاردة للماء للملابس؛
• كمواد طاردة للدهون والزيوت في تغليف المواد الغذائية ؛
• كتطبيقات متخصصة مثل تصنيع أشباه الموصلات وسوائل الهيدروليك للطائرات؛ و
• في رغوة تشكيل الأغشية المائية (رغوة مكافحة الحرائق) كمواد فعالة سطحية فلورية.

حتى عام 2019، حددت اتفاقية ستوكهولم مجموعة متنوعة من الأغراض المقبولة والاستثناءات المحددة لمشتقات POSF، بما في ذلك

• التصوير الفوتوغرافي؛
• طلاءات مقاومة للضوء ومضادة للانعكاس لأشباه الموصلات ؛
• عامل حفر لأشباه الموصلات المركبة والمرشحات الخزفية ؛
• سوائل هيدروليكية للطائرات؛
• الطلاء المعدني (الطلاء المعدني الصلب) فقط في الأنظمة ذات الحلقة المغلقة؛
• بعض الأجهزة الطبية (مثل طبقات البوليمر المشترك من الإيثيلين رباعي فلورو الإيثيلين (ETFE) وإنتاج ETFE المعتم للأشعة، وأجهزة التشخيص الطبي في المختبر، وفلاتر الألوان CCD)؛
• رغوة إطفاء الحرائق؛
• طعوم حشرية لمكافحة النمل القاطع للأوراق من أنواع Atta و Acromyrmex ؛
• أقنعة الصور في صناعات أشباه الموصلات وشاشات الكريستال السائل (LCD)؛
• الطلاء المعدني (الطلاء المعدني الصلب)؛
• الطلاء المعدني (الطلاء الزخرفي)؛
• قطع غيار كهربائية وإلكترونية لبعض طابعات الألوان وآلات النسخ الملونة؛
• مبيدات حشرية لمكافحة النمل الناري الأحمر المستورد والنمل الأبيض؛
• إنتاج النفط باستخدام المواد الكيميائية؛
• السجاد؛
• الجلود والملابس؛
• المنسوجات والمفروشات؛
• الورق والتغليف؛
• الطلاءات والمواد المضافة للطلاءات؛ و
• المطاط والبلاستيك. ^{[ 13 ]}

في المؤتمر الرابع للأطراف، أدرج القرار SC-4/17 مادة POSF، إلى جانب مادة PFOS، ضمن اتفاقية ستوكهولم بشأن الملوثات العضوية الثابتة (الملحق ب) في مايو 2009. ^{[ 14 ] [ 15 ]} وبذلك، فإن مادة POSF ليست "محظورة"، بل لها استخدامات معتمدة واستثناءات، بالإضافة إلى برنامج (SC-4/19) في الملحق ب يشجع على خفض إنتاجها. ^{[ 16 ] [ 17 ]}

يُعدّ مركب PFOS، وهو ناتج تحلل POSF، المركب المشبع بالفلور السائد الذي تم رصده في دراسات الرصد البيولوجي ، ^{[ 18 ]} حيث تُعتبر التركيزات التي تم رصدها كافية "لتغيير المؤشرات الصحية". ^{[ 19 ] [ 20 ]}

• مركبات الفلور العضوية

• تم تقديم معلومات حول مادة PFOS إلى اتفاقية ستوكهولم.
• بيرفلوروكتان سلفونيل فلورايد كمحفز في الترسيب الكيميائي للبخار الساخن للأغشية الرقيقة من الفلوروكربون (PDF).