Фторопласты

КРАСЯЩИЕ, ЛЕКАРСТВЕННЫЕ И ТОКСИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА

Физико-химические особенности соединений фтора дают возможность создавать вещества с самыми разнообраз­ными свойствами, открывающими им разностороннее при­менение. С одной стороны, как мы уже знаем, это чрезвы­чайно прочные, термически устойчивые и совершенно не­токсичные вещества, уже внедренные в промышленность в виде фторопластов, инертных растворителей, хладо - агентов, пламягасителей, красящих веществ и так далее, а с другой — реакционноспособные и физиологически активные соединения, к числу которых относятся как ле­карственные, так и полные антиподы их — токсические вещества.

Наличие фтора в ароматических соединениях сущест­венно отражается на их свойствах. Фтор может находить­ся и в боковой цепи ароматического соединения, и в ядре. Типичный представитель первой группы веществ — три - фторметилбензол, или бензотрифторид, второй —фторбен - зол. Бензотрифторид заметно отличается от бензотрихло - рида своей гидролитической и термической устойчиво­стью, так как трифторметильная группа сообщает бензоль­ному кольцу особую прочность. Наличие одного или не­скольких атомов фтора в бензольном ядре также сильно повышает устойчивость соединений.

Эти свойства фторорганических соединений исполь­зуются при синтезе светопрочных красящих веществ. Дело в том, что главной причиной выцветания органиче­ских красок является фотохимическое окисление. Краси­тели, несущие трифторметильные группы или фтор в ядре, гораздо слабее подвергаются выцветанию под влиянием света, кислорода воздуха и других факторов. Это объяс­няется электроностягивающим влиянием трифторметиль-

Ной группы, которое снижает реакционную способность ароматических ядер и делает их более стойкими к оки­слению.

Красители на основе производных бензртрифторида, фторбензола и подобных им веществ наряду с прочностью при стирке отличаются особенно яркими й красивыми то­нами. Широкое использование в производстве красителей они нашли в Германии. Так, еще в 1939 г. там было изго­товлено около 100 т красного красителя нафтола-АБ

Азосоединения типа

И

(где И —алкил или алкоксильная группа; 1^ — алко - ксильная группа, X — галоид или трифторметильная группа) обладают большой устойчивостью и приме­няются для окраски ацетатного синтетического шелка. В зависимости от заместителей И и Кх красители имеют цвета от красно-коричневых до рубиново-красных. Для крашения производных целлюлозы применяют несульфи- рованные соединения, тогда как для крашения шерсти и натурального шелка —красители, содержащие сульфо - группу.

Фторэтшгаминоаитрахиноновые красители обладают способностью окрашивать найлон и ацетилцеллюлозу в светлые тона с оттенками от оранжевого до фиолетового. Например, 1-(2,2-трифторэтиламино)-4-оксиантрахинон используется для крашения целлюлозы в розово-красные цвета, 1,4-ди (2,2,2-трифторэтиламин)-антрахинон —для крашения ацетатного шелка в розово-фиолетовый цвет.

Фтор может замещать атомы водорода в ядре азокра­сителей и красителей трифенилметанового ряда, причем здесь его влияние аналогично влиянию трифторметиль - ной группы. Очень прочными оказались красители трифе­нилметанового ряда, содержащие трифторметильные группы. Известны некоторые фторпроизводные тиоиндиго.

Число таких красителей в настоящее время весьма велико, и все они обладают несравненно большей проч­ностью, чем нефторированные соединения.

Использование фтора открывает широкие возможности для синтеза хемотерапевтических антималярийных, бак­терицидных, канцеролитических и анестезирующих средств. Целебными свойствами обладают некоторые фторорганические вещества, у которых фтор находится в ароматическом ядре. Фторорганические препараты опро­бованы при лечении болезней щитовидной железы. Пер­вым веществом, успешно использованным для этих целей, явился фтортирозин ОНСвНзЕ —СН2—СН(КН2)СООН. В 1937 г. был обнаружен антагонизм между тироксином (йодсодержащим гормоном щитовидной железы) и фто­ристым натрием.

После синтеза фтортирозина был изучен антагонизм между ним и тироксином, в результате чего оказалось, что трифтортирозин предупреждает или, во всяком слу­чае, сильно тормозит процесс истощения гликогена пе­чени и мышц, вызываемый действием тироксина. Имеются данные о том, что ежедневная доза (1 мг) трифтортирози - на на длительное время снижает содержание сахара в крови при хронических формах гипертириоза и диабета. На основе фтортирозина были получены лечебные препа­раты, из которых наиболее интересным оказался парди - нон, употребляемый для лечений болезней щитовидной железы, особенно базедовой болезни. В последние годы были получены новые фторсодержащие аналоги тиро­зина.

Для лечения щитовидной железы предложено химиче­ски более простое и менее токсичное соединение — 3-фтор - 4-оксифенилуксусная кислота. Это вещество известно под названиями капацина, К-17, пардинона.

Для лечения бронхиальных, особенно ревматического происхождения, заболеваний фторорганические соеди­нения употреблялись уже давно. Например, действующим началом препарата антитусин, применяемого в Германии, является 4,4-дифтор дифенил (ЕСеН4—СвН4Е), получае­мый из бензидина. В состав наружных средств против ревматизма входят фторпсевдокумол, фторфенетол и дру­гие фторорганические соединения.

В медицине были использованы также эфиры моно- фторфосфорной кислоты; например, диизопропилфторфос-
фат успешно применяется в случаях ослабления деятель - ности мышц и для лечения глаукомы.

Интересные препараты на основе фторорганических соединений исследуются для лечения раковых заболева­ний.

Например, дифтораденозин опробуется как средство против рака кожи. 5-Фторурацил подавляет рост многих опухолей у животных; в настоящее время начато его при­менение в клинической практике. В качестве противора­ковых препаратов исследуются фторуретаны, фторпирй - мидины, гексафторпурин и фтортирозин. Имеются указа­ния, что трифтортирозин способен замедлять образование и рост злокачественных опухолей у животных. Пардинон, действующим началом которого является З-фтор-4-окси - фенил-а-аминопропионовая кислота, подавляет саркому у животных.

Во время второй мировой войны продолжались изыска­ния антималярийных средств, заменяющих хинин. Было синтезировано и испытано значительное количество фтор­содержащих соединений, в том числе фторакридины, не­которые из которых оказались пригодными для профилак­тики и лечения малярии.

Исследованы некоторые фторсодержащие прессорные (повышающие давление крови) аминопрепараты, напри­мер аналоги эпинефрина и фенил эти л амина. Предвари­тельные испытания показали, что при инъекции этих соединений наблюдается сужение сосудов и повышение кровяного давления.

Атомы фтора в ароматическом кольце прессорного амина, по-видимому, повышают эффективность его дей­ствия в большей степени, чем атомы хлора, находящиеся в тех же положениях.

В поисках соединений, подобных адренолиновым пре­паратам, синтезировано большое число фторсодержащих соединений типа

Наибольшей активностью при внутривенном введении обладает производное 4-фторфенола. 5-Фторникотиновая кислота и ее амид успешно испытывались в качестве анти­метаболита против стрептококковых и стафилококковых инфекций.

Французский препарат декадрон представляет собой фторметилдегидрокортизон. При лечении воспалительно­аллергических заболеваний он оказался значительно эф­фективнее кортизона и дегидрокортизона. Синтезирова­лись фторсодержащие соединения, родственные новокаи­ну. По анестезирующим свойствам и малой токсичности алкиламиналкиловые эфиры тг-фторбензойной кислоты имеют преимущества перед новокаином, но раздражаю­щее действие на ткань не позволило использовать их в клинической практике.

Сильнодействующими анестезирующими в еществ ами являются солянокислые соли некоторых эфиров 3-амино - 4-фторбензойной кислоты; при этом токсичность их при­мерно вдвое меньше токсичности новокаина. Большое значение приобрел трифторхлорбромэтан, который под названием флуотан уже несколько лет применяется в ка­честве анестетика. Этот препарат, как и другой новый анестетик циклопропан, является сильнодействующим и безвредным средством. Он не вызывает неприятных ощу­щений у больного и не оказывает свойственных эфиру и хлороформу вредных последствий. В этом отношении он превзошел закись азота, которая пришла на смену эфиру и хлороформу. Многие анестезирующие средства (цикло­пропан, эфир) легко воспламеняются и опасны в опера­ционных. Флуотан — негорючее вещество и в этом отно­шении совершенно безопасен. Недостатком флуотана является его свойство понижать в некоторых случаях кровяное давление. Имеются три пути получения флуо­тана:

СС12 = СН2

Вг2

Имеются патентные данные о том, что физиологически пассивные а - и |3-изомеры гексахлорана при фторировании трехфтористым кобальтом превращаются в физиологиче­ски активные препараты, которые по своим инсектицид­ным свойствам не уступают у-изомеру гексахлорана.

Широко изучался класс токсичных фторорганических соединений известных под названием фторацетатов. К ним относятся эфиры монофторуксусной кислоты и выс­ших со-фторкарбоновых кислот с общей формулой Г(СН2)пСООК. К этому классу принадлежат также другие близкие по строению соединения, например со-фторалко - голи, (о-фторацетамиды и их производные. Токсические свойства последних соединений подобны свойствам метил - фторацетата ГСНг—СООСНз.

В Англии и довоенной Польше было синтезировано много различных фторацетатов и определена их токсич­ность.

Фторацетаты токсичны и при ингаляции, и при ре­зорбции (действие через кожу). Доза 0,1 мг на 1 кг живо­го веса абсолютно смертельна для собак и других живот­ных. Они относятся к конвульсивным ядам со скрытым периодом действия, но в отличие от других галоидацета - тов не обладают слезоточивым действием.

Установлено, что существует зависимость между хи­мической структурой и степенью токсичности фторацета­тов. Эфиры типа Г(СН2)П СООС2Н5 токсичны, если п — не­четное число, и не токсичны, если четное. Чередующаяся токсичность объясняется теорией окисления жирных ки­слот в живом организме: при нечетном числе в результате окисления образуется токсичная фторуксусная кислота, а при четном—нетоксичная (З-фторпропионовая кислота.

В некоторых странах монофторуксусную кислоту и ее амид употребляют в качестве родентицида (крысиного яда), а фторацетат натрия —как яд для полевых грызу­нов. При этом необходимо строго соблюдать меры предо1 сторожности, [так как яды опасны и для человека. Во Франции применение производных фторуксусной кислоты запрещено из-за сильной токсичности препара­тов.

Производные монофторуксусной кислоты обладают исключительно сильным токсическим действием в отно­шении насекомых. Опрыскивание растений 0,001 %-ным раствором фторацетата натрия в течение двух дней при­

Водит к гибели вредителей. При введении 1 мг соли в гор­шок, содержащий 400 г земли, или при смачивании не­скольких листьев каплями раствора через пять дней все - растение освобождается от тлей.

Эфиры и соли фторуксусной кислоты и некоторые производные со-фторуксусных кислот содержатся в ряде растений. В Южной Африке, в области Претория, встре­чается растение гифблар (Б1сЬаре1а1ит сутоБит)*, листья которого ядовиты для животных. Требуется менее 1 г свежих листьев, чтобы убить барана. Токсическим на­чалом этого растения являются фторсодержащие соеди­нения класса фторацетатов. Характерно, что растения встречаются в тех местах, где имеется повышенное содер­жание фтора в почве и воде. В Южной Родезии найдены растения, относящиеся к виду Б. уепеаШт и называемые местным населением «мокоу». По своей ядовитости, обус­ловленной наличием в них фторацетата калия, они не уступают Б. сутозит.

Имеется и другое, более крупное растение, распростра­ненное в западной Африке (Сиерра Леоне), которое также содержит токсическое вещество, вызывающее у человека паралич ног. В отличие от южно-африканских ядовитых растений токсичность этого растения обусловлена содер­жанием высших о)-фторкарбоновых кислот.

В 1932 г. алкилированием серебряных солей монофтор - фосфорной кислоты были получены диметилфторфосфат и диэтилфторфосфат

TOC o "1-5" h z СН30 О С2Н50 О

/ У

Р и Р

/ /

СН30 Е С2Н50 Е

Эти соединения, обладающие значительной и специфиче­ской токсичностью, вызывают судорожно-паралитические и миотические явления (сильное сокращение зрачка, при­водящее к резкому ухудшению зрения, особенно в вечер­нее время).

Исследования фторфосфатов проводились в секретном порядке. Только после второй мировой войны стало из­вестно об интенсивной работе по синтезу фосфорорга - нических соединений, содержащих фтор, в Германии и Англии.

Наиболее широко был исследован диизопропилфтор - фосфат, известный под шифром БГР-З

1-С3Н70 О

V

/

1 — С3Н70 Е

В период второй мировой войны это вещество рассматри­валось в США и Англии как отравляющее и производи­лось в полу заводском масштабе. В Германии изыскания отравляющих веществ среди органических соединений фосфора были направлены также на получение новых ин­сектицидов.

Интересны исследования эфирофторангидридов алкил - фосфиновых кислот, среди которых были найдены соеди­нения, приближающиеся по своей токсичности к наиболее сильным природным ядам. Изопропиловый эфир фторан - гидрида метилфосфиновой кислоты

СНз О

X

I — С3Н70 Е

Изготовлялся в Германии под шифрованным названием зарин и был секретным отравляющим веществом фашист­ской армии. Он представляет собой жидкость, почти не имеющую запаха. Несмотря на высокую температуру ки­пения (151°), зарин обладает достаточно большой упру­гостью паров, что обусловливает поражения при его вды­хании: его ингаляционная токсичность в десять раз превы­шает токсичность синильной кислоты. Он вызывает отрав­ление и при проникновении через кожу. Еще более токси­чен другой представитель отравляющих веществ этого типа, известный под шифром зоман (пинаколиновый эфир фтор ангидрида метилфосфиновой кислоты) — бесцветное вещество со слабым эфирным запахом (т. кип. 168°)

СНз О

У

Р

С6н13о/

Он обладает судорожно-паралитическим и миотическим действием и в 2,5 раза токсичнее зарина при ингаляции и при действии через кожу. Появление таких высокоток­сичных отравляющих веществ в значительной мере заста­вило изменить способы и средства противохимической за­щиты.

Токсичность фосфорорганических ОВ обусловлена их способностью подавлять деятельность жизненно важного фермента (холинэстеразы), который гидролизует ацетил - холин, образующийся при передаче нервных импульсов. Накопление ацетилхолина вызывает извращение передачи нервных импульсов.

XX век характеризуется бурным развитием науки и техники. Если ранее отдельные области естествознания создавались столетиями, то теперь мы являемся свидете­лями того, как они заново возникают и достигают апогея развития в течение одного поколения. Так, во второй по­ловине XX века создана наука об атомном ядре, возникла новая ветвь реактивной техники и небывалого развития достигла генетика. В области химических наук бурно развились новые отрасли органической химии — химия полимеров, химия природных соединений и химия фтора. Последняя уже сыграла существенную роль в развитии реактивной техники и авиации. Новые технические проб­лемы, выдвигаемые этими областями техники и в первую очередь повышенные требования к свойствам материалов, могут быть удовлетворены вовлечением в круг исследо­ваний новых элементов и создания на их основе новых структур. Одним из таких элементов и является фтор, ос­новным соединениям которого посвящена настоящая книга. Авторы надеются, что она окажется интересной не только химикам, но и инженерам, работающим в самых разнообразных областях техники.

•