РЕАКЦИЯ АТОМАРНОГО ФТОРА С БЕНЗОЛОМ

Бензол относится к одному из наиболее распространенных в промышленности классов химических веществ. Как правило, в атмосферу он попадает в основном вследствие техногенных аварий, а также при испарении растворителей. Бензол и его производные токсичны и негативно влияют на окружающую среду и организм человека. Поэтому вопросы трансформации бензола в атмосфере представляют повышенный интерес. В настоящей работе методом функционала плотности рассчитаны структуры и электронные энергии равновесных конфигураций и переходных комплексов систем C₆H₆F и C₆H₆F⁺. Показано, что взаимодействие бензола с атомарным фтором может протекать по двум каналам: отщепление водорода с образованием фенил-радикала и присоединение атома фтора с образованием ипсо-фторциклогексадиенил-радикала. Установлено, что для диссоциации ипсо-фторциклогексадиенил-радикала на фторбензол и атомарный водород необходимо затратить около 27 ккал/моль. Это указывает на малую вероятность протекания этого процесса при низких температурах. В условиях эксперимента, когда температура атомов фтора составляет около 1000 K, происходит распад ипсо-фторциклогексадиенил-радикала с образованием фторбензола. При этом протекание вторичных реакций маловероятно. Выводы, сделанные на основе анализа результатов квантовохимических расчетов, хорошо согласуются с экспериментальными данными.

Benzene is one of the most common classes of chemicals in industry. As a rule, it enters the atmosphere as a result of man-made accidents, during the evaporation of solvents, etc. Benzene and its derivatives are toxic and have a negative impact on the environment and the human body. Therefore, issues of benzene transformation in the atmosphere are of increased interest. In present work, the structures and electronic energies of equilibrium configurations and transition complexes of the C₆H₆F and C₆H₆F⁺ systems are calculated using the density functional theory. It has been shown that the interaction of benzene with atomic fluorine can proceed through two channels, i.e. the elimination of hydrogen with the formation of a phenyl radical and the addition of a fluorine atom with the formation of an ipso-fluorocyclohexadienyl radical. It has been established that for the dissociation of ipso-fluorocyclohexadienyl radical into fluorobenzene and atomic hydrogen, it is necessary to expend about 27 kcal/mol. This indicates a low probability of this process occurring at low temperatures. Under experimental conditions, when the temperature of fluorine atoms is about 1000 K, the ipso-fluorocyclohexadienyl radical decomposes to form fluorobenzene. In this case, the occurrence of secondary reactions is unlikely. The conclusions drawn from the analysis of the results of quantum chemical calculations are in good agreement with the experimental data.