Justification of the mechanism of tetrafluoroethylene telomerization in perfluorinated solvents

T. S. Pokidova; Покидова Т. С.; N. S. Emel’yanova; Емельянова Н. С.; D. P. Kiryukhin; Кирюхин Д. П.

doi:10.31857/S0023119325030061

Justification of the mechanism of tetrafluoroethylene telomerization in perfluorinated solvents

Authors: Pokidova T.S.¹, Emel’yanova N.S.¹, Kiryukhin D.P.¹
Affiliations:
1. Institute of Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry of the RAS
Issue: Vol 59, No 3 (2025)
Pages: 174-178
Section: RADIATION CHEMISTRY
URL: https://kazanmedjournal.ru/0023-1193/article/view/685829
DOI: https://doi.org/10.31857/S0023119325030061
EDN: https://elibrary.ru/areiyw
ID: 685829

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
Full Text
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

The paper proposes a mechanism for radiation-initiated polymerization (telomerization) of perfluoroethylene in a solution of perfluorinated compounds carbogal (C₈F₁₆) or freon 350 (C₇F₁₄), which are also reaction initiators. In order to determine the possible pathways of carbogal decomposition under the influence of radiation, all bonds in it were estimated in two ways: by using thermodynamic parameters (bond strengths) of various fluoroalkanes and using quantum-chemical calculations. It was shown that, first of all, in the carbogal molecule, the C─C bonds of trifluoromethyl substituents with the cycle are destroyed, as the weakest. The resulting radicals C^●F₃ and [cyclo-(C₇F₁₃)]^● participate in the initiation reaction and the chain termination reaction. The main product of the reaction is the telomer F₃C(C₂F₄)_nC₇F₁₃, the end links of which are fluorine-containing links of carbogal. Experimental and calculated by the quantum-chemical method IR spectra confirm the presence of a cycle in the telomer and the validity of the proposed telomerization mechanism.

Keywords

carbogal, freon-350, telomerization, bond strength, hybrid density functional method

Full Text

References

Кирюхин Д.П., Кичигина Г.А., Кущ П.П., Бузник В.М. Низкомолекулярные фторполимерные материалы. Монография “Фторполимерные материалы” (гл. 4). Томск: Изд-во НТЛ, 2017. 600 с.
Кирюхин Д.П., Кичигина Г.А., Бузник В.М. // Высокомолек. соед. 2013. Т. 55. № 11. С. 1321.
Ignatieva L.N., Mashchenko V.A., Kiryukhin D.P., Kichigina G.A., Kushch P.P., Bouznik V.M. // J. Fluorine Chem. 2021. V. 242. P. 109699.
Кичигина Г.А., Кущ П.П., Кирюхин Д.П., Шульга Ю.М. // Химия высоких энергий. 2021. Т. 55. № 5. С. 388.
Кирюхин Д.П., Кичигина Г.А., Кущ П. П., Курявый В.Г., Бузник В.М. // Известия АН. Серия химическая. 2013. № 7. С. 1659.
Кичигина Г.А., Кущ П.П., Кривоногова Е.А., Кирюхин Д.П., Дорохов В.Г., Барелко В.В. // Перспективные материалы. 2018. № 2. С. 36.
Кирюхин Д.П., Кривоногова Е.А., Кичигина Г.А., Кущ П.П., Дорохов В.Г., Барелко В.В. // Журнал прикладной химии. 2016. Т. 89. № 5. С. 624.
Кичигина Г.А., Кущ П.П., Кирюхин Д.П., Дорохов В.Г., Барелко В.В. // Химия высоких энергий. 2020. Т. 54. № 5. С. 387.
Кирюхин Д.П., Кичигина Г.А., Кущ П.П., Василец В.Н., Кабачков В.Н., Шульга Ю.М. Теломеры тетрафторэтилена с перфторированными концевыми функциональными звеньями. Технологии и материалы для экстремальных условий: материалы XVII Всероссийской научной конференции, 01 ноября 2022 г., г. Москва, с. 40–51 / Межведомственный центр аналитических исследований в области физики, химии и биологии при Президиуме РАН; под общей ред. акад. Б.Ф. Мясоедова. М.: Белый Ветер, 2022. 186 с. ISBN 978-5-907556-61-4, РИНЦ.
Yu-Ran Luo. Comprehensive handbook of chemical bond energies. London, New York: CRC Press, Taylor & Francis Group, Boca Raton, 2007. 1656 р.
Frisch M.J., Trucks G.W., Schlegel H.B., Scuseria G.E. et al. Gaussian 09, Revision D.01. Wallingford CT: Gaussian, Inc., 2013.
Chemcraft – graphical software for visualization of quantum chemistry computations. Version 1.8, build 682. https://www.chemcraftprog.com
Котомкин А.В., Ю.Д. Орлов Ю.Д. // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. 2023. Вып. 15. C. 456.