El proceso Fowler es una ruta industrial y de laboratorio hacia los fluorocarbonos , mediante la fluoración de hidrocarburos o sus derivados parcialmente fluorados en fase de vapor sobre fluoruro de cobalto (III) .
El Proyecto Manhattan requirió la producción y manipulación de hexafluoruro de uranio para el enriquecimiento de uranio , ya sea por difusión o centrífuga. El hexafluoruro de uranio es un sólido muy corrosivo, oxidante y volátil ( se sublima a 56 °C). [1] Para manipular este material, se requirieron varios materiales nuevos, incluido un líquido refrigerante que pudiera sobrevivir al contacto con hexafluoruro de uranio. Los perfluorocarbonos fueron identificados como materiales ideales, pero en ese momento no había ningún método disponible para producirlos en cantidades significativas.
El problema es que el gas flúor es extremadamente reactivo. La simple exposición de un hidrocarburo al flúor hará que el hidrocarburo se encienda. Se necesitaba una forma de moderar la reacción, y el método desarrollado fue hacer reaccionar el hidrocarburo con fluoruro de cobalto (III), en lugar del flúor en sí.
Después de la Segunda Guerra Mundial, gran parte de la tecnología que se había mantenido en secreto pasó a ser de dominio público. La edición de marzo de 1947 de Industrial and Engineering Chemistry presentó una colección de artículos sobre la química del flúor, comenzando con la generación y manipulación del flúor y pasando a discutir la síntesis de organofluoruros y temas relacionados. En uno de estos artículos Fowler et al. describen la preparación en laboratorio de numerosos perfluorocarbonos mediante la reacción en fase de vapor de un hidrocarburo con fluoruro de cobalto (III), [2] a escala de planta piloto, en particular, perfluoro-n-heptano y perfluorodimetilciclohexano (mezcla de isómero 1,3 y 1,4 isómero), [3] y a escala industrial por Du Pont . [4]
El proceso de Fowler normalmente se realiza en dos etapas, siendo la primera la fluoración del fluoruro de cobalto (II) a fluoruro de cobalto (III).
Durante la segunda etapa, en este caso para producir perfluorohexano , la alimentación de hidrocarburos se introduce y se fluora con fluoruro de cobalto (III), que se convierte nuevamente en fluoruro de cobalto (II) para su reutilización. Ambas etapas se realizan a alta temperatura.
La reacción se produce a través de un proceso de transferencia de un solo electrón, que involucra un carbocatión . [5] Este intermediario carbocatión puede sufrir fácilmente reordenamientos, lo que puede conducir a una mezcla compleja de productos.
Normalmente se utilizan compuestos de hidrocarburos como materias primas. Para el perfluorocarbono cíclico, el hidrocarburo aromático es la opción preferida, así, por ejemplo, el tolueno es la materia prima para el perfluorometilciclohexano , en lugar del metilciclohexano , ya que se requiere menos flúor. A menudo se utilizan materias primas parcialmente fluoradas, por ejemplo, bis-1,3-(trifluorometil)benceno para producir perfluoro-1,3-dimetilciclohexano . Aunque son considerablemente más caros, requieren menos flúor y, lo que es más importante, generalmente dan rendimientos más altos, ya que los reordenamientos de carbocationes son mucho menos probables.
En el Reino Unido, Imperial Chemical Industries Limited (más tarde ICI) también estaba desarrollando tecnología de fluoruro de cobalto (III) durante la guerra, impulsada por el trabajo en Estados Unidos. [6] El proceso fue posteriormente comercializado bajo el nombre comercial Flutec por Imperial Smelting Company (más tarde ISC Chemicals) en Avonmouth, cerca de Bristol. Las propiedades físicas fueron determinadas por una empresa llamada GV Planer, en el marco de un proyecto de 1965 llamado Proyecto Planar. Por lo tanto, los productos se denominaron PP1, PP2, PP3, etc. [7] La designación se mantiene hasta el día de hoy.
ISC Chemicals pasó a formar parte de RTZ en 1968, [8] y esa parte del negocio se transfirió a Rhone-Poulenc en 1988. [9] El negocio de Flutec entró en declive, debido a una caída en su aplicación principal, el reflujo en fase de vapor. soldadura (utilizada en tecnología de montaje superficial , y seis años más tarde, BNFL Fluorochemicals Ltd compró el negocio Flutec y lo transfirió a Preston, Lancashire, donde se desarrolló en varias aplicaciones nuevas. [10] BNFL Fluorochemicals Ltd se convirtió en F2 Chemicals Ltd en 1998.