全氟化物/多氟化物PFAS(Per- and polyfluoroalkyl substances)分子是一種持久性存在、能夠在生物體內累積的水溶性污染物,人們發現水源中的全氟化物/多氟化物的濃度足以對人類健康產生危害。目前人們降解PFAS分子的方法主要是通過非選擇性的降解機理進行。
有鑑於此,西北大學William R. Dichtel、加州大學洛杉磯分校K. N. Houk等報道發現一種通過氫氧化鈉輔助脫氟的方法,這種方法在非質子的極性溶劑中將PFAS分子降解,分解過程通過反應活性多氟烷基自由基中間體,在24 h內能夠以78~100 %的轉化率將分子中的氟原子轉化為氟離子。
脫氟反應的機理與常見的單碳鏈縮短機制(one-carbon-chain shortening mechanisms)並不一致,作者通過計算化學鑑定了反應的路徑機理,並且通過實驗進行驗證。
除了直鏈分子,支狀全氟烷基醚羧酸以及其他類型PFAS分子可能同樣以類似的方式降解,而且可能拓展至活化其他種類的極性基團。
與其他降解PFAS的方法相比,本文的方法對氟烴底物分子實現了選擇性降解能力,表現較高的氟離子回收,反應生成的副產物較少,而且能夠在非常溫和的條件進行反應。
Brittany Trang, Yuli Li, Xiao-Song Xue, Mohamed Ateia, K. N. Houk*, William R. Dichtel*, Low-temperature mineralization of perfluorocarboxylic acids, Science 2022, 377 (6608), 839-845
DOI: 10.1126/science.abm8868
www.science.org/doi/10.1126/science.abm8868
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