研究人员制定了一种创新技术，通过将草酸与亲氟路易斯酸结合，在水中以温和反应条件从萤石中提取氟。这一进展使得可以直接从萤石和低品质的冶炼石生产氟化学品，包括流行的氟化试剂，从而减少对危险的氟化氢（HF）供应链的依赖。
目前，所有氟化学品的生产——对各个行业至关重要——依赖于高度毒性的矿物酸氟化氢（HF）。这种酸是通过一种高能程序产生的，其中天然存在的萤石（CaF2）在极端条件下与浓硫酸进行处理。尽管采取了严格的安全措施，但仍然发生过氟化氢泄漏的事件，造成了人员伤亡和显著的环境损害。
牛津的一个研究团队最近展示了可以在温和条件下，在水中提取高品位萤石（>97% CaF2）中的氟，使用亲氟路易斯酸和草酸作为布朗斯特酸。这是建立在他们之前研究的基础上，涉及通过机械能对氟化物进行固态激活。
他们的新方法可以根据使用的路易斯酸进行调整，在液相反应中。通过使用硼酸，他们产生了四氟硼酸的水溶液，成功地用于巴尔茨-希曼化学。当用二氧化硅替代硼酸时，这一可扩展的方法在室温下创造了六氟硅酸的水溶液，随后可以转化成常用的亲核氟化试剂，如氟化钾和四烷基铵氟化盐。
这项研究标志着利用萤石和低等级冶炼石生产氟化学品的重大转变，因为该方法不依赖于与危险氟化氢（HF）相关的复杂供应链。考虑到正在进行的旨在从二氧化碳和生物质中廉价生产草酸的项目，这一技术可能成为依赖于硫酸的传统HF生产方法的可行替代方案。
曾在牛津大学工作的西蒙·伊莫·克洛斯博士，现在在哥伦比亚大学（美国），也是该研究的主要作者，他表示：
“将萤石作为氟化物来源的主要挑战是其高稳定性和低溶解度。与容易溶解于水的食盐不同，只有少量的萤石可以在同等数量的水中溶解。然而，通过持续提取少量，我们可以在温和条件下溶解大量氟化钙，尽管其溶解度低。”
牛津大学化学系的阿尼尔班·蒙达尔博士，也是主要作者之一，他补充道：
“涉及HF的事故提醒我们传统氟化学生产中固有的危险。通过我们的方法，我们可以直接从萤石中获得所有标准氟化试剂，而无需依赖HF及其危险的供应链。能为一个解决如此实际和紧迫问题的团队贡献一份力量，并能产生积极影响，真是令人欣慰。”
曾在牛津大学工作的卡勒姆·帕特尔博士，现在在FluoRok（英国），也是主要作者之一，他评论道：
“我们在2023年[科学]中介绍的初步机化学方法提出了一种新的试剂，探讨了其作为亲核氟化物的潜力。我们采用了一种显著不同但互补的策略，将萤石转化为公认的工业氟化试剂。值得注意的是，通过草酸与路易斯酸的共同作用，萤石可以在低温下在水中被激活，使我们能够从萤石获取更广泛的氟化学品，而无需制造HF，包括在农药合成中使用的结构多样的氟芳烃。”
这项研究的负责人，来自牛津大学化学系的Véronique Gouverneur教授指出：
“几十年来，我们一直在寻求直接利用CaF2进行氟化化学的方法，而无需HF的生产。这项研究标志着一个重要的进展，因为开发的方案简单明了且不需要专门设备，适用于各种学术和工业场合。这也有助于通过避免HF生产来减少碳排放，促进本地供应链的建设。”
