Carbonylfluorid

Strukturformel
Allgemeines
Name	Carbonylfluorid
Andere Namen	Fluorphosgen Kohlensäuredifluorid Kohlenoxidfluorid
Summenformel	CF2O
Kurzbeschreibung	farbloses, hygroskopisches Gas mit stechendem Geruch[1]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 353-50-4 EG-Nummer 206-534-2 ECHA-InfoCard 100.005.941 PubChem 9623 ChemSpider 9246 Wikidata Q251793
Eigenschaften
Molare Masse	66,01 g·mol^−1
Aggregatzustand	gasförmig[1]
Dichte	1,39 g·cm^−3 (fest, −190 °C)[2] 1,81 g·cm^−3 (flüssig am Siedepunkt)[1] 2,97 g·l^−1 (gasförmig, 0 °C)[1]
Schmelzpunkt	−114,0 °C[1]
Siedepunkt	−84,6 °C[1]
Löslichkeit	Hydrolyse in Wasser[1]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung[1] Gefahr H- und P-Sätze H: 280​‐​330​‐​314 EUH: 071 P: 260​‐​280​‐​303+361+353​‐​304+340​‐​305+351+338​‐​315[1]
MAK	Schweiz: 2 ml·m^−3 bzw. 5 mg·m^−3[3]
Thermodynamische Eigenschaften
ΔHf^0	−639,8 kJ/mol[4]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Carbonylfluorid ist die gebräuchlichste Bezeichnung für Kohlenoxiddifluorid, CF₂O, das Difluorid der Kohlensäure. Es ist das Fluor-Analogon des Phosgens.

Eigenschaften

Carbonylfluorid ist ein giftiges, stechend riechendes Gas, das aufgrund seiner Hygroskopie an der Luft raucht. Es ist gut in organischen Lösungsmitteln löslich (beispielsweise Benzol, Toluol, Chlorbenzolen und anderen), es löst sich in Wasser unter rascher Zersetzung zu Kohlenstoffdioxid und Flusssäure, weshalb die organischen Lösemittel wasserfrei gemacht werden müssen, sollen diese zur Synthese oder zum Arbeiten mit Carbonylfluorid verwendet werden:

${\displaystyle \mathrm {COF_{2}+H_{2}O\longrightarrow CO_{2}+2\ HF} }$

Darstellung

Carbonylfluorid entsteht meist als Zersetzungsprodukt fluorierter Kohlenwasserstoffe bei deren thermischer Zersetzung, beispielsweise aus Trifluormethanol oder Tetrafluormethan unter Anwesenheit von Wasser:

${\displaystyle \mathrm {CF_{4}+H_{2}O\longrightarrow COF_{2}+2\ HF} }$

Es kann auch aus Kohlenstoffmonoxid und Fluor synthetisiert werden:^[5]

${\displaystyle \mathrm {CO+F_{2}\longrightarrow COF_{2}} }$

Im Labor erfolgt die Darstellung reinen Carbonylfluorids durch die Umsetzung von Kohlenstoffmonoxid mit Silber(II)-fluorid in einem Kupferrohr^[6]:

${\displaystyle {\ce {CO + 2 AgF2 -> COF2 + 2 AgF}}}$

Verwendung

Im Labormaßstab kann Carbonylfluorid für Fluor-Synthesen verwendet werden, da es sehr leicht unter Abgabe der Fluoratome Sauerstoff aufnimmt und zu Kohlenstoffdioxid weiter reagiert.

Toxische Wirkung

Carbonylfluorid reizt bei inhalativer Aufnahme Haut, Augen und Atemwege. An Augen und Haut kommt es zu Schmerzen, Rötungen, schweren Verbrennungen und Sehbeeinträchtigungen durch Entziehen des Wassers aus dem Gewebe und zusätzlich durch den entstehenden Fluorwasserstoff. Carbonylfluorid bildet mit Körperflüssigkeiten Fluorwasserstoffsäure, was die ätzende und giftige Wirkung erklärt. Bei einem Kontakt mit flüssigem Carbonylfluorid entstehen Erfrierungen. Nach längerer Aufnahme durch die Atemwege zeigt der Patient Halsschmerzen, Husten und Dyspnoe. Die Symptome können verzögert auftreten. Als schlimmste inhalatorische Folge kann ein toxisches Lungenödem auftreten. Dieses ist mit Cortison, auf jeden Fall auch präklinisch, zu therapieren.

Die Toxizität von Carbonylfluorid wird hauptsächlich durch Hydrolyse mit nachfolgender Flusssäure-Vergiftung erklärt, jedoch deuten Tierversuche auf eine höhere Toxizität im Vergleich zu gasförmigem Fluorwasserstoff hin.^[7] Dies könnte an einer größeren Eindringtiefe in die Atemwege liegen. Direkte Reaktion mit Biomolekülen, wie sie bei Phosgen für dessen Giftigkeit maßgeblich sind, scheinen bei COF₂ eine untergeordnete Rolle zu spielen, da sich dieses bei Kontakt mit Feuchtigkeit viel schneller zersetzt. Dieser Umstand und die damit verbundene stärkere Reizwirkung (Warnung) könnten die geringere Toxizität von Carbonylfluorid im Vergleich zu Phosgen erklären. Insgesamt gibt es wesentlich weniger toxikologische Daten über Carbonylfluorid als über Phosgen, und die letalen Dosen weichen in unterschiedlichen Studien zum Teil erheblich auseinander.^[8]

Einzelnachweise

1. Eintrag zu Carbonyldifluorid in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 20. Januar 2022. (JavaScript erforderlich)
2. Otto Ruff, Gustav Miltschitzky: Das Kohlenoxyfluorid COF₂. In: Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. 221, 1934, S. 154-158, doi:10.1002/zaac.19342210207.
3. Schweizerische Unfallversicherungsanstalt (Suva): Grenzwerte – Aktuelle MAK- und BAT-Werte (Suche nach 353-50-4 bzw. Carbonylfluorid), abgerufen am 2. November 2015.
4. David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press / Taylor and Francis, Boca Raton FL, Standard Thermodynamic Properties of Chemical Substances, S. 5-19.
5. G. Brauer (Hrsg.), Handbook of Preparative Inorganic Chemistry 2nd ed., vol. 1, Academic Press 1963, S. 206–208.
6. M. W. Farlow et al.: Carbonyl fluoride. In: Eugene G. Rochow (Hrsg.): Inorganic Syntheses. Band 6. McGraw-Hill Book Company, Inc., 1960, S. 155–158 (englisch). 
7. Adolph J. Januszkiewicz, Matthew A. Bazar, Lee C. B. Crouse, Michael A. Chapman, Steven E. Hodges, Steven J. McCormick, Arthur J. O’Neill: Morbidity and mortality resulting from acute inhalation exposures to hydrogen fluoride and carbonyl fluoride in rats. In: Inhalation Toxicology. Band 30, Nr. 3, 2018, S. 114–123, doi:10.1080/08958378.2018.1465494. 
8. Acute Exposure Guideline Levels for Selected Airborne Chemicals: Volume 18 – Chapter: 2 Carbonyl Fluoride, 2014.