洁净气体——卤代烷气体替代物的命名法则与举例说明

唐祝华
（公安部上海消防科学研究所　 上海市　 200438）

再序

　　近几年来，各地部分设计院、若干消防总支队，以及几家拟新上气体灭火系统工程设计、施工或/和系统组件及气体灭火器生产的气体消防厂商的工程技术人员、领导层的管理人员、用户（甲方）的决策人员等，仍旧有许多来信、来电和来访，有时都询问同一个问题：即洁净气体——卤代烷的气体替代物的命名和判别方法，为何一种替代物会有若干个称呼，也就是说几个不同的名称或代码为何实际上指的是同一个替代物；还有少数人员在技术交流时甚至在学术论文中出现对替代物的名称和代码张冠李戴的混乱情况。
　　另外，1997年在我发表的《卤代烷及其替代物的命名法则》一文中，曾提出了我也并不甚明了的一个问题。即该文中的第6节‘ 未知符号：对HFC227ea中的ea的确切含义尚不了解，螹???吣芡ü?嗉?孔?妗??998年 ，我请教了浙江省化工研究院姜维良高工，并收到了姜总的传真解答，在此一并录写下来，编为本文的第7节，介绍给愿读本文的同行们参阅。
　　虽然本文内容并非什么高新技术问题，但1997年和今年更新发表本文的目的主要还是为我个人节省时间考虑：一旦关心者和提问者有机会看了本文，而且能够基本理解，并能自如地辨别和运用替代物的代码与名称，那么我就省下了许多时间，就不必在一段时期如一个季度内，就同一个问题，去回答几十个电话（消防部队的朋友们通常习惯打电话提问），或者回复几十封信（设计院的同行们通常习惯写信提问）。

原序

　　近十几年来，随着哈龙替代物从1987年初提起到九十年代初陆续推出，关心这些候选哈龙替代物的各种命名法则的人员很多，不仅有气体消防系统的工程设计、施工调试和消防部队的监督管理、工程验收等人员，尚有从事消防教学、科研的人员，著编、翻译、印刷出版有关消防科技书籍、词典、杂志、论文的人员，以及从事消防标准、工程规范和产品检测、生产、营销等专业人员、消防同行们，经常有人提出许多中外文献中有关哈龙及其替代物的各种命名法则的比较与对照，包括其缩写、化学名称、分子式、商标代号等，即如何根据文献中的某一种命名法则的代号数码，就能快速、准确地判定其是哪一种物质等问题。
　　本文拟根据作者多年的学习和理解，简要介绍几种常用的命名法则及其之间的对照关系，并举例说明为何某种替代物会有几个不同的名称或代码的因由，以供有关专业人员或关心此专业的同行们参考。

1．洁净气体的由来与分类

1.1 由来
　　保护人类生态环境，包括保护人类赖以补水生存的饮水源的水质，保护人类赖以吸气生存的空气的质量等等都很重要，而保护大气臭氧层则系可使人类免于感染皮肤癌等致命病症的关键的预防措施之一，亦是为了子孙万代的健康成长和幸窱?疃?匦爰笆卑炖淼闹匾?挛裰?弧Ｒ虼耍?；ご笃?粞醪慵仁俏夜?壳暗幕?竟?撸?彩堑苯袷澜绺鞴?墓餐?鹑巍?br> 　　 鉴于已在世界各国广泛应用长达半个世纪多的卤代烷灭火剂，诸如哈龙1301、1211、2402等，被发现对大气臭氧层具有明显的破坏作用，因而联合国环境署（UNEP）和世界银行（WB）自1990年以来组织世界各国的环保部门和消防部门的工程技术人员与政府官员极力探索、筛选和研制不破坏臭氧层而且温室效应亦较小的替代哈龙用的气体灭火介质―洁净气体。
1.2 分类
　　过渡性或永久性替代哈龙的气体、液化气体类的候选哈龙替代物—洁净气体，在国际上通常可划分为如下几类：

　　HBFC —氢溴氟代烷
　　HCFC— 氢氯氟代烷
　　HFC——氢氟代烷
　　CFC——氯氟代烷
　　PFC——全氟代烷
　　FIC ——氟碘代烷
　　IG———惰性气体

　　卤代烷的各种气体替代物的命名法则主要有：氟里昂、HCFC、FE、哈龙等命名方法。为便于读者阅读本文，易于识别，下文将这几种命名法则的要点，比较对照，以及若干常见气体替代物的多个‘称呼’的由来均作举例解说。

2. 氟里昂命名法则

　　氟里昂（Freon）致冷剂（Refrigerant）的命名法则如表 1及表 1注所示。
　　该命名法则应用时间较长，应用范围较广，世界通用。氟里昂致冷剂的名称代码由F（常用），或R，或FR（不常用）等字母开头，后加数字组成。如 F22（CHCIF2）等。根据这一命名法则，可以看出：F之后为二位数的是甲烷的衍生物，而F之后为三位数的则是乙烷的衍生物。

　　表1注：l. 氟里昂原系杜邦化学公司的注册商标Freon的中译名，现我国化工书籍均写为氟里昂。
　　　　　 2. 第一个数字若为0且在首位可省略。
　　　　　 3. 氟为0则不省略。
　　　　　　4. B代表溴原子，其右下注脚数字代表溴原子数。
　　　　　 5. 不计氯原子数，氯原子数等于分子中除碳、氢、氟、（溴）以外尚未满足的原子价数。

3. 哈龙命名法则

　　哈龙，即Halon的中译名，系国际上对哈龙灭火剂（Halonenated hydrocarbon Extinguishant）的统一简称。哈龙命名法则如表2及表2注所示。该法则由字母H（或Halon）和数字（多为4位数）组成，命名科学，书写简便，易于记忆。哈龙命名法则的示例如表3所示。

　　表2 注：1. 编号末尾是0可省略
　　　　　　2. 编号中不计氢原子数。
　　　　　　3. 氢原子数等于第一个数字（即碳原子数）乘2加 2再减其它原子数的总和。

4. 哈龙法与氟里昂法的比较与对照

　　如表4所示。
　　氟里昂致冷剂和卤代烷灭火剂（即哈龙）不仅在物化性能上相近，而且以氟里昂致冷剂作原料用热溴化法生产卤代烷灭火剂则是以往世界各国常用的经济、合理的工艺流程。

5. 近期兴起的各种新命名法则

5.1　 FE命名法则
　　FE可理解为 Fire Extinguishant等的缩写，其命名法则类同于哈龙法则，简便，易记，不同点在于其数字前的字母为FE。例如FE241(即H241和HCFC124)等。
　　详见表5。

　　　　 表4注：带*者属氟里昂类致冷剂，不作灭火剂用。
　　　　　　　　氢原子数的计算：1301：1×2+2-（3+1）＝0

　　　　　　　　　　　　　　　　1011：1×2+2-（1+1）＝2

5.2　 HCFC命名法则

　　这种命名法则包括HBFC（氢溴氟代烷）、HCFC（氢氯氟代烷）、HFC（氢氟代烷）、CFC（氯氟代烷）、FC（全氟代烷）和FIC（氟碘代烷）等，其特点是替代物的类名和缩写字母均标出了该物质分子中的所有原子，不仅适用于哈龙替代物的命名，亦广泛应用于致冷剂、发泡剂、气雾剂、清洗剂、熏蒸剂等ODS（耗损臭氧）物质及其替代物的命名。
　　HCFC命名法则的字母表征：
　　H—氢原子
　　B—溴原子（但不写作Br）
　　C—（左起第二位）氯原子（但不写作CI）
　　C—（末位）碳原子
　　F—氟原子
　　I—碘原子

　　该法则除前面的字母较多之外，其它规定包括缩写字母后的数字的确定等均等同于前文的氟里昂命名法则。如HFC23即F23，CFC12即F12等，详见表5。

6. 综合举例

　　上述哈龙及哈龙替代物的新、旧各种常用命名法则的比较、对照和综合举例详见表5。

7.ea和fa的具体含义

　　HFC-227ea和HFC-236fa中的ea 与fa 都是二个字母。
7.1 第一个字母代表中间碳的结构，用a、b 、c的顺序表示中间碳各原子量之和从大到小降低的序号：

　　　　 -CCl₂-　　 -CClF-　　 -CF₂-　　 -CClH-　　 -CFH-　　 -CH₂-

　　 　　 a　　　　　　 b　　　 　c　　　　 d　　　　　 e　　　　 f

7.2 第二个字母代表两边碳的对称性，用a、b 、c的顺序表示两边碳各原子量之和的差值从小到大升高的序号，即表示对称性从大到小的趋势。

　　例1：
　　HFC-227ea的分子结构为：CF₃--CFH--CF₃ ；
　　其中间碳为 -CFH-，按照7.1的命名原则该分子结构的HFC-227的后缀的第一个字母应为e ；而其两边碳均为 -CF₃- ，两边碳的各原子量之和相等，即其差值等于零，最为对称，其实该分子结构的HFC-227并没有第二种排列方式；按照7.2的命名原则该分子结构的HFC-227的后缀的第二个字母应为a。
因此，分子结构为 CF₃--CFH--CF₃ 　的卤代烷替代物应写为HFC-227ea 。

　　例2：
　　HFC-236 fa 的分子结构为：CF₃—CH₂—CF₃ ；
　　其中间碳为 -CH₂- ，按照7.1的命名原则应当用f 代表分子结构为CF₃—CH₂—CF₃ 的替代物HFC-236的后缀的第一个字母；同第一例的道理，可以认定其后缀的第二个字母亦应当写作a 。

　　因此，分子结构为CF₃—CH₂—CF₃ 　的卤代烷替代物应写为HFC-236 fa 。
　　由于多年来部、所、学会等给我的科研项目和管理业务的分量都太重，而且相当杂乱，因而原学专业有点荒疏和淡忘了；请愿读此文的化学化工专家特别对本文第7节的不当之处给予指正。