一、實驗室簡介

二、現(xiàn)任領(lǐng)導(dǎo)

室主任：卿鳳翎

室副主任：胡金波、張新剛、楊軍、聶教榮 

三、第四屆學(xué)術(shù)委員會

四、學(xué)術(shù)帶頭人

五、歷史沿革

有機氟化學(xué)從誕生起一直和社會需求緊密地聯(lián)系在一起, 社會對有機氟化合物和含氟材料的需求推動了有機氟化學(xué)學(xué)科的發(fā)展。我國有機氟化學(xué)研究始于20世紀(jì)50年代末，當(dāng)時為了滿足國防建設(shè)和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，提出了任務(wù)帶科學(xué)的口號。20世紀(jì)70年代末僅中國科學(xué)院上海有機化學(xué)研究所才真正意義上開始進(jìn)行有機氟化學(xué)的基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)研究。經(jīng)過前后三代人40余年的奮斗，中國科學(xué)院上海有機化學(xué)研究所已經(jīng)成為國內(nèi)有機氟化學(xué)基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)研究的重要基地，已形成了一支老中青相結(jié)合、國內(nèi)獨一無二的氟化學(xué)研究隊伍。上海有機所的氟化學(xué)研究被國外學(xué)者稱為“上海氟化學(xué)”。

我國是一個“氟”大國，瑩石(CaF2)的儲量占世界的1/3，是世界上瑩石最大的生產(chǎn)國和出口國。近年來，國家考慮到瑩石是戰(zhàn)略物質(zhì)，對它的出口進(jìn)行了限制。目前，我國大部分氟產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)沒有研發(fā)隊伍，一些技術(shù)含量高的含氟材料需從國外進(jìn)口。

為了充分利用我國的氟資源，促進(jìn)我國的氟化學(xué)研究和氟化學(xué)工業(yè)的國家競爭力，為我國國民經(jīng)濟(jì)和國家安全所需的含氟化學(xué)品和和含氟材料提供技術(shù)源泉，同時整合上海有機化學(xué)研究所的有機氟化學(xué)研究力量，上海有機化學(xué)研究所自籌經(jīng)費于1998年6月建立了“中國科學(xué)院上海有機化學(xué)研究所有機氟化學(xué)開放實驗室”。上海有機化學(xué)研究所一直將有機氟化學(xué)和含氟材料作為所的重要研究方向之一，在上海有機所二期創(chuàng)新的六大項目中，其中二項是有機氟化學(xué)和含氟材料的研究課題。同時，有機氟化學(xué)的研究已滲透到上海有機化學(xué)研究所的主要學(xué)科中（如：生命有機、有機合成和金屬有機等）。根據(jù)中國科學(xué)院新時期的辦院方針和學(xué)科布局，以及上海有機化學(xué)研究所有機氟化學(xué)的研究基礎(chǔ)和隊伍，中國科學(xué)院于2002年12月批準(zhǔn)成立了“中國科學(xué)院上海有機化學(xué)研究所有機氟化學(xué)重點實驗室”。實驗室在全國化學(xué)類國家重點實驗室的評估中，被評為良好。

六、研究方向

方向一、氟氮化學(xué)基礎(chǔ)理論與方法：

擬圍繞先進(jìn)氟氮材料創(chuàng)制中的重要科學(xué)問題，發(fā)展C-F鍵、C-N鍵和F-N鍵構(gòu)筑的新反應(yīng)和氟氮單體參與C-C鍵可控連續(xù)構(gòu)筑的新策略。針對目前氟化反應(yīng)（形成C-F、F-N鍵）和硝化反應(yīng)（形成C-N鍵）采用高危險化學(xué)原料（如 F2、混酸等高腐蝕、高易爆性化學(xué)原料），存在安全系數(shù)低、結(jié)構(gòu)可控性差、環(huán)境污染環(huán)境等嚴(yán)重挑戰(zhàn)，探索突破傳統(tǒng)C-F、C-N和N-F等化學(xué)鍵形成/斷裂的變革性方法和理論，以廉價、安全的無機氟鹽、氨氣或氮氣為氟氮源，通過金屬催化（通過形成高活性金屬氟化物和氮化物等）和生物催化等方法，結(jié)合電化學(xué)、光化學(xué)和流動化學(xué)等技術(shù)，發(fā)展有機分子精準(zhǔn)氟化、氮化及同時引入氟和氮原子的新反應(yīng)和理論，從而為含氮功能材料和含氟單體提供高效和安全的合成方法。探索氟氮材料分子結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，為先進(jìn)氟氮材料的理性設(shè)計、精準(zhǔn)合成和高效快速創(chuàng)制提供重要理論基礎(chǔ)和方法。同時，結(jié)合計算化學(xué)、人工智能（大數(shù)據(jù)和機器學(xué)習(xí)），研究含氟、含氮和含氟氮等分子結(jié)構(gòu)與氟氮材料獨特性能之間的關(guān)系，發(fā)展氟氮材料信息學(xué)和基因組學(xué)，為新一代氟氮材料的定向設(shè)計奠定科學(xué)基礎(chǔ)。

方向二、高性能含氟材料的創(chuàng)制：

基于提升含氟材料耐極端條件能力和拓展新功能的科學(xué)目標(biāo)，發(fā)展耐極端環(huán)境、不可替代的有機氟材料，滿足國家戰(zhàn)略需求，解決我國國防安全領(lǐng)域和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的“卡脖子”問題；發(fā)展自主品牌新結(jié)構(gòu)新功能氟材料，形成完備的氟材料體系，實現(xiàn)氟材料的自主原創(chuàng)和跨代發(fā)展；針對目前有機氟材料主要通過四氟乙烯與其他單體的自由基聚合反應(yīng)來合成，存在易爆和聚合物分子量、分子量分布不可控等挑戰(zhàn)，發(fā)展變革性的高分子有機氟材料創(chuàng)制方式，一是研究含氟單體的活性自由基聚合、光控聚合、金屬配位聚合、連續(xù)流反應(yīng)等技術(shù)，實現(xiàn)含氟單體的高效和可控聚合，為有機氟材料的安全可控性創(chuàng)制提供新方法；二是研究碳?xì)渚酆衔顲-H鍵的高選擇性氟化和金屬二氟卡賓氟烷基鏈增長反應(yīng)。通過這些通過變革性氟化方法和聚合反應(yīng)，精準(zhǔn)創(chuàng)制出環(huán)境友好、結(jié)構(gòu)新穎、分子量可控、結(jié)構(gòu)新穎、常規(guī)方法難以合成的新功能有機氟材料，引領(lǐng)國際氟材料的發(fā)展。

方向三、含氮高能材料的創(chuàng)制：

基于提升含氮高能材料在鈍感基礎(chǔ)上的釋能威力的科學(xué)目標(biāo)，開展如下二方面研究。一是含氮骨架的構(gòu)建方法和含能衍生化方法研究：在已有含氮骨架環(huán)化前體中預(yù)先引入含能衍生化官能團(tuán)；發(fā)展新型連環(huán)含氮骨架并對含氮骨架進(jìn)行含能衍生化修飾。二是含氮高能材料聚集態(tài)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系研究：基于含氮高能材料的能量特性與感度與材料的分子結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)，擬研究含氮高能分子非共價鍵作用機制、軟孔超分子組裝體對含氮高能分子的包埋與性能控制、共晶含氮高能材料結(jié)構(gòu)與空間堆積方式對感度的作用機理，從而解決含氮高能材料能量與安全矛盾的問題。創(chuàng)制新型能量釋放調(diào)控材料，能量調(diào)控材料是實現(xiàn)含能材料應(yīng)用和實戰(zhàn)化的關(guān)鍵，國外對此秘而不宣。針對戰(zhàn)略武器用高能炸藥對環(huán)境強適應(yīng)性及鈍感的要求以及高能固體推進(jìn)劑穩(wěn)定燃燒的兩個核心問題，開展相應(yīng)的高能炸藥用界面增強及降感材料和高能固體推進(jìn)劑用燃燒調(diào)控材料的創(chuàng)制，實現(xiàn)含氮高能材料體系的創(chuàng)新，為含氮高能材料應(yīng)用打下堅實的基礎(chǔ)。發(fā)展戰(zhàn)略含氮高能材料的低成本關(guān)鍵技術(shù)，滿足國家緊迫的戰(zhàn)略需求；通過變革式創(chuàng)新理念，形成顛覆性高能材料，引領(lǐng)國際含氮高能材料的發(fā)展。

方向四、兼具氟氮特性的寬適應(yīng)功能材料：

擬基于發(fā)揮含氟材料耐極端條件和含氮材料瞬間釋放巨大能量的協(xié)同特性，發(fā)展新一代新結(jié)構(gòu)新功能的先進(jìn)氟氮材料，變革特種功能材料的創(chuàng)制，驅(qū)動我國戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)武器和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。主要聚焦高能固體推進(jìn)劑比沖跨代提升的氟氮高能材料。含能材料主要通過“氧化-還原”反應(yīng)實現(xiàn)能量的釋放，在含能材料中引入氟原子，可以使單位質(zhì)量的含能材料釋放出更多能量；其次，氮氟鍵（N-F）能量高，是含能材料中最有效的高能化學(xué)鍵之一。因此，通過在含能材料中引入氟氮結(jié)構(gòu)單元，發(fā)展氟氮高能材料，是下一代含能材料發(fā)展的重要方向之一，有望突破傳統(tǒng)CHON類含能材料能量極限，實現(xiàn)“高效毀傷和遠(yuǎn)程打擊”及戰(zhàn)略武器升級換代，對國家安全具有極為重要的意義。針對氟氮高能材料的兩大應(yīng)用方向：高能炸藥和高能固體推進(jìn)劑，開展高效毀傷和固體動力用氟氮高能材料的分子設(shè)計與性能預(yù)測的理論研究，綜合運用氟化氮雜環(huán)、氟代硝胺、二氟氨基及偕二氟氨基、氟代偕二硝基、硝基、疊氮基、硝胺基等高能基團(tuán)，以及噁二唑、四唑、呋咱、三嗪、四氮雜環(huán)辛烷、六氮雜異伍茲烷等含能分子骨架，突破氟氮高能材料的創(chuàng)制理論和方法，獲得具有潛在應(yīng)用前景的氟氮高能材料。

參考資料：

http://www.fluorinelab.ac.cn/welcome.do