全氟己烷的性质与医学应用

全氟己烷，又称十四氟己烷，英文名为Perfluorohexane，常温常压下为无色透明液体，不溶于水但是可与常见的有机溶剂混溶。全氟己烷是一种氟代烷烃类化合物，与常见的烃类不同，该物质的碳主链呈螺旋形，具有一般烷烃类物质不具有的导热性质，在电子器件冷却液和隔热材料的工业生产中有较好的应用。

图1 全氟己烷的性状图

理化性质

全氟己烷是一种碳氟化合物，是己烷的衍生物，其中所有的氢原子都替换成氟原子，这种化合物因其特殊的物化性质如高亲和力的氧气和生物相容性而在医学和生物学领域得到广泛应用。该物质结构中只含有氟原子和碳原子，具有较低的化学反应活性，一般条件下不容易参与化学反应，因此它可用作有机化学反应中的非极性有机溶剂在有机化学基础研究中有较好的应用。该物质与水很难混溶，水虽然可以跟氟孤对电子成氢键，但水的孤对电子享受不到正电荷且与全氟化物表面负电荷排斥。全氟化合物能做不粘锅涂料，聚四氟乙烯能做各种实验阀的一个原因是它们的性质非常稳定，而且和其他化合物的分子间作用力很弱。此外，全氟己烷在一定条件下具有生理兼容性，这意味着它在一定浓度下对人体组织和生理功能的影响相对较小。这使得全氟己烷在一些特殊的医疗应用中成为可能的选择。全氟己烷自身的分子间作用力也很弱，而且极性很低（这些和氟的高电负性和较小的原子半径相关）。因此全氟化合物被称为“Gas-Like Liquids”（像气体的液体），基本可以当作是“伪装成液体的气体”，与之相对的就是离子液体（Ionic Liquids），“伪装成液体的离子化合物”。所以全氟化合物溶解氧气的原理可以简单地想成是“相似相溶”，这个特性使得该化合物成为一种潜在的氧气递送媒介。

溶解氧气

全氟己烷有一个神奇特质，那就是能溶解气体包括空气中的氧气，使其浓度高于普通的有机溶剂。这样一来，人可以被淹没在全氟己烷浴中而不会被淹死，因为溶剂中有足够氧气提供呼吸。因为全氟己烷能够提供溶解在液体中的氧气，肺部可以充满这种物质的蒸汽，从而在一定程度上满足烧伤患者的呼吸需求。在这种液体中人类可以吸入溶解在液体中的氧气，排出的二氧化碳也能被溶解在液体中。这样人类就实现了在液体中呼吸，但液体从鼻子进入人体时人会感到非常难受，而且人体的肺部不够强大不能让液体长时间有效地进出，所以人类只能进行短时间的液体呼吸。这种呼吸方式被称为液体呼吸，它可以帮助治疗严重肺部或心脏创伤的患者尤其是儿科病例，液体呼吸也被提议用于深潜和太空旅行。需要注意的是这种液体呼吸的概念目前仍然处于实验性阶段，存在许多技术和生理学上的挑战。对于液体呼吸的研究和应用需要进一步的深入研究和测试。

医学应用

全氟己烷是一种对氧气（O2）具有高亲和力的、具有良好生物相容性的化学物质，在临床中已被用作人工血液替代品和超声成像造影剂。全氟己烷作为缓解肿瘤缺氧重要的氧气递送媒介已被广泛研究。然而该物质的高疏水性导致其体内半衰期短，无法在肿瘤组织中有效富集。值得注意的是有报道称氟烷修饰材料可以提高该物质的体内稳定性，因为氟烷片段与该物质分子结构相似，可以嵌入全氟己烷液滴中。[1]

参考文献

[1] Hong Xiao, Xiaoxia Li, Acta Biomaterialia 2023, 161, 265-274.