 | |||
| |||
| Имена | |||
|---|---|---|---|
| Название ИЮПАК Трифторметансульфоновая кислота | |||
| Другие имена Трифликовая кислота | |||
| Идентификаторы | |||
3D модель ( JSmol ) | |||
| ЧЭБИ | |||
| ChemSpider | |||
| ECHA InfoCard | 100.014.625  | ||
PubChem CID | |||
| UNII | |||
Панель управления CompTox ( EPA ) | |||
| |||
| |||
| Характеристики | |||
| CF 3 SO 3 H | |||
| Молярная масса | 150,07121 г / моль | ||
| Внешность | Бесцветная жидкость | ||
| Плотность | 1,696 г / мл | ||
| Температура плавления | -40 ° С (-40 ° F, 233 К) | ||
| Точка кипения | 162 ° С (324 ° F, 435 К) | ||
| Смешиваемый | |||
| Кислотность (p K a ) | -14,7 (± 2,0) [1] | ||
| Основание конъюгата | Трифлат анион | ||
| Опасности | |||
| Основные опасности | Вызывает сильные кислотные ожоги | ||
| NFPA 704 (огненный алмаз) | |||
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |||
 проверить ( что есть ?)  | |||
| Ссылки на инфобоксы | |||
Трифторметансульфоновая кислота , сокращенное название трифторметансульфоновой кислоты , TFMS , TFSA , HOTf или TfOH , представляет собой сульфоновую кислоту с химической формулой CF 3 SO 3 H. Это одна из самых сильных кислот . Трифторметансульфокислоты, в основном используются в исследованиях в качестве катализатора для этерификации . [2] [3] Это гигроскопичная , бесцветная, слегка вязкая жидкость, растворимая в полярных растворителях .
Синтез [ править ]
Трифторметансульфоновая кислота производится в промышленных масштабах путем электрохимического фторирования (ЭХФ) метансульфоновой кислоты :
- CH 3 SO 3 H + 4 HF → CF 3 SO 2 F + H 2 O + 3 H 2
Полученный CF 3 SO 2 F гидролизуют, и полученную трифлатную соль предварительно протонируют. В качестве альтернативы, трифторметансульфоновая кислота возникает при окислении трифторметили хлорид сульфенильного : [4]
- CF 3 SCl + 2 Cl 2 + 3 H 2 O → CF 3 SO 3 H + 5 HCl
Трифликовую кислоту очищают отгонкой от трифторного ангидрида . [3]
Исторический [ править ]
Трифторметансульфоновая кислота была впервые синтезирована в 1954 году Робертом Хаселдином и Киддом по следующей реакции: [5]
Реакции [ править ]
Как кислота [ править ]
В лаборатории трифликовая кислота полезна при протонировании, потому что конъюгированное основание трифликовой кислоты ненуклеофильно. Он также используется в качестве кислотного титранта при неводном кислотно-основном титровании, потому что он ведет себя как сильная кислота во многих растворителях ( ацетонитрил , уксусная кислота и т. Д.), Где обычные минеральные кислоты (такие как HCl или H 2 SO 4 ) только умеренно сильный.
При K a = 5 × 10 14 , p K a -14,7 ± 2,0 [1] трифликовая кислота квалифицируется как суперкислота . Он обязан многими своими полезными свойствами своей высокой термической и химической стабильности. И кислота, и сопряженное с ней основание CF 3 SO-
3, известные как трифлат , противостоят реакциям окисления / восстановления , тогда как многие сильные кислоты являются окисляющими, например хлорная или азотная кислота . Далее рекомендуется использование трифликовой кислоты, которая не сульфирует субстраты, что может быть проблемой с серной кислотой , фтористоводородной кислотой и хлорсульфоновой кислотой . Ниже приведено прототипное сульфирование, которому HOTf не подвергается:
- C 6 H 6 + H 2 SO 4 → C 6 H 5 (SO 3 H) + H 2 O
Трифлил кислота испаряется во влажном воздухе и образует стабильный твердый моногидрат CF 3 SO 3 H · H 2 O с температурой плавления 34 ° C.
Соли и сложные образования [ править ]
Трифлатный лиганд является лабильным, что отражает его низкую основность. Трифторметансульфоновая кислота экзотермически реагирует с карбонатами , гидроксидами и оксидами металлов. Показательным является синтез Cu (OTf) 2 . [6]
- CuCO 3 + 2 CF 3 SO 3 H → Cu (O 3 SCF 3 ) 2 + H 2 O + CO 2
Хлоридные лиганды можно превратить в соответствующие трифлаты:
- 3 CF 3 SO 3 H + [Co (NH 3 ) 5 Cl] Cl 2 → [Co (NH 3 ) 5 O 3 SCF 3 ] (O 3 SCF 3 ) 2 + 3 HCl
Это преобразование проводят в чистом HOTf при 100 ° C с последующим осаждением соли при добавлении эфира.
Органическая химия [ править ]
Трифликовая кислота реагирует с ацилгалогенидами с образованием смешанных трифлатных ангидридов, которые являются сильными ацилирующими агентами, например, в реакциях Фриделя-Крафтса .
- CH 3 C (O) Cl + CF 3 SO 3 H → CH 3 C (O) OSO 2 CF 3 + HCl
- CH 3 C (O) OSO 2 CF 3 + C 6 H 6 → CH 3 C (O) C 6 H 5 + CF 3 SO 3 H
Трифликовая кислота катализирует реакцию ароматических соединений с сульфонилхлоридами, вероятно, также через посредство смешанного ангидрида сульфоновой кислоты.
Трифликовая кислота способствует другим реакциям типа Фриделя – Крафтса, включая крекинг алканов и алкилирование алкенов, которые очень важны для нефтяной промышленности. Эти катализаторы на основе производных трифликовой кислоты очень эффективны при изомеризации углеводородов с прямой или слегка разветвленной цепью, что может повысить октановое число конкретного топлива на нефтяной основе.
Трифлиловая кислота экзотермически реагирует со спиртами с образованием простых эфиров и олефинов.
Обезвоживание дает ангидрид кислоты , ангидрид трифторметансульфоновой кислоты , (CF 3 SO 2 ) 2 O.
Безопасность [ править ]
Трифликовая кислота - одна из самых сильных кислот. Попадание на кожу вызывает сильные ожоги с замедленным разрушением тканей. При вдыхании вызывает смертельные спазмы, воспаление и отек . [7]
Подобно серной кислоте, трифликовую кислоту необходимо медленно добавлять к полярным растворителям, чтобы предотвратить тепловое отклонение .
Ссылки [ править ]
- ^ a b Trummal, A .; Губа, L .; Кальюранд, I .; Коппель, ИА; Leito, I. "Кислотность сильных кислот в воде и диметилсульфоксиде" J. Phys. Chem. . 2016 , 120 , 3663-3669. DOI : 10.1021 / acs.jpca.6b02253
- Перейти ↑ Howells, RD, McCown, JD (1977). «Трифторметансульфоновая кислота и производные». Химические обзоры . 77 (1): 69–92. DOI : 10.1021 / cr60305a005 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
- ^ a b Субраманианский, LR; Мартинес, АГ; Hanack, M .; Пракаш, ГКС; Ху, Дж. (2006). «Трифторметансульфоновая кислота». Энциклопедия реагентов для органического синтеза . Джон Вили и сыновья. DOI : 10.1002 / 047084289X.rt246.pub2 . ISBN 0-471-93623-5.
- ^ Siegemund, G .; Schwertfeger, W .; Feiring, A .; Смарт, Б .; Behr, F .; Vogel, H .; МакКьюсик, Б. (2000). «Соединения фтора, органические». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Джон Вили и сыновья. DOI : 10.1002 / 14356007.a11_349 .
- ^ Haszeldine, RN; Кидд, JM (1954). «Перфторалкильные производные серы. Часть I. Трифторметансульфоновая кислота». Журнал химического общества . 1954 : 4228–4232. DOI : 10.1039 / JR9540004228 .
- ^ Диксон, NE; Лоуренс, Джорджия; Lay, PA; Сарджесон, AM; Таубе, Х. (1990). «Трифторметансульфонаты и трифторметансульфонато- O комплексы». Неорганические синтезы . 28 : 70–76. DOI : 10.1002 / 9780470132593.ch16 . ISBN 978-0-470-13259-3.
- ^ "Трифторметансульфоновая кислота MSDS" . ChemCAS.
