Трифликовая кислота - Triflic acid
 | |||
| |||
| Имена | |||
|---|---|---|---|
| Название ИЮПАК Трифторметансульфоновая кислота | |||
| Другие имена Трифликовая кислота | |||
| Идентификаторы | |||
3D модель (JSmol ) | |||
| ЧЭБИ | |||
| ChemSpider | |||
| ECHA InfoCard | 100.014.625  | ||
PubChem CID | |||
| UNII | |||
| |||
| |||
| Характеристики | |||
| CF3ТАК3ЧАС | |||
| 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 (пKа) | -14.7 (±2.0) [1] | ||
| Основание конъюгата | Трифлат анион | ||
| Опасности | |||
| Главный опасности | Сильная кислота | ||
| NFPA 704 (огненный алмаз) | |||
Если не указано иное, данные для материалов приводятся в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |||
 проверять (что   ?) | |||
| Ссылки на инфобоксы | |||
Трифликовая кислота, это краткое название для трифторметансульфоновая кислота, TFMS, TFSA, HOTf или же TfOH, это сульфоновая кислота с химической формулой CF3ТАК3Х. Это один из самых сильных кислоты. Трифликовая кислота в основном используется в исследованиях как катализатор за этерификация.[2][3] Это гигроскопичный, бесцветная, слегка вязкая жидкость, растворим в полярные растворители.
Синтез
Трифторметансульфоновая кислота промышленно производится электрохимическое фторирование (ECF) из метансульфоновая кислота:
- CH3ТАК3H + 4 HF → CF3ТАК2F + H2O + 3 H2
Полученный CF3ТАК2F гидролизуется, и полученная трифлатная соль предварительно протонируется. Альтернативно, трифторметансульфоновая кислота образуется при окислении трифторметилсульфенилхлорид:[4]
- CF3SCl + 2 Cl2 + 3 часа2O → CF3ТАК3H + 5 HCl
Трифликовую кислоту очищают дистилляция из трифликовый ангидрид.[3]
Исторический
Трифторметансульфоновая кислота была впервые синтезирована в 1954 г. Роберт Хаселдин и Кидд следующей реакцией:[5]
Реакции
Как кислота
В лаборатории трифликовая кислота полезна при протонировании, потому что конъюгированное основание трифликовой кислоты не является нуклеофильным. Он также используется в качестве кислотного титранта при неводном кислотно-основном титровании, поскольку он ведет себя как сильная кислота во многих растворителях (ацетонитрил, уксусная кислота и т. д.), где обычные минеральные кислоты (такие как HCl или H2ТАК4) только умеренно сильные.
С Kа = 5×1014, пKа −14.7±2.0,[1] трифликовая кислота квалифицируется как суперкислотный. Многие из своих полезных свойств он обязан своей высокой термической и химической стабильности. И кислота, и ее сопряженное основание CF3ТАК−
3, известный как тройной, сопротивляться Снижение окисления реакции, тогда как многие сильные кислоты являются окислительными, например хлорная или же азотная кислота. Далее рекомендуется использование трифликовой кислоты, которая не сульфирует субстраты, что может быть проблемой серная кислота, фтористоводородная кислота, и хлорсульфоновая кислота. Ниже приведено прототипное сульфирование, которое выполняет HOTf. нет пройти:
- C6ЧАС6 + H2ТАК4 → С6ЧАС5(ТАК3H) + H2О
Трифлил кислота испаряется во влажном воздухе и образует стабильный твердый моногидрат CF3ТАК3H · H2O, точка плавления 34 ° C.
Соли и комплексообразование
Трифлатный лиганд является лабильным, что отражает его низкую основность. Трифторметансульфоновая кислота экзотермически реагирует с металлом карбонаты, гидроксиды, и оксиды. Показательным является синтез Cu (OTf)2.[6]
- CuCO3 + 2 CF3ТАК3H → Cu (O3SCF3)2 + H2O + CO2
Хлоридные лиганды можно превратить в соответствующие трифлаты:
- 3 CF3ТАК3H + [Co (NH3)5Cl] Cl2 → [Co (NH3)5О3SCF3] (O3SCF3)2 + 3 HCl
Это преобразование проводят в чистом HOTf при 100 ° C с последующим осаждением соли при добавлении эфира.
Органическая химия
Трифлатная кислота реагирует с ацилгалогенидами с образованием смешанных ангидридов трифлата, которые являются сильными ацилирующими агентами, например в Реакции Фриделя – Крафтса.
- CH3C (O) Cl + CF3ТАК3H → CH3C (O) OSO2CF3 + HCl
- CH3C (O) OSO2CF3 + C6ЧАС6 → CH3С (О) С6ЧАС5 + CF3ТАК3ЧАС
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, которые могут увеличивать октановое число определенного топлива на нефтяной основе.
Трифликовая кислота экзотермически реагирует со спиртами с образованием простых эфиров и олефинов.
Обезвоживание дает ангидрид кислоты, ангидрид трифторметансульфоновой кислоты, (CF3ТАК2)2О.
Безопасность
Трифликовая кислота - одна из самых сильных кислот. Попадание на кожу вызывает сильные ожоги с замедленным разрушением тканей. При вдыхании вызывает смертельные спазмы, воспаления и отек.[7]
Добавление трифликовой кислоты к полярные растворители может быть опасно экзотермический.
Рекомендации
- ^ а б Trummal, A .; Губа, L .; Кальюранд, I .; Koppel, I.A .; Лейто, И. "Кислотность сильных кислот в воде и диметилсульфоксиде" J. Phys. Chem. А. 2016, 120, 3663-3669. Дои:10.1021 / acs.jpca.6b02253
- ^ Хауэллс, Р. Д., МакКаун, Дж. Д. (1977). «Трифторметансульфоновая кислота и производные». Химические обзоры. 77 (1): 69–92. Дои:10.1021 / cr60305a005.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
- ^ а б Subramanian, L.R .; Мартинес, А.Г .; Hanack, M .; Пракаш, Г. К. С .; Ху, Дж. (2006). «Трифторметансульфоновая кислота». Энциклопедия реагентов для органического синтеза. Джон Вили и сыновья. Дои:10.1002 / 047084289X.rt246.pub2. ISBN 0-471-93623-5.
- ^ Siegemund, G .; Schwertfeger, W .; Feiring, A .; Смарт, Б .; Behr, F .; Vogel, H .; МакКусик, Б. (2000). «Соединения фтора, органические». Энциклопедия промышленной химии Ульмана. Джон Вили и сыновья. Дои:10.1002 / 14356007.a11_349.
- ^ Haszeldine, R.N .; Кидд, Дж. М. (1954). «Перфторалкильные производные серы. Часть I. Трифторметансульфоновая кислота». Журнал химического общества. 1954: 4228–4232. Дои:10.1039 / JR9540004228.
- ^ Dixon, N.E .; Лоуренс, Г. А .; Lay, P. A .; Sargeson, A.M .; Таубе, Х. (1990). «Трифторметансульфонаты и трифторметансульфонато-О комплексы ». Неорганические синтезы. 28: 70–76. Дои:10.1002 / 9780470132593.ch16. ISBN 978-0-470-13259-3.
- ^ «Паспорт безопасности материалов для трифторметансульфоновой кислоты». ChemCAS.