Трифликовая кислота

Трифликовая кислота

Имена
Название ИЮПАК Трифторметансульфоновая кислота
Другие имена Трифликовая кислота
Идентификаторы
Номер CAS	1493-13-6  И
3D model ( JSmol )	Интерактивное изображение
КЭБ	ЧЕБИ:48511  И
ХимическийПаук	56192  И
Информационная карта ECHA	100.014.625
ПабХим CID	62406
НЕКОТОРЫЙ	JE2SY203E8  И
Панель управления CompTox ( EPA )	DTXSID70892979 DTXSID2044397, DTXSID70892979
показывать ИнЧИ InChI=1S/CHF3O3S/c2-1(3,4)8(5,6)7/h(H,5,6,7) Y Key: ITMCEJHCFYSIIV-UHFFFAOYSA-N Y InChI=1/CHF3O3S/c2-1(3,4)8(5,6)7/h(H,5,6,7) Key: ITMCEJHCFYSIIV-UHFFFAOYAW
показывать УЛЫБКИ C(F)(F)(F)S(=O)(=O)O
Характеристики
Химическая формула	CF3SOCF3SO3H H
Молярная масса	150.07121 g/mol
Появление	Бесцветная жидкость
Плотность	1,696 г/мл
Температура плавления	-40 ° C (-40 ° F; 233 К)
Точка кипения	162 ° С (324 ° F; 435 К)
Растворимость в воде	1600 г/л
Давление пара	3.2
Кислотность ( pKa ​ )	−14.7 ± 2.0
Сопряженная база	Трифлат анион
Вязкость	1,864–1,881 мм 2 /с при 20 °C
Опасности
Безопасность и гигиена труда (OHS/OSH):
Основные опасности	Вызывает сильные кислотные ожоги
СГС Маркировка :
Пиктограммы
Сигнальное слово	Опасность
Заявления об опасности	Х290 , Х302 , Х314 , Х335 , Х402
Меры предосторожности	P234 , P261 , P264 , P270 , P271 , P273 , P280 , P301+P312+P330 , P301+P330+P331 , P303+P361+P353 , P304+P340+P310 , P305+P351+P338+P3 10 , П363 , П390 , П403+П233 , П405 , П501
NFPA 704 (огненный алмаз)	4 0 2 КИСЛОТА
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). Y   проверить ( что такое  И Н  ?) Ссылки на инфобоксы

Трифторметансульфоновая кислота

Трифликовая кислота , краткое 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 известных кислот . кислота в основном используется в исследованиях в качестве катализатора этерификации Трифликовая . Это гигроскопичная , бесцветная, слегка вязкая жидкость, растворимая в полярных растворителях .

Синтез

Трифторметансульфоновую кислоту производят в промышленных масштабах путем электрохимического фторирования (ЭКФ) метансульфоновой кислоты :

${\ce {CH3SO3H + 4 HF ->CF3SO2F + H2O + 3 H2}}$

Полученный CF ₃ SO ₂ F гидролизуют , а полученную трифлатную соль репротонируют. трифторметансульфоновая кислота образуется в результате окисления трифторметилсульфенилхлорида : Альтернативно ,

${\ce {CF3SCl + 2 Cl2 + 3 H2O -> CF3SO3H + 5 HCl}}$

Трифликовую кислоту очищают перегонкой из трифликового ангидрида .

Исторический

Трифторметансульфоновая кислота была впервые синтезирована в 1954 году Робертом Хазелдином и Киддом по следующей реакции:

Реакции

В качестве кислоты

В лаборатории трифликовая кислота полезна для протонирования, поскольку сопряженное основание трифликовой кислоты ненуклеофильно. Его также используют 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 H ₂ SO ₄ ) лишь умеренно сильный.

При K _a = 5 × 10 ¹⁴ , п K _а = −14,7 ± 2,0 , трифликовая кислота относится к суперкислотам . Многие из его полезных свойств обусловлены его высокой термической и химической стабильностью. И кислота, и сопряженное с ней основание CF ₃ SO ⁻
₃ , известный как трифлат , сопротивляется реакциям окисления/восстановления , тогда как многие сильные кислоты, такие как хлорная или азотная кислота , являются окисляющими . Далее рекомендуется использовать трифликовую кислоту, которая не сульфирует субстраты, что может быть проблемой при использовании серной кислоты , фторсерной кислоты и хлорсульфоновой кислоты . Ниже представлен прототип сульфирования, которому не подвергается трифликовая кислота:

${\ce {C6H6 + H2SO4 ->[{\ce {SO3}}] C6H5(SO3H) + H2O}}$

Трифликовая кислота дымит во влажном воздухе и образует стабильный твердый моногидрат CF ₃ SO ₃ H·H ₂ O, температура плавления 34 °C.

Соль и комплексообразование

Трифлатный лиганд лабилен, что отражает его низкую основность. Трифторметансульфоновая кислота экзотермически реагирует с карбонатами , гидроксидами и оксидами металлов. Показательным является синтез Cu(OTf) ₂ .

${\ce {Cu2CO3(OH)2 + 4 CF3SO3H -> 2 Cu(O3SCF3)2 + 3 H2O + CO2}}$

Хлоридные лиганды могут превращаться в соответствующие трифлаты:

${\ce {3 CF3SO3H + [Co(NH3)5Cl]Cl2 -> [Co(NH3)5O3SCF3](O3SCF3)2 + 3 HCl}}$

Это превращение проводят в чистом HOTf при 100°C с последующим осаждением соли при добавлении эфира.

Органическая химия

Трифликовая кислота реагирует с ацилгалогенидами с образованием смешанных ангидридов трифлата, которые являются сильными ацилирующими агентами, например, в реакциях Фриделя-Крафтса .

${\ce {CH3C(O)Cl + CF3SO3H -> CH3C(O)OSO2CF3 + HCl}}$

${\ce {CH3C(O)OSO2CF3 + C6H6 -> CH3C(O)C6H5 + CF3SO3H}}$

Трифликовая кислота катализирует реакцию ароматических соединений с сульфонилхлоридами, вероятно, также через посредство смешанного ангидрида сульфоновой кислоты.

Трифликовая кислота способствует другим реакциям, подобным Фриделю-Крафтсу, 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 повысить октановое число конкретного топлива на нефтяной основе.

Трифликовая кислота экзотермически реагирует со спиртами с образованием простых эфиров и олефинов.

triflic acid condensation reaction

образуется ангидрид трифторметансульфокислоты При дегидратации (CF ₃ SO ₂ ) ₂ O.

Безопасность

Трифликовая кислота – одна из самых сильных кислот. Контакт с кожей вызывает сильные ожоги с задержкой разрушения тканей. При вдыхании он вызывает смертельные спазмы, воспаление и отек .

Как и серную кислоту, трифликовую кислоту необходимо медленно добавлять к полярным растворителям, чтобы предотвратить неконтролируемый температурный выход .