Kyselina triflic - Triflic acid

Kyselina triflic
Jména
	Název IUPAC Kyselina trifluormethansulfonová
	Ostatní jména Kyselina triflic
Identifikátory
Číslo CAS	1493-13-6 ;
3D model (JSmol )	Interaktivní obrázek;
ChEBI	CHEBI: 48511 ;
ChemSpider	56192 ;
Informační karta ECHA	100.014.625
PubChem CID	62406;
UNII	JE2SY203E8 ;
Řídicí panel CompTox (EPA)	DTXSID2044397 ;
	InChI InChI = 1S / CHF3O3S / c2-1 (3,4) 8 (5,6) 7 / h (H, 5,6,7) Klíč: ITMCEJHCFYSIIV-UHFFFAOYSA-N ; InChI = 1 / CHF3O3S / c2-1 (3,4) 8 (5,6) 7 / h (H, 5,6,7) Klíč: ITMCEJHCFYSIIV-UHFFFAOYAW;
	ÚSMĚVY C (F) (F) (F) S (= O) (= O) O;
Vlastnosti
Chemický vzorec	CF3TAK3H
Molární hmotnost	150,07121 g / mol
Vzhled	Bezbarvá kapalina
Hustota	1 696 g / ml
Bod tání	−40 ° C (−40 ° F; 233 K)
Bod varu	162 ° C (324 ° F; 435 K)
Rozpustnost ve vodě	Mísitelný
Kyselost (strK.A)	-14.7 (±2.0)
Konjugovaná základna	Triflátový anion
Nebezpečí
Hlavní nebezpečí	Silná kyselina
NFPA 704 (ohnivý diamant)	0 4 1 KYSELINA
	Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
	ověřit (co je ?)
	Reference Infoboxu

Kyselina trifluormethansulfonová

Kyselina triflic, je zkrácený název pro kyselina trifluormethansulfonová, TFMS, TFSA, HOTf nebo TfOH, je kyselina sulfonová s chemickým vzorcem CF₃TAK₃H. Je to jeden z nejsilnějších kyseliny. Kyselina triflic se ve výzkumu používá hlavně jako a katalyzátor pro esterifikace.^[2]^[3] Je to hygroskopický, bezbarvá, mírně viskózní kapalina a je rozpustná v polární rozpouštědla.

Syntéza

Kyselina trifluormethansulfonová se průmyslově vyrábí elektrochemická fluorace (ECF) ze dne kyselina methansulfonová:

CH₃TAK₃H + 4 HF → CF₃TAK₂F + H₂O + 3 H₂

Výsledný CF₃TAK₂F se hydrolyzuje a výsledná triflátová sůl se předprotonuje. Alternativně kyselina trifluormethansulfonová vzniká oxidací trifluormethylsulfenylchlorid:^[4]

CF₃SCl + 2 Cl₂ + 3 H₂O → CF₃TAK₃H + 5 HCl

Kyselina triflic se čistí pomocí destilace z anhydrid kyseliny triflické.^[3]

Historický

Kyselina trifluormethansulfonová byla poprvé syntetizována v roce 1954 autorem Robert Haszeldine a Kidd následující reakcí:^[5]

Reakce

Jako kyselina

V laboratoři je kyselina triflová užitečná v protonacích, protože konjugovaná báze kyseliny trifliové je nenukleofilní. Používá se také jako kyselý titrant při nevodné acidobazické titraci, protože se chová jako silná kyselina v mnoha rozpouštědlech (acetonitril, octová kyselina atd.), kde jsou běžné minerální kyseliny (například HCl nebo H₂TAK₄) jsou jen mírně silné.

S K._A = 5×10¹⁴, strK._A −14.7±2.0,^[1] kyselina triflová se kvalifikuje jako a superkyselina. Za mnoho svých užitečných vlastností vděčí své skvělé tepelné a chemické stabilitě. Kyselina i její konjugovaná báze CF₃TAK⁻
₃, známý jako triflate, odolat oxidace / redukce reakce, zatímco mnoho silných kyselin oxiduje, např. perchloric nebo kyselina dusičná. Kyselina triflová dále doporučuje své použití, aby nesulfonovala substráty, což může být problém kyselina sírová, kyselina fluorovodíková, a kyselina chlorsulfonová. Níže je uvedena prototypická sulfonace, kterou HOTf dělá ne podstoupit:

C₆H₆ + H₂TAK₄ → C.₆H₅(TAK₃H) + H₂Ó

Kyselina triflicová se vznáší na vlhkém vzduchu a vytváří stabilní pevný monohydrát, CF₃TAK₃H · H₂O, teplota tání 34 ° C.

Sůl a tvorba komplexů

Triflátový ligand je labilní, což odráží jeho nízkou bazicitu. Kyselina trifluormethansulfonová exotermicky reaguje s kovem uhličitany, hydroxidy a oxidy. Ilustrativní je syntéza Cu (OTf)₂.^[6]

CuCO₃ + 2 CF₃TAK₃H → Cu (O.₃SCF₃)₂ + H₂O + CO₂

Chloridové ligandy lze převést na odpovídající trifláty:

3 CF₃TAK₃H + [Co (NH₃)₅Cl] Cl₂ → [Co (NH₃)₅Ó₃SCF₃](Ó₃SCF₃)₂ + 3 HCl

Tato konverze se provádí v čisté HOTf při 100 ° C, následuje vysrážení soli po přidání etheru.

Organická chemie

Kyselina triflová reaguje s acylhalogenidy za vzniku směsných anhydridů triflátu, což jsou silná acylační činidla, např. v Friedel – Craftsovy reakce.

CH₃C (O) Cl + CF₃TAK₃H → CH₃C (O) OSO₂CF₃ + HCl

CH₃C (O) OSO₂CF₃ + C.₆H₆ → CH₃C (O) C₆H₅ + CF₃TAK₃H

Kyselina triflová katalyzuje reakci aromatických sloučenin s sulfonylchloridy, pravděpodobně také prostřednictvím meziproduktu směsného anhydridu kyseliny sulfonové.

Kyselina triflicová podporuje další Friedel-Craftsovy reakce, včetně štěpení alkanů a alkylace alkenů, které jsou pro ropný průmysl velmi důležité. Tyto katalyzátory na bázi derivátů kyseliny triflové jsou velmi účinné při izomerizaci uhlovodíků s přímým nebo mírně rozvětveným uhlovodíkem, které mohou zvýšit oktanové číslo konkrétního ropného paliva.

Kyselina triflic reaguje exotermicky s alkoholy za vzniku etherů a olefinů.

kondenzační reakce s kyselinou triflovou

Dehydratace dává anhydrid kyseliny, anhydrid kyseliny trifluormethansulfonové, (CF₃TAK₂)₂Ó.

Bezpečnost

Kyselina triflic je jednou z nejsilnějších kyselin. Kontakt s pokožkou způsobuje těžké popáleniny s opožděným ničením tkání. Při vdechování způsobuje smrtelné křeče, záněty a otok.^[7]

Přidání kyseliny trifliové do polární rozpouštědla může být nebezpečně exotermické.

Reference

^ ^A ^b Trummal, A .; Lipping, L .; Kaljurand, I .; Koppel, I. A .; Leito, I. "Kyselost silných kyselin ve vodě a dimethylsulfoxid" J. Phys. Chem. A. 2016, 120, 3663-3669. doi:10.1021 / acs.jpca.6b02253
^ Howells, R. D., McCown, J. D. (1977). "Kyselina trifluormethansulfonová a deriváty". Chemické recenze. 77 (1): 69–92. doi:10.1021 / cr60305a005.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
^ ^A ^b Subramanian, L. R .; Martinez, A. G .; Hanack, M .; Prakash, G. K. S .; Hu, J. (2006). "Kyselina trifluormethansulfonová". Encyklopedie činidel pro organickou syntézu. John Wiley & Sons. doi:10.1002 / 047084289X.rt246.pub2. ISBN 0-471-93623-5.
^ Siegemund, G .; Schwertfeger, W .; Feiring, A .; Inteligentní, B .; Behr, F .; Vogel, H .; McKusick, B. (2000). "Sloučeniny fluoru, organické". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. John Wiley & Sons. doi:10.1002 / 14356007.a11_349.
^ Haszeldine, R. N .; Kidd, J. M. (1954). „Perfluoralkylové deriváty síry. Část I. Kyselina trifluormethansulfonová“. Journal of the Chemical Society. 1954: 4228–4232. doi:10.1039 / JR9540004228.
^ Dixon, N.E .; Lawrance, G. A .; Lay, P. A .; Sargeson, A. M .; Taube, H. (1990). „Trifluormethansulfonáty a trifluormethansulfonato-Ó komplexy ". Anorganické syntézy. 28: 70–76. doi:10.1002 / 9780470132593.ch16. ISBN 978-0-470-13259-3.
^ „MSDS kyseliny trifluormethansulfonové“. ChemCAS.

[Trummal-1] A ^b Trummal, A .; Lipping, L .; Kaljurand, I .; Koppel, I. A .; Leito, I. "Kyselost silných kyselin ve vodě a dimethylsulfoxid" J. Phys. Chem. A. 2016, 120, 3663-3669. doi:10.1021 / acs.jpca.6b02253

[2] Howells, R. D., McCown, J. D. (1977). "Kyselina trifluormethansulfonová a deriváty". Chemické recenze. 77 (1): 69–92. doi:10.1021 / cr60305a005.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)

[eros-3] A ^b Subramanian, L. R .; Martinez, A. G .; Hanack, M .; Prakash, G. K. S .; Hu, J. (2006). "Kyselina trifluormethansulfonová". Encyklopedie činidel pro organickou syntézu. John Wiley & Sons. doi:10.1002 / 047084289X.rt246.pub2. ISBN 0-471-93623-5.

[Gunt-4] Siegemund, G .; Schwertfeger, W .; Feiring, A .; Inteligentní, B .; Behr, F .; Vogel, H .; McKusick, B. (2000). "Sloučeniny fluoru, organické". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. John Wiley & Sons. doi:10.1002 / 14356007.a11_349.

[Haszeldine-5] Haszeldine, R. N .; Kidd, J. M. (1954). „Perfluoralkylové deriváty síry. Část I. Kyselina trifluormethansulfonová“. Journal of the Chemical Society. 1954: 4228–4232. doi:10.1039 / JR9540004228.

[6] Dixon, N.E .; Lawrance, G. A .; Lay, P. A .; Sargeson, A. M .; Taube, H. (1990). „Trifluormethansulfonáty a trifluormethansulfonato-Ó komplexy ". Anorganické syntézy. 28: 70–76. doi:10.1002 / 9780470132593.ch16. ISBN 978-0-470-13259-3.

[7] „MSDS kyseliny trifluormethansulfonové“. ChemCAS.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]