三氟甲磺酸

维基百科,自由的百科全书
跳转至: 导航搜索
三氟甲磺酸
IUPAC名
Trifluoromethanesulfonic acid
别名 Triflic acid
识别
CAS号 1493-13-6
性质
化学式 CF3SO3H
摩尔质量 150.08 g·mol⁻¹
外观 无色液体
密度 1.696 g/mL
熔点 -40 °C
沸点 162 °C
溶解性 混溶
危险性
主要危害 腐蚀性,刺激眼睛
若非注明,所有数据均出自一般条件(25 ℃,100 kPa)下。

三氟甲磺酸( 缩写TFMS, TFSA, HOTfTfOH),是一种很强的有机酸,分子式为CF3SO3H。它在研究酯化反应时被用于作催化剂。[1][2]

性质[编辑]

三氟甲磺酸常温下是一种有吸水性的无色液体。它溶于极性溶剂 ,如二甲基甲酰胺二甲基亚砜乙腈二甲基砜。但由于接触时反应会剧烈放热,将它加入极性溶剂中可能造成危险。 三氟甲磺酸是一种超强酸Ka = 1 ×1012 (pKa ~ −12)[3] 。由于它的热稳定性和化学稳定性很强,它和它的共轭碱都有较多的用途。 CF3SO
3
, 三氟甲磺酸根, 能够抵抗 氧化还原反应的发生,这和很多同时具有强氧化性的强酸形成了鲜明的对比,如高氯酸硫酸硝酸。它也不容易让其他物质磺化,因此无需和在使用 硫酸, 氟代硫酸, 和 氯磺酸时一样担心这个反应的发生。(以下是一个三氟甲磺酸 发生的磺化反应:)

C6H6 + H2SO4 → C6H5(SO3H) + H2O

三氟甲磺酸在湿润的空气中发烟,其能形成稳定的一水合固体, CF3SO3H·H2O,其熔点为34 °C.

合成[编辑]

三氟甲磺酸首次于1954年由Haszeldine和Kidd以如下途径制得:[4]

Synthesis Trifluoromethanesulfonic acid 1.svg

三氟甲磺酸的工业制备是通过甲磺酸的 电化学氟化 (ECF) :

CH3SO3H + 4 HF → CF3SO2F + H2O + 1.5 H2

反应产物CF3SO2F通过水解,得到三氟甲磺酸根离子。 另外, 制备三氟甲磺酸也可使用三氟甲基处理磺酰氯,由该反应产物经过如下的水解得到:[5]

CF3SCl + 2 Cl2 + 2 H2O → CF3SO2OH + 4 HCl

以上途径制得的粗品可经蒸馏变为三氟甲磺酸酐而实现纯化.[2]

安全警示[编辑]

三氟甲磺酸是已知的最强酸之一,任何时候都应当谨慎地处理该物质。如不慎接触眼睛,它会造成从烧伤甚至到失明不等的严重伤害。如接触皮肤,三氟甲磺酸会造成皮肤烧伤和长期的组织损伤。如少量CF3SO3H·H2O被吸入肺部,它将造成痉挛,炎症和水肿[6]


用途[编辑]

在实验室中, 三氟甲磺酸是有用的质子化试剂,部分原因是因为其共轭碱不是亲核试剂。它常被采用为在非水溶液滴定所使用的酸(因为它在乙腈乙酸等多种溶质中都能表现出可观的酸性且往往强于无机酸HCl或H2SO4)

参考资料[编辑]

  1. ^ Howells, R. D., McCown, J. D. Trifluoromethanesulfonic Acid and Derivatives. Chemical Reviews. 1977, 77: 69–92. doi:10.1021/cr60305a005. 
  2. ^ 2.0 2.1 Trifluoromethanesulfonic Acid. Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis. John Wiley & Sons, Ltd. 2006. doi:10.1002/047084289X.rt246.pub2. 
  3. ^ Raamat, E.; Kaupmees, K.; Ovsjannikov, G.; Trummal, A.; Kütt, A.; Saame, J.; Koppel, I.; Kaljurand, I.; Lipping, L.; Rodima, T.; Pihl, V.; Koppel, I. A.; Leito, I. "Acidities of strong neutral Brønsted acids in different media." J. Phys. Org. Chem. 2013, 26, 162-170. doi:10.1002/poc.2946
  4. ^ Haszeldine, R. N.; Kidd, J. M. Perfluoroalkyl derivatives of sulphur. Part I. Trifluoromethanesulphonic acid. Journal of the Chemical Society. 1954, 1954: 4228–4232. doi:10.1039/JR9540004228. 
  5. ^ Siegemund, G.; Schwertfeger, W.; Feiring, A.; Smart, B.; Behr, F.; Vogel, H.; McKusick, B. Fluorine Compounds, Organic. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. John Wiley & Sons. 2000. doi:10.1002/14356007.a11_349. 
  6. ^ Trifluoromethanesulfonic acid MSDS. ChemCAS.