Triflinsäure - Triflic acid

Triflinsäure
Trifluormethansulfonsäure
TfOH-3D-Ball - & - stick.png
TfOH-3D-vdW.png
Namen
IUPAC-Name
Trifluormethansulfonsäure
Andere Namen
Triflinsäure
Kennungen
3D-Modell ( JSmol )
ChEBI
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.014.625 Bearbeiten Sie dies bei Wikidata
UNII
  • InChI = 1S / CHF3O3S / c2-1 (3,4) 8 (5,6) 7 / h (H, 5,6,7)  prüfen Y.
    Schlüssel: ITMCEJHCFYSIIV-UHFFFAOYSA-N  prüfen Y.
  • InChI = 1 / CHF 3 O 3 S / c 2-1 (3,4) 8 (5,6) 7 / h (H, 5,6,7)
    Schlüssel: ITMCEJHCFYSIIV-UHFFFAOYAW
  • C (F) (F) (F) S (= O) (= O) O.
Eigenschaften
CF 3 SO 3 H.
Molmasse 150,07121 g / mol
Aussehen Farblose Flüssigkeit
Dichte 1,696 g / ml
Schmelzpunkt –40 ° C (–40 ° F; 233 K)
Siedepunkt 162 ° C (324 ° F; 435 K)
Mischbar
Säure (p K a ) -14,7 (± 2,0)
Basis konjugieren Triflatanion
Gefahren
Hauptgefahren Verursacht schwere Säureverbrennungen
NFPA 704 (Feuerdiamant)
Sofern nicht anders angegeben, werden Daten für Materialien in ihrem Standardzustand (bei 25 ° C, 100 kPa) angegeben.
prüfen Y.   überprüfen  ( was ist    ?) prüfen Y. ☒ N.
Infobox-Referenzen
Trifluormethansulfonsäure

Trifluorsäure , die Kurzbezeichnung für Trifluormethansulfonsäure , TFMS , TFSA , HOTf oder TfOH , ist eine Sulfonsäure mit der chemischen Formel CF 3 SO 3 H. Sie ist eine der stärksten bekannten Säuren . Triflsäure wird hauptsächlich in der Forschung als Katalysator für die Veresterung verwendet . Es ist eine hygroskopische , farblose, leicht viskose Flüssigkeit und in polaren Lösungsmitteln löslich .

Synthese

Trifluormethansulfonsäure wird industriell durch elektrochemische Fluorierung (ECF) von Methansulfonsäure hergestellt :

CH 3 SO 3 H + 4 HF → CF 3 SO 2 F + H 2 O + 3 H 2

Das resultierende CF 3 SO 2 F wird hydrolysiert und das resultierende Triflatsalz wird vorprotoniert. Alternativ entsteht Trifluormethansulfonsäure durch Oxidation von trifluoromethyl Sulfenylchlorid :

CF 3 SCl + 2 Cl 2 + 3 H 2 O → CF 3 SO 3 H + 5 HCl

Triflinsäure wird durch Destillation aus Trifluorsäureanhydrid gereinigt .

Historisch

Trifluormethansulfonsäure wurde erstmals 1954 von Robert Haszeldine und Kidd durch folgende Reaktion synthetisiert :

Synthese Trifluormethansulfonsäure 1.svg

Reaktionen

Als Säure

Im Labor ist Triflsäure bei Protonierungen nützlich, da die konjugierte Base von Triflsäure nicht nukleophil ist. Es wird auch als saures Titriermittel bei der nichtwässrigen Säure-Base-Titration verwendet, da es sich in vielen Lösungsmitteln ( Acetonitril , Essigsäure usw.), in denen übliche Mineralsäuren (wie HCl oder H 2 SO 4 ) nur mäßig vorkommen, wie eine starke Säure verhält stark.

Mit einem K a = 5 × 10 14 , p K a –14,7 ± 2,0 qualifiziert sich Triflsäure als Supersäure . Es verdankt viele seiner nützlichen Eigenschaften seiner großen thermischen und chemischen Stabilität. Sowohl die Säure als auch ihre konjugierte Base CF 3 SO -
3
, bekannt als Triflat , widerstehen Oxidations- / Reduktionsreaktionen , während viele starke Säuren oxidieren, z. B. Perchlorsäure oder Salpetersäure . Triflinsäure empfiehlt weiterhin die Verwendung von Sulfonaten, was ein Problem mit Schwefelsäure , Fluorschwefelsäure und Chlorsulfonsäure darstellen kann . Nachfolgend finden Sie eine prototypische Sulfonierung, die HOTf nicht durchläuft:

C 6 H 6 + H 2 SO 4 → C 6 H 5 (SO 3 H) + H 2 O.

Triflsäure raucht in feuchter Luft und bildet ein stabiles festes Monohydrat, CF 3 SO 3 H · H 2 O, Schmelzpunkt 34 ° C.

Salz- und Komplexbildung

Der Triflatligand ist labil und spiegelt seine geringe Basizität wider. Trifluormethansulfonsäure reagiert exotherm mit Metall Carbonaten , Hydroxiden und Oxiden. Illustrativ ist die Synthese von Cu (OTf) 2 .

CuCO 3 + 2 CF 3 SO 3 H → Cu (O 3 SCF 3 ) 2 + H 2 O + CO 2

Chloridliganden können in die entsprechenden Triflate umgewandelt werden:

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

Diese Umwandlung wird in reinem HOTf bei 100 ° C durchgeführt, gefolgt von der Ausfällung des Salzes nach Zugabe von Ether.

Organische Chemie

Triflinsäure reagiert mit Acylhalogeniden zu gemischten Triflatanhydriden, die starke Acylierungsmittel sind, z. B. bei Friedel-Crafts-Reaktionen .

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.

Trifluorsäure katalysiert die Reaktion aromatischer Verbindungen mit Sulfonylchloriden, wahrscheinlich auch durch Zwischenschaltung eines gemischten Anhydrids der Sulfonsäure.

Triflsäure fördert andere Friedel-Crafts-ähnliche Reaktionen, einschließlich des Crackens von Alkanen und der Alkylierung von Alkenen, die für die Erdölindustrie sehr wichtig sind. Diese Triflsäurederivatkatalysatoren sind sehr wirksam bei der Isomerisierung von geradkettigen oder leicht verzweigten Kohlenwasserstoffen, die die Oktanzahl eines bestimmten Kraftstoffs auf Erdölbasis erhöhen können .

Triflinsäure reagiert exotherm mit Alkoholen unter Bildung von Ethern und Olefinen.

Triflsäurekondensationsreaktion

Dehydration gibt das Säureanhydrid , Trifluormethansulfonsäureanhydrid , (CF 3 SO 2 ) 2 O.

Sicherheit

Triflsäure ist eine der stärksten Säuren. Hautkontakt verursacht schwere Verbrennungen mit verzögerter Gewebezerstörung. Beim Einatmen verursacht es tödliche Krämpfe, Entzündungen und Ödeme .

Wie Schwefelsäure muss Triflinsäure langsam zu polaren Lösungsmitteln gegeben werden , um ein thermisches Durchgehen zu verhindern .

Verweise