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三氟甲磺酸

九月 23, 2023

三氟甲磺酸是一种很强的有机酸，化学式为CF3SO3H。它在酯化反应中可用作催化剂。[2][3]

三氟甲磺酸
IUPAC名
Trifluoromethanesulfonic acid
别名 三氟甲基磺酸、三氟甲烷磺酸、
TfOH、TFSA、TFMS
识别
CAS号 1493-13-6（无水）  
49789-04-0（一水）  
PubChem 62406
SMILES
 
  • FC(F)(F)S(=O)(O)=O
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[1]
溶解性（水） 混溶
危险性
主要危害 强腐蚀性
若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

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]

 

三氟甲磺酸的工业制备可通过甲磺酸的电化学氟化（ECF）得到：

CH3SO3H + 4 HF → CF3SO2F + H2O + 1.5 H2

反应产物CF3SO2F通过水解，得到三氟甲磺酸。另外，制备三氟甲磺酸也可使用三氟甲基氯化硫为原料，和氯气反应、水解得到：[5]

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

以上途径制得的粗产物可加入三氟甲磺酸酐蒸馏而纯化。[3]

性质 编辑

 
三氟甲磺酸在空气中吸水形成水合物而发烟。
三氟甲磺酸滴在纸上，让纸脱水。

三氟甲磺酸常温下是一种有吸水性和脱水性的无色液体，可溶于极性溶剂，如二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙腈和二甲基砜。但由于接触时反应会剧烈放热，将它加入极性溶剂中可能产生危险。 三氟甲磺酸是一种超强酸，Ka = 1 ×1012（pKa ~ −12）[6] 。由于它的热稳定性和化学稳定性很强，它和它的共轭碱（CF3SO−
3）都有较多的用途。共轭碱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、硝酸等。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。

三氟甲磺酸在湿润的空气中发烟，这源自于形成的一水合物固体，CF3SO3H·H2O，熔点为34~35 °C。[7]

酸性 编辑

三氟甲磺酸是一种超强酸，具有酸的通性，如和金属、氧化物、弱酸盐、碱反应，得到相应的三氟甲磺酸盐：[8][9]

Cu2(OH)2CO3 + 4 CF3SO3H → 2 Cu(CF3SO3)2 + CO2↑ + 3 H2O
(CH3)2NCl + CF3SO3H → [(CH3)2NClH]CF3SO3

它可以直接将W(CH)L4Cl（L=P(CH3)3）质子化，得到[W(CH2)L4Cl]CF3SO3。[10]

W(CH)L4Cl + CF3SO3H → [W(CH2)L4Cl]CF3SO3

它和双(三苯基磷)(乙烯)铂(0)反应，会同时生成乙烷、配盐（(PPh3)2Pt(OSO2CF3)2）和酯（CF3SO3C2H5）。[11]

形成磺酸衍生物 编辑

三氟甲磺酸和醇等有机物发生酯化反应，可以形成酯，但反应中会同时会生成醚和烯烃。如它和乙醇反应，其主产物是乙酸乙酯（45%），同时产物副产物乙醚（19%）和乙烯（13%）。它也可以可逆地和乙烯或乙醚反应，得到三氟甲磺酸乙酯。[12]

 

它和五氯化磷加热反应，可以得到三氟甲磺酰氯（53%）和三氟甲磺酸酐（20%）。[12]

其它反应 编辑

三氟甲磺酸和Se(NSO)2反应，可以得到[Se2N2S]2(CF3SO3)2。[13]

它和Tl5[Nb2S4Br8]Br在湿乙腈中反应，得到含S2桥的水合铌配合物[Nb2(μ2-S2)2(H2O)8](CF3SO3)4·2H2O。[14]

用途 编辑

三氟甲磺酸可用作一些有机反应的催化剂，如吲哚和吡咯的傅克氨烷基化反应[15]、醇的酰基化反应[16]、氢胺化反应及氢烷氧基化反应[17]等。

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。[18]

参考资料 编辑

  1. ^ Gutowski, Keith E.; Holbrey, John D.; Rogers, Robin D.; Dixon, David A. Prediction of the Formation and Stabilities of Energetic Salts and Ionic Liquids Based on ab Initio Electronic Structure Calculations. The Journal of Physical Chemistry B. 16 November 2005, 109 (49): 23196–23208 [2022-07-20]. ISSN 1520-6106. PMID 16375283. doi:10.1021/jp053985l. eISSN 1520-5207. （原始内容于2020-02-03）. 
  2. ^ Howells, R. D., McCown, J. D. Trifluoromethanesulfonic Acid and Derivatives. Chemical Reviews. 1977, 77: 69–92. doi:10.1021/cr60305a005. 
  3. ^ 3.0 3.1 Trifluoromethanesulfonic Acid. Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis（英语：Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis）. John Wiley & Sons, Ltd. 2006. doi:10.1002/047084289X.rt246.pub2. 
  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. ^ 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
  7. ^ Spencer, J. B.; Lundgren, J. O. Hydrogen bond studies. LXXIII. The crystal structure of trifluoromethanesulphonic acid monohydrate, H3O+CF3SO3−, at 298 and 83 K. Acta Crystallographica Section B Structural Crystallography and Crystal Chemistry. 15 September 1973, 29 (9): 1923–1928 [2022-07-20]. ISSN 0567-7408. doi:10.1107/S0567740873005765. （原始内容于2022-07-20）. 
  8. ^ Takei, Tatsuko. Preparation of cupric trifluoromethanesulphonate and its properties. Surface Technology. August 1984, 22 (4): 343–352 [2022-07-23]. ISSN 0376-4583. doi:10.1016/0376-4583(84)90098-0. （原始内容于2022-07-23）. 
  9. ^ Muench, Volker. Synthesis of dimethyl-N-chloroammonium trifluoromethanesulfonate ((CH3)2NClH+CF3SO3-). Zeitschrift fuer Anorganische und Allgemeine Chemie. 1981, 477: 217–220. ISSN 0044-2313 （德语）. CODEN ZAACAB
  10. ^ Holmes, Steven J.; Schrock, Richard R. A tungsten T-shaped methylene complex and related methylidyne hydride complexes. Journal of the American Chemical Society. July 1981, 103 (15): 4599–4600 [2022-07-23]. ISSN 0002-7863. doi:10.1021/ja00405a060. eISSN 1520-5126. （原始内容于2022-07-23）. 
  11. ^ Foley, Paul; Whitesides, George M. Reactions of tetrakis(triphenylphosphine)platinum(0) and (ethylene)bis(triphenylphosphine)platinum(0) with strong proton acids. Inorganic Chemistry. May 1980, 19 (5): 1402–1404 [2022-07-23]. ISSN 0020-1669. doi:10.1021/ic50207a065. eISSN 1520-510X. （原始内容于2022-07-23）. 
  12. ^ 12.0 12.1 Howells, R. D.; Mc Cown, J. D. Trifluoromethanesulfonic acid and derivatives. Chemical Reviews. 1 February 1977, 77 (1): 69–92 [2022-07-23]. ISSN 0009-2665. doi:10.1021/cr60305a005. eISSN 1520-6890. （原始内容于2022-07-23）. 
  13. ^ Haas, Alois; Kasprowski, Joerg; Pryka, Michael. Synthesis, structures, and properties of Cl2TeSeN2S and [Se2N2S]22+[XSO3-]2 (X = F, CF3). Chemische Berichte. 1992, 125 (4): 789–792. ISSN 0009-2940 （德语）. CODEN CHBEAM
  14. ^ Sokolov, M. N.; Rogachev, A. V.; Abramov, P. A. Synthesis and Crystal Structure of NB Aqua Complex [Nb2(µ2-S2)2(H2O)8](CF3SO3)4·2H2O. Journal of Cluster Science. 8 June 2014, 26 (1): 27–32 [2022-07-23]. ISSN 1040-7278. doi:10.1007/s10876-014-0738-9. eISSN 1572-8862. （原始内容于2022-07-23）. 
  15. ^ Abid, Mohammed; Teixeira, Liliana; Török, Béla. Triflic Acid-Catalyzed Highly Stereoselective Friedel−Crafts Aminoalkylation of Indoles and Pyrroles. Organic Letters. 7 February 2008, 10 (5): 933–935. ISSN 1523-7060. PMID 18254637. doi:10.1021/ol703095d. eISSN 1523-7052. 
  16. ^ Dumeunier, Raphaël; Markó, István E. On the role of triflic acid in the metal triflate-catalysed acylation of alcohols. Tetrahedron Letters. January 2004, 45 (4): 825–829. ISSN 0040-4039. doi:10.1016/j.tetlet.2003.11.034. 
  17. ^ Devon C. Rosenfeld, Shashank Shekhar, Akihiro Takemiya, Masaru Utsunomiya, and John F. Hartwig. Hydroamination and Hydroalkoxylation Catalyzed by Triflic Acid. Parallels to Reactions Initiated with Metal Triflates. Org. Lett. 2006, 8 (19): 4179–4182. doi:10.1021/ol061174+. 
  18. ^ . ChemCAS. [2015-03-26]. （原始内容存档于2015-04-02）. 

九月 23, 2023
三氟甲磺酸, 是一种很强的有机酸, 化学式为cf3so3h, 它在酯化反应中可用作催化剂, iupac名trifluoromethanesulfonic, acid别名, 三氟甲基磺酸, 三氟甲烷磺酸, tfoh, tfsa, tfms识别cas号, 1493, 无水, 49789, 一水, pubchem, 62406smiles, o性质化学式, cf3so3h摩尔质量, 外观, 无色液体密度, ml熔点, c沸点, 溶解性, 混溶危险性主要危害, 强腐蚀性若非注明, 所有数据均出自标准状态, 目录, 合成, . 三氟甲磺酸是一种很强的有机酸 化学式为CF3SO3H 它在酯化反应中可用作催化剂 2 3 三氟甲磺酸IUPAC名Trifluoromethanesulfonic acid别名 三氟甲基磺酸 三氟甲烷磺酸 TfOH TFSA TFMS识别CAS号 1493 13 6 无水 49789 04 0 一水 PubChem 62406SMILES FC F F S O O O性质化学式 CF3SO3H摩尔质量 150 08 g mol 外观 无色液体密度 1 696 g mL熔点 40 C沸点 162 C 1 溶解性 水 混溶危险性主要危害 强腐蚀性若非注明 所有数据均出自标准状态 25 100 kPa 下 目录 1 合成 2 性质 2 1 酸性 2 2 形成磺酸衍生物 2 3 其它反应 3 用途 4 安全警示 5 参考资料合成 编辑三氟甲磺酸首次于1954年由Haszeldine和Kidd以如下途径制得 4 nbsp 三氟甲磺酸的工业制备可通过甲磺酸的电化学氟化 ECF 得到 CH3SO3H 4 HF CF3SO2F H2O 1 5 H2反应产物CF3SO2F通过水解 得到三氟甲磺酸 另外 制备三氟甲磺酸也可使用三氟甲基氯化硫为原料 和氯气反应 水解得到 5 CF3SCl 2 Cl2 2 H2O CF3SO2OH 4 HCl dd 以上途径制得的粗产物可加入三氟甲磺酸酐蒸馏而纯化 3 性质 编辑 nbsp 三氟甲磺酸在空气中吸水形成水合物而发烟 source source source source source source source source source source source source source source source source 三氟甲磺酸滴在纸上 让纸脱水 三氟甲磺酸常温下是一种有吸水性和脱水性的无色液体 可溶于极性溶剂 如二甲基甲酰胺 二甲基亚砜 乙腈和二甲基砜 但由于接触时反应会剧烈放热 将它加入极性溶剂中可能产生危险 三氟甲磺酸是一种超强酸 Ka 1 1012 pKa 12 6 由于它的热稳定性和化学稳定性很强 它和它的共轭碱 CF3SO 3 都有较多的用途 共轭碱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 硝酸等 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 三氟甲磺酸在湿润的空气中发烟 这源自于形成的一水合物固体 CF3SO3H H2O 熔点为34 35 C 7 酸性 编辑 三氟甲磺酸是一种超强酸 具有酸的通性 如和金属 氧化物 弱酸盐 碱反应 得到相应的三氟甲磺酸盐 8 9 Cu2 OH 2CO3 4 CF3SO3H 2 Cu CF3SO3 2 CO2 3 H2O CH3 2NCl CF3SO3H CH3 2NClH CF3SO3它可以直接将W CH L4Cl L P CH3 3 质子化 得到 W CH2 L4Cl CF3SO3 10 W CH L4Cl CF3SO3H W CH2 L4Cl CF3SO3它和双 三苯基磷 乙烯 铂 0 反应 会同时生成乙烷 配盐 PPh3 2Pt OSO2CF3 2 和酯 CF3SO3C2H5 11 形成磺酸衍生物 编辑 三氟甲磺酸和醇等有机物发生酯化反应 可以形成酯 但反应中会同时会生成醚和烯烃 如它和乙醇反应 其主产物是乙酸乙酯 45 同时产物副产物乙醚 19 和乙烯 13 它也可以可逆地和乙烯或乙醚反应 得到三氟甲磺酸乙酯 12 nbsp 它和五氯化磷加热反应 可以得到三氟甲磺酰氯 53 和三氟甲磺酸酐 20 12 其它反应 编辑 三氟甲磺酸和Se NSO 2反应 可以得到 Se2N2S 2 CF3SO3 2 13 它和Tl5 Nb2S4Br8 Br在湿乙腈中反应 得到含S2桥的水合铌配合物 Nb2 m2 S2 2 H2O 8 CF3SO3 4 2H2O 14 用途 编辑三氟甲磺酸可用作一些有机反应的催化剂 如吲哚和吡咯的傅克氨烷基化反应 15 醇的酰基化反应 16 氢胺化反应及氢烷氧基化反应 17 等 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 18 参考资料 编辑 Gutowski Keith E Holbrey John D Rogers Robin D Dixon David A Prediction of the Formation and Stabilities of Energetic Salts and Ionic Liquids Based on ab Initio Electronic Structure Calculations The Journal of Physical Chemistry B 16 November 2005 109 49 23196 23208 2022 07 20 ISSN 1520 6106 PMID 16375283 doi 10 1021 jp053985l eISSN 1520 5207 原始内容存档于2020 02 03 Howells R D McCown J D Trifluoromethanesulfonic Acid and Derivatives Chemical Reviews 1977 77 69 92 doi 10 1021 cr60305a005 3 0 3 1 Trifluoromethanesulfonic Acid Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis 英语 Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis John Wiley amp Sons Ltd 2006 doi 10 1002 047084289X rt246 pub2 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 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 amp Sons 2000 doi 10 1002 14356007 a11 349 Raamat E Kaupmees K Ovsjannikov G Trummal A Kutt A Saame J Koppel I Kaljurand I Lipping L Rodima T Pihl V Koppel I A Leito I Acidities of strong neutral Bronsted acids in different media J Phys Org Chem 2013 26 162 170 doi 10 1002 poc 2946 Spencer J B Lundgren J O Hydrogen bond studies LXXIII The crystal structure of trifluoromethanesulphonic acid monohydrate H3O CF3SO3 at 298 and 83 K Acta Crystallographica Section B Structural Crystallography and Crystal Chemistry 15 September 1973 29 9 1923 1928 2022 07 20 ISSN 0567 7408 doi 10 1107 S0567740873005765 原始内容存档于2022 07 20 Takei Tatsuko Preparation of cupric trifluoromethanesulphonate and its properties Surface Technology August 1984 22 4 343 352 2022 07 23 ISSN 0376 4583 doi 10 1016 0376 4583 84 90098 0 原始内容存档于2022 07 23 Muench Volker Synthesis of dimethyl N chloroammonium trifluoromethanesulfonate CH3 2NClH CF3SO3 Zeitschrift fuer Anorganische und Allgemeine Chemie 1981 477 217 220 ISSN 0044 2313 德语 CODEN ZAACAB Holmes Steven J Schrock Richard R A tungsten T shaped methylene complex and related methylidyne hydride complexes Journal of the American Chemical Society July 1981 103 15 4599 4600 2022 07 23 ISSN 0002 7863 doi 10 1021 ja00405a060 eISSN 1520 5126 原始内容存档于2022 07 23 Foley Paul Whitesides George M Reactions of tetrakis triphenylphosphine platinum 0 and ethylene bis triphenylphosphine platinum 0 with strong proton acids Inorganic Chemistry May 1980 19 5 1402 1404 2022 07 23 ISSN 0020 1669 doi 10 1021 ic50207a065 eISSN 1520 510X 原始内容存档于2022 07 23 12 0 12 1 Howells R D Mc Cown J D Trifluoromethanesulfonic acid and derivatives Chemical Reviews 1 February 1977 77 1 69 92 2022 07 23 ISSN 0009 2665 doi 10 1021 cr60305a005 eISSN 1520 6890 原始内容存档于2022 07 23 Haas Alois Kasprowski Joerg Pryka Michael Synthesis structures and properties of Cl2TeSeN2S and Se2N2S 22 XSO3 2 X F CF3 Chemische Berichte 1992 125 4 789 792 ISSN 0009 2940 德语 CODEN CHBEAM Sokolov M N Rogachev A V Abramov P A Synthesis and Crystal Structure of NB Aqua Complex Nb2 µ2 S2 2 H2O 8 CF3SO3 4 2H2O Journal of Cluster Science 8 June 2014 26 1 27 32 2022 07 23 ISSN 1040 7278 doi 10 1007 s10876 014 0738 9 eISSN 1572 8862 原始内容存档于2022 07 23 Abid Mohammed Teixeira Liliana Torok Bela Triflic Acid Catalyzed Highly Stereoselective Friedel Crafts Aminoalkylation of Indoles and Pyrroles Organic Letters 7 February 2008 10 5 933 935 ISSN 1523 7060 PMID 18254637 doi 10 1021 ol703095d eISSN 1523 7052 Dumeunier Raphael Marko Istvan E On the role of triflic acid in the metal triflate catalysed acylation of alcohols Tetrahedron Letters January 2004 45 4 825 829 ISSN 0040 4039 doi 10 1016 j tetlet 2003 11 034 Devon C Rosenfeld Shashank Shekhar Akihiro Takemiya Masaru Utsunomiya and John F Hartwig Hydroamination and Hydroalkoxylation Catalyzed by Triflic Acid Parallels to Reactions Initiated with Metal Triflates Org Lett 2006 8 19 4179 4182 doi 10 1021 ol061174 Trifluoromethanesulfonic acid MSDS ChemCAS 2015 03 26 原始内容存档于2015 04 02 取自 https zh wikipedia org w index php title 三氟甲磺酸 amp oldid 73146700, 维基百科，wiki，书籍，书籍，图书馆，

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