Ácido tríflico
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| Nombres | |||
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| Nombre IUPAC Ácido trifluorometanosulfónico | |||
| Otros nombres Ácido tríflico | |||
| Identificadores | |||
Modelo 3D ( JSmol ) | |||
| CHEBI | |||
| ChemSpider | |||
| Tarjeta de información ECHA | 100.014.625  | ||
PubChem CID | |||
| UNII | |||
Tablero CompTox ( EPA ) | |||
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| Propiedades | |||
| CF 3 SO 3 H | |||
| Masa molar | 150.07121 g / mol | ||
| Apariencia | Líquido incoloro | ||
| Densidad | 1,696 g / ml | ||
| Punto de fusion | −40 ° C (−40 ° F; 233 K) | ||
| Punto de ebullición | 162 ° C (324 ° F; 435 K) | ||
| Miscible | |||
| Acidez (p K a ) | -14,7 (± 2,0) [1] | ||
| Base conjugada | Anión triflato | ||
| Riesgos | |||
| Principales peligros | Provoca quemaduras graves por ácido | ||
| NFPA 704 (diamante de fuego) | |||
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |||
 verificar ( ¿qué es ?)  | |||
| Referencias de Infobox | |||
El ácido tríflico , el nombre corto del ácido trifluorometanosulfónico , TFMS , TFSA , HOTf o TfOH , es un ácido sulfónico con la fórmula química CF 3 SO 3 H. Es uno de los ácidos más fuertes conocidos . El ácido tríflico se utiliza principalmente en la investigación como catalizador para la esterificación . [2] [3] Es un líquido higroscópico , incoloro, ligeramente viscoso y soluble en solventes polares .
Síntesis
El ácido trifluorometanosulfónico se produce industrialmente mediante fluoración electroquímica (ECF) del ácido metanosulfónico :
- CH 3 SO 3 H + 4 HF → CF 3 SO 2 F + H 2 O + 3 H 2
El CF 3 SO 2 F resultante se hidroliza y la sal triflato resultante se preprona. Alternativamente, el ácido trifluorometanosulfónico surge por oxidación del cloruro de trifluorometilsulfenilo : [4]
- CF 3 SCl + 2 Cl 2 + 3 H 2 O → CF 3 SO 3 H + 5 HCl
El ácido tríflico se purifica mediante destilación a partir de anhídrido tríflico . [3]
Histórico
El ácido trifluorometanosulfónico fue sintetizado por primera vez en 1954 por Robert Haszeldine y Kidd mediante la siguiente reacción: [5]
Reacciones
Como un ácido
En el laboratorio, el ácido tríflico es útil en las protonaciones porque la base conjugada del ácido tríflico no es nucleófila. También se utiliza como valorante ácido en la valoración ácido-base no acuosa porque se comporta como un ácido fuerte en muchos disolventes ( acetonitrilo , ácido acético , etc.) donde los ácidos minerales comunes (como HCl o H 2 SO 4 ) son solo moderadamente fuerte.
Con a K a = 5 × 10 14 , p K a −14,7 ± 2,0, [1] ácido tríflico califica como superácido . Muchas de sus propiedades útiles se deben a su gran estabilidad térmica y química. Tanto el ácido como su base conjugada CF 3 SO-
3, conocidos como triflato , resisten las reacciones de oxidación / reducción , mientras que muchos ácidos fuertes son oxidantes, por ejemplo, el ácido perclórico o nítrico . Recomendando además su uso, el ácido tríflico no sulfona los sustratos, lo que puede ser un problema con el ácido sulfúrico , el ácido fluorosulfúrico y el ácido clorosulfónico . A continuación se muestra una sulfonación prototípica, que HOTf no se somete a:
- C 6 H 6 + H 2 SO 4 → C 6 H 5 (SO 3 H) + H 2 O
El ácido tríflico se evapora en el aire húmedo y forma un monohidrato sólido estable, CF 3 SO 3 H · H 2 O, punto de fusión 34 ° C.
Formación de sal y complejos
El ligando triflato es lábil, lo que refleja su baja basicidad. El ácido trifluorometanosulfónico reacciona exotérmicamente con carbonatos , hidróxidos y óxidos metálicos. Ilustrativa es la síntesis de Cu (OTf) 2 . [6]
- CuCO 3 + 2 CF 3 SO 3 H → Cu (O 3 SCF 3 ) 2 + H 2 O + CO 2
Los ligandos de cloruro se pueden convertir en los triflatos correspondientes:
- 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
Esta conversión se realiza en HOTf puro a 100 ° C, seguido de la precipitación de la sal tras la adición de éter.
Química Orgánica
El ácido tríflico reacciona con haluros de acilo para dar anhídridos triflato mixtos, que son agentes acilantes fuertes, por ejemplo, en las reacciones de Friedel-Crafts .
- 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
El ácido tríflico cataliza la reacción de compuestos aromáticos con cloruros de sulfonilo, probablemente también a través de la intermediación de un anhídrido mixto del ácido sulfónico.
El ácido tríflico promueve otras reacciones similares a Friedel-Crafts, incluido el craqueo de alcanos y la alquilación de alquenos, que son muy importantes para la industria del petróleo. Estos catalizadores derivados de ácido tríflico son muy eficaces para isomerizar hidrocarburos de cadena lineal o ligeramente ramificados que pueden aumentar el índice de octanaje de un combustible a base de petróleo en particular.
El ácido tríflico reacciona exotérmicamente con alcoholes para producir éteres y olefinas.
La deshidratación da el anhídrido de ácido , anhídrido trifluorometanosulfónico , (CF 3 SO 2 ) 2 O.
La seguridad
El ácido tríflico es uno de los ácidos más fuertes. El contacto con la piel provoca quemaduras graves con destrucción tardía de los tejidos. Por inhalación provoca espasmos mortales, inflamación y edema . [7]
Al igual que el ácido sulfúrico, el ácido tríflico debe agregarse lentamente a los disolventes polares para evitar una fuga térmica .
Referencias
- ^ a b Trummal, A .; Labio, L .; Kaljurand, I .; Koppel, IA; Leito, I. "Acidez de ácidos fuertes en agua y dimetilsulfóxido" J. Phys. Chem. Una . 2016 , 120 , 3663-3669. doi : 10.1021 / acs.jpca.6b02253
- ^ Howells, RD, McCown, JD (1977). "Ácido trifluorometanosulfónico y derivados". Revisiones químicas . 77 (1): 69–92. doi : 10.1021 / cr60305a005 .CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
- ↑ a b Subramanian, LR; Martinez, AG; Hanack, M .; Prakash, GKS; Hu, J. (2006). "Ácido trifluorometanosulfónico". Enciclopedia de reactivos para síntesis orgánica . John Wiley e hijos. doi : 10.1002 / 047084289X.rt246.pub2 . ISBN 0-471-93623-5.
- ↑ Siegemund, G .; Schwertfeger, W .; Feiring, A .; Inteligente, B .; Behr, F .; Vogel, H .; McKusick, B. (2000). "Compuestos de flúor orgánicos". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . John Wiley e hijos. doi : 10.1002 / 14356007.a11_349 .
- ^ Haszeldine, RN; Kidd, JM (1954). "Derivados de perfluoroalquilo del azufre. Parte I. Ácido trifluorometanosulfónico". Revista de la Sociedad Química . 1954 : 4228–4232. doi : 10.1039 / JR9540004228 .
- ^ Dixon, NE; Lawrance, GA; Lay, PA; Sargeson, AM; Taube, H. (1990). "Trifluorometanosulfonatos y complejos de trifluorometanosulfonato- O ". Síntesis inorgánica . 28 : 70–76. doi : 10.1002 / 9780470132593.ch16 . ISBN 978-0-470-13259-3.
- ^ "Ácido trifluorometanosulfónico MSDS" . ChemCAS.
- Compuestos de carbono inorgánico
- Reactivos para química orgánica
- Superácidos
- Ácidos perfluorosulfónicos
