Kyselina trifluormethansulfonová

Výroba

Kyselina trifluormethansulfonová se průmyslově vyrábí elektrochemickou fluorací kyseliny methansulfonové:

:2 CH3SO3H + 8 HF → 2 CF3SO2F + 2 H2O + 3 H2

a následnou hydrolýzou vzniklého CF3SO2F. Dalším možným způsobem je oxidace trifluormethylsulfenylchloridu:

:CF3SCl + 2 Cl2 + 3 H2O → CF3SO3H + 5 HCl

Kyselina vzniklá jedním z těchto způsobů se poté přečišťuje převedením na anhydrid, destilací a opětovnou přeměnou anhydridu na kyselinu.

Historický způsob výroby

Kyselina trifluormethansulfonová byla poprvé syntetizována Robertem Haszeldinem a J.M. Kiddem v roce 1954, a to následující reakcí:

:480px

Použití a reakce

Jako kyselina

V laboratoři se využívá skutečnosti, že TfOH je dobrým protonačním činidlem, jelikož její konjugovaná zásada není nukleofilní. Také se používá při nevodných acidobazických titracích, protože se chová jako silná kyselina v mnoha rozpouštědlech (například acetonitrilu, kyselině octové atd. +more), v nichž jsou běžné minerální kyseliny (jako například HCl a H2SO4) pouze středně silné nebo slabé.

Vzhledem k hodnotě Ka (disociační konstanty) 5×1014, pKa = −14,7±2,0, se tato kyselina řadí mezi superkyseliny. Má řadu užitečných vlastností jako jsou značná chemická a teplotní stabilita. +more Jak samotná kyselina, tak i její konjugovaná zásada CF3SOb=3|p=−, známá jako triflát, jsou odolné vůči oxidačním a redoxním reakcím, zatímco má většina silných kyselin, jako kyselina chlorečná a kyselina dusičná, oxidující účinky. Rovněž nezpůsobuje sulfonaci substrátů, což může být problém při použití kyseliny sírové, fluorsírové či chlorsulfonové. Níže je uvedena typická sulfonace, která u HOTf neprobíhá: :C6H6 + H2SO4 → C6H5(SO3H) + H2O.

Výpary kyseliny trifluormethansulfonové na vlhkém vzduchu vytvářejí stabilní pevný monohydrát, CF3SO3H·H2O, jehož teplota tání činí 34 °C.

Tvorba solí a komplexů

Triflátový ligand je, v souladu se svou nízkou zásaditostí, nestabilní. Kyselina trifluormethansulfonová reaguje exotermně s uhličitany, hydroxidy a oxidy kovů. +more Příkladem může být příprava Cu(OTf)2.

:CuCO3 + 2 CF3SO3H → Cu(O3SCF3)2 + H2O + CO2

Chloridové ligandy se dají převést na odpovídající trifláty:

:3 CF3SO3H + [Co(NH3)5Cl]Cl2 → [Co(NH3)5O3SCF3](O3SCF3)2 + 3 HCl

Tato přeměna probíhá v čisté HOTf při 100 °C a je následována vysrážením soli po přídavku etheru.

V organické chemii

Kyselina trifluormethansulfonová reaguje s acylhalogenidy za vzniku smíšených triflátových anhydridů, které jsou silnými acylačními činidly, používanými například při Friedel-Craftsově acylaci:

:CH3C(O)Cl + CF3SO3H → CH3C(O)OSO2CF3 + HCl

:CH3C(O)OSO2CF3 + C6H6 → CH3C(O)C6H5 + CF3SO3H

HOTf katalyzuje reakci aromatických sloučenin se sulfonylchloridy, pravděpodobně přes meziprodukt v podobě smíšeného anhydridu se sulfonovou kyselinou.

Kyselina trifluormethansulfonová podporuje další podobné reakce, například krakování alkanů a alkylaci alkenů, které jsou důležité v petrochemickém průmyslu. Katalyzátory tvořené deriváty kyseliny trifluormethansulfonové jsou velmi účinné při izomerizaci nerozvětvených či málo rozvětvených řetězců uhlovodíků, čímž se zvyšuje oktanové číslo příslušného paliva.

Kyselina trifluormethansulfonová exotermně reaguje s alkoholy za vzniku etherů a alkenů.

Kondenzační reakce kyseliny trifluormethansulfonové

Ostatní

Dehydratací TfOH vznikne její anhydrid, triflylanhydrid (CF3SO2)2O.

Bezpečnost

Kyselina trifluormethansulfonová je jednou z nejsilnějších známých kyselin. Dotyk s kůží může způsobit vážná poranění s opožděným poškozením tkáně. +more Vdechnutí výparů této kyseliny způsobuje křeče, záněty a otoky.

Přidání TfOH do polárních rozpouštědel může být až nebezpečně exotermní.

Reference

Externí odkazy

Trifluormethansulfonová Kategorie:Trifláty Kategorie:Reagencia pro organickou chemii