三氟甲烷磺酸,一种很强的有机酸,分子式为CF3SO3H。用途十分广泛,是已知超强酸之一,是万能的合成工具。具有强腐蚀性、吸湿性,广泛用于医药、化工等行业,用量小,酸性强,性质稳定,在很多场合可以替代传统的硫酸,盐酸等传统无机酸,起到优化改进工艺的作用。
中文名称 三氟甲磺酸
外文名称 Trifluoromethanesulfonic acid
分子式 CF3SO3H
分子量 150.08
CAS 1493-13-6
熔点/℃ -40
沸点/℃ 162(常压)
密度(g/mL) 1.6960
性状:无色液体,含杂质时为黄色或黄棕色液体,在空气中发烟。
沸点:168~170℃
蒸气密度:5.2 (空气=1)
熔点:-40℃
折射率:1.331(一说1.327)
密度:1.708 (一说1.696)
蒸气压:8 mmHg ( 25℃)
溶解性:极易溶于水;易溶于极性有机溶剂,如二甲基甲酰胺,乙腈和二甲基砜等。但是由于溶解过程剧烈放热,将它迅速加入极性溶剂中可能造成危险
化学性质
三氟甲磺酸的pKa=-14.7(±2.0)[2] ,属于有机超强酸,其酸性超过100%的硫酸(硫酸的pKa约为-3)。
具有强酸性和还原性。一般用作有机合成试剂。
当溶解有三氟化硼(BF3)、五氟化磷、五氟化砷等强路易斯酸时因为生成了稳定的配合酸:H[CF3SO3BF3]、H[CF3SO3PF5]、H[CF3SO3AsF5]从而酸性变得更强。
在空气中发烟,这是因为它具有强烈的吸水性,易与空气中的湿气反应形成稳定的一水合物CF3SO3H·H2O,熔点为34 °C。极易溶于水,融水释放出大量的热。
加热条件下可与五氧化二磷反应得三氟甲磺酸酐(类似的,浓硫酸和五氧化二磷反应得三氧化硫)
应用性能优点
三氟甲磺酸在合成反应中具有十分广泛的应用,其优点表现在以下三个方面:
折叠(1)强酸性
在实验室中,三氟甲磺酸在质子化反应中十分常用,因为其共轭碱是非亲核性的。也用作无水酸碱滴定,因为在很多非水溶剂(如冰乙酸,乙腈等)中,它可以表现出强酸性。而常见的无机强酸,如氯化氢或者硫酸,在有机溶剂中只表现出中等强度的酸性。
折叠(2)稳定性
许多强酸,如过氯酸或者硝酸,具有强氧化性。而三氟甲磺酸及其共轭碱CF3SO3,(英文名为triflate)均不会发生氧化或还原反应。
折叠(3)无磺化反应,不与溶剂反应
使用硫酸,氟化硫酸,氯磺酸时,可能会使溶剂磺化,例如,在苯中以硫酸催化的反应中可能发生如下磺化反应:
C6H6 H2SO4 → C6H5(SO3H) H2O
而三氟甲磺酸对溶剂没有磺化作用。
安全注意事项
三氟甲磺酸是最强有机酸之一。与眼睛接触将造成严重的眼部烧伤,可能失明。与皮肤接触会造成严重的化学烧伤,以及迟滞的严重组织损伤。吸入蒸汽会造成严重的抽搐反应,炎症以及水肿。食入会造成严重的消化道烧伤。[3] 因此,即使是少量的操作,也需要配备适当的防护用具(诸如护目镜、耐酸碱手套、防毒口罩),以及良好的通风设施。
将三氟甲磺酸加入极性溶剂中会由于溶解而放热。这种强烈的放热与将硫酸溶解于水中的效应相似。但将其溶解于极性溶剂中本身比硫酸溶解于水更加危险。强烈的放热有可能造成溶剂的挥发甚至爆炸。因此,应当避免将大量的三氟甲磺酸溶解于有机溶剂中。当确实需要这么做时,一定要控制滴加速度,并确保充分搅拌、良好通风,以及可能的冷却交换装置,将生成的热量尽可能充分地带走.
用途
三氟甲磺酸具有强腐蚀性、吸湿性,广泛用于医药、化工等行业。如核苷,抗生素,类固醇,蛋白质,配糖类,维生素合成,硅橡胶改性等。
还可用作异构化和烷基化的催化剂。制备2,3-二氢-2-茚酮、四氢萘酮。去除糖蛋白中糖苷。
安全信息
包装等级:II
危险类别:8
海关编码:2904909090
危险品运输编码:UN32658/PG2
WGKGermany:2
危险类别码:R21/22;R35
安全说明:S26-S36/37/39-S45
危险品标志:C:Corrosive