Трифторметансульфонова кислота, скорочена назва: трифлієва кислота,ТФМС, ТФСК або TfOH, є сульфокислотою з хімічною формулою CF3SO3H. Це одна з найсильніших відомих кислот. Трифлієва кислота в основному використовується в дослідженнях як каталізаторетерифікації.[2][3] Це гігроскопічна, безбарвна, злегка в’язка рідина, розчинна в полярних розчинниках.
Трифторметансульфонова кислота була вперше синтезована в 1954 році Робертом Хазелдіном і Кіддом за такою реакцією:[5]
Реакції
Як кислота
У лабораторії, трифлієва кислота корисна для протонування, оскільки сполучена основа трифлієвої кислоти є ненуклеофільною. Вона також використовується як кислотний титрант у неводному кислотно-основному титруванні, оскільки вона є сильною кислотою в багатьох розчинниках (ацетонітрил, оцтова кислота тощо), де звичайні мінеральні кислоти (такі як хлоридна або сірчана кислоти) є лише кислотами середньої сили.
Трифлієва кислота кваліфікується як суперкислота, через те що її Ka дорівнює 5×1014, а pKa = −14.7±2.0. Багатьма своїми корисними властивостями вона зобов'язаний своїй високій термічній і хімічній стійкості. І кислота, і її спряжена основа CF3SO− 3, відома як трифлат, протистоїть реакціям окислення/відновлення, тоді як багато сильних кислот, наприклад перхлоратна або нітратна, є окислювачами. Додатково рекомендуючи її використання, трифлієва кислота не сульфонує субстрати, що може бути проблемою для сірчаної кислоти, фторсульфової кислоти та хлорсульфонової кислоти. Нижче наведено прототип сульфування, якому не піддається трифлієва кислота:
Трифлієва кислота випаровується у вологому повітрі та утворює стійкий твердий моногідрат CF3SO3H·H2O, температура плавлення якого 34 °C.
Солеутворення та комплексоутворення
Трифлатний ліганд є лабільним, що відображає його низьку основність. Трифторметансульфонова кислота реагує екзотермічно з карбонатами, гідроксидами та оксидами металів. Прикладом є синтез трифлату міді (II) (Cu(OTf)2).[6]
Хлоридні ліганди можна перетворити на відповідні трифлати:
Це перетворення відбувається у чистому розчині трифлієвої кислоти при 100 °C, з наступним осадженням солі при додаванні ефіру.
Органічна хімія
Трифлієва кислота реагує з ацилгалогенідами з утворенням змішаних трифлатних ангідридів, які є сильними ацилюючими агентами, наприклад, у реакціях Фріделя–Крафтса.
Трифлієва кислота каталізує реакцію ароматичних сполук із сульфоніл хлоридами, ймовірно, також через посередництво змішаного ангідриду сульфонової кислоти.
Трифлієва кислота сприяє іншим реакціям Фріделя-Крафтса, включаючи крекінг алканів і алкілування алкенів, які є дуже важливими для нафтової промисловості. Ці каталізатори, похідні трифлієвої кислоти, дуже ефективні в ізомеризації вуглеводнів з прямим ланцюгом або злегка розгалуженим ланцюгом, що може підвищити октанове число конкретного палива на основі нафти.
Трифлієва кислота реагує екзотермічно зі спиртами з утворенням простих ефірів і олефінів.
Трифлієва кислота є однією з найсильніших кислот. Контакт зі шкірою викликає сильні опіки з уповільненим руйнуванням тканин. При вдиханні вона викликає смертельні спазми, запалення та набряк.[7]
↑Dixon, N. E.; Lawrance, G. A.; Lay, P. A.; Sargeson, A. M.; Taube, H. (1990). Trifluoromethanesulfonates and trifluoromethanesulfonato-O complexes. У Angelici, R. J. (ред.). Reagents for Transition Metal Complex and Organometallic Syntheses. Inorganic Syntheses. Т. 28. с. 70—76. doi:10.1002/9780470132593.ch16. ISBN978-0-470-13259-3.
![{\displaystyle {\ce {C6H6 + H2SO4 ->[{\ce {SO3}}] C6H5(SO3H) + H2O}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/0171ff1338e1974d73935d46ca6110c9ad3f5c27)
![{\displaystyle {\ce {3 CF3SO3H + [Co(NH3)5Cl]Cl2 -> [Co(NH3)5O3SCF3](O3SCF3)2 + 3 HCl}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/16bc6679aa18a720c03cd65ce7033a8da12409f1)
