Trifluorometanesulfonska kiselina, vrlo jaka organska kiselina, CAS 1493-13-6, molekularna formula cf3so3H, bezbojna tekućina, žuta ili žuto-smeđa tekućina s nečistoćama, dima u zraku. Vrlo topiv u vodi; Lako je topiv u polarnim organskim otapalima, poput dimetilformamida, acetonitrila i dimetil sulfona. Međutim, zbog intenzivnog oslobađanja topline tijekom postupka otapanja, može uzrokovati opasnost i nisku toksičnost ako se brzo doda u polarno otapalo. Ima širok raspon upotrebe i jedna je od poznatih super kiselina. Ima jaku korozivnost i higroskopnost, a široko se koristi u medicini, kemijskoj industriji i drugim industrijama. Ima malu dozu, snažnu kiselost i stabilna svojstva. Može zamijeniti tradicionalne anorganske kiseline poput sumporne kiseline i klorovodične kiseline u više navrata i igrati ulogu optimizacije i poboljšanja procesa.
|
Kemijska formula |
Chf3o3s |
|
Točna masa |
150 |
|
Molekularna masa |
150 |
|
m/z |
150 (100.0%), 152 (4.5%), 151 (1.1%) |
|
Elementarna analiza |
C, 8.00; H, 0.67; F, 37.98; O, 31.98; S, 21.36 |
|
|
|
Trifluorometanesulfonska kiselina(TFOH ili TFMSA), s kemijskom formulom CF ∝ SO ∝ H, visoko je kiseli organski spoj s PKA vrijednošću niskom do -14,7, što je daleko prelazeći kiselost tradicionalnih anorganskih kiselina, poput sumporne kiseline i hidroklormične kiseline. Sa svojim jedinstvenim kemijskim svojstvima snažne kiselosti, visoke toplinske stabilnosti, niske nukleofilnosti i izvrsne topljivosti, postala je neophodan "univerzalni katalizator" i "funkcionalni aditiv" u modernoj kemijskoj industriji.
1. referentni reagens za kiseline katalizirane reakcije
Kao supercid, može učinkovito katalizirati različite reakcije ovisne o kiselini, uključujući esterifikaciju, alkilaciju, polimerizaciju, dehidraciju i izomerizaciju. Njegove temeljne prednosti leže u:
Non nukleofilna kataliza: njegova konjugirana baza (trifluorometanesulfonat) nema gotovo nikakvu nukleofilnost, izbjegavajući nuklearne reakcije uzrokovane nukleofilnim napadom u tradicionalnoj katalizi kiseline, značajno poboljšavajući selektivnost i prinos reakcije. Na primjer, u reakciji acilacije Friedel, trimetilsilil ester može katalizirati intramolekularnu ciklizaciju i učinkovito sintetizirati cikličke ketonske spojeve, koji su ključni intermedijari za pripremu fluoksetina lijeka.
Extreme condition adaptability: It can remain stable in high temperature (>200 stupnjeva) ili snažno oksidirajuća okruženja, pogodna za reakcije visokotemperaturne polimerizacije ili sintezu spojeva koji sadrže kisik.
Na primjer, kataliziranje oligomerizacije etilen ketona za proizvodnju polimernih materijala od polimera ima bolju toplinsku otpornost i mehaničku čvrstoću od tradicionalnog polietilena.
Zamjena zelene kemije: može zamijeniti visoko zagađujuće anorganske kiseline (poput sumporne kiseline i hidrofluorne kiseline) i smanjiti emisiju otpadne kiseline. Na primjer, u reakciji alkilacije kataliziranje izobutana i butena za proizvodnju izooktana povećava prinos za 15% i smanjuje troškove obrade otpadne kiseline za 60%.
2. "mostov reagens" organskog fluorskog kemije
TFMSA i njegovi derivati (poput trifluorometanesulfonskog anhidrida i trifluorometanesulfonil-klorida) ključni su reagensi za uvođenje trifluorometil (- CF ∝). Snažna elektronegativnost trifluorometil (χ {=4.0) može značajno promijeniti molekularni polaritet, povećati stabilnost lijeka i propusnost membrane. Tipične aplikacije uključuju:
Sinteza antivirusnih lijekova: U sintezi remdesivira, trifluorometanesulfonski anhidrid koristi se za aktiviranje nukleozidnih intermedijara, postizanje visoko selektivnog uvođenja trifluorometila i povećanje inhibicijske aktivnosti na RNA polimerazi.
Razvoj fluoriranih pesticida: Kao srednji katalizator sinteze za herbicid sulfoxastrobin,trifluorometanesulfonska kiselinaMože skratiti reakcijski put, povećati ukupni prinos sa 45% na 78% i smanjiti troškove proizvodnje.
3. Kamen temeljac konstrukcije supercidnog sustava
TFMSA može formirati superacidne komplekse (poput h [cf ∝ pa ∝ bf ∝]) u kombinaciji s Lewis kiselinama (poput BF ∝, PF ₅), koji su u kiselosti od 10 ⁴ jači od čiste TFMSA. Ova vrsta kompleksa pokazuje izvanredne performanse u sljedećim poljima:
Aktivacija veze ugljikovog ugljika: katalizirajući razbijanje inertnih ugljikovih ugljičnih veza i postizanje strukturnog preuređenja složenih molekula. Na primjer, prinos pretvaranja cikloheksana u benzen porastao je s 5% u tradicionalnim metodama na 35%.
Kiralna kataliza: kombiniranje s kiralnim ligandima za razvoj katalizatora asimetrične sinteze. Na primjer, reakcija diels aldera katalizirala je ytterbium trifluorometanesulfonat (YB (OTF) ∝) ima enantioselektivnost (vrijednost EE) od 99% i ključni je kiralni intermedijar za sintezu lijekova protiv rakara.
1. Nukleozidni antivirusni lijekovi
Igra dvostruku ulogu u analognoj sintezi nukleozida:
Aktivacija glikozidne veze: Kao katalizator potiče kondenzaciju riboze i baza. Na primjer, u sintezi anti -HIV lijeka Zidovudin (AZT) može povećati stopu stvaranja glikozidne veze za 10 puta, istovremeno inhibirajući stvaranje izomera.
Uklanjanje zaštitne skupine: Učinkovito uklanjanje zaštitnih skupina kao što je benziloksikarbonil (CBZ) u blagim uvjetima bez oštećenja osjetilnih skupina. Na primjer, u sintezi Coid-19 lijeka Molnupiravir, prinos katalitičke deprotekcije TFMSA dosegao je 92%, daleko veći od 65% tradicionalnog koraka hidrogenolize.
2. Intermedijar lijekova protiv raka
Reakcija katalizirana od strane TFMSA široko se koristi u sintezi antikancerogenih lijekova:
Friedel zanatske alkilacije: sinizirana je ključni intermedijarni 4-fluorofenilen-N-(2-metoksietil) amin za sintezu gefitiniba. Pod katalizom TFMSA vrijeme reakcije skraćeno je s 24 do 4 sata, a prinos se povećao sa 50% na 85%.
Kondenzacija aldehida: U sintezi imatiniba, TFMSA katalizira kondenzaciju aldehida i ketona u formiranje - hidroksiketone, pružajući ključni precersor za naknadnu izgradnju indolskih prstenova.
3. STEROIDI I MODIFIKACIJE PROTEINSKIH
Sinteza steroida: TFMSA katalizira hidroksilacijsku reakciju steroidnih roditeljskih jezgara, poput pretvorbe progesterona u 17 - hidroksiprogesteron, prinos se povećao sa 30% u tradicionalnim metodama na 75% i regioselektivnost od 99%.
Označavanje proteina: Kao stabilan katalizator u kiselim uvjetima, može se koristiti za specifično cijepanje glikozidnih veza u glikoproteinima, pomažući u analizi mjesta proteinske glikozilacije. Na primjer, u razvoju konjugata lijekova protiv antitijela (ADC), precizna lokalizacija mjesta vezanja može poboljšati ciljanje lijeka.
Znanost o materijalima: Molekularni dizajneri materijala visokih performansi
1. Izmjena polimernih materijala
Silikonsko gumeno umrežavanje: TFMSA katalizira kondenzaciju silanola u tvorbu siloksanskih veza, pojačavajući toplinsku otpornost i mehaničku čvrstoću silikonske gume. Na primjer, u sintezi silikonske gume za zrakoplovne primjene, temperatura toplinske raspadanja silikonske gume koja je umrežena TFMSA katalizom povećana je s 300 stupnjeva na 450 stupnjeva, a vlačna čvrstoća se udvostručuje.
Posebna plastična sinteza: Katalitički polimerizacija cikličkih oligomera za otvaranje prstena za pripremu visokotemperaturnih i korozijskih rezistentnih poliarileterketona (PAEK) i poliimida (PI). Na primjer, u sintezi polieteriteterkona (PEEK) kataliziranog TFMSA, indeks raspodjele molekularne mase (PDI) smanjio se s 2,5 na 1,2, a performanse obrade materijala značajno su poboljšane.
2. Agent za nanomaterijalni predložak
Kao agens za strukturno usmjeravanje može regulirati morfologiju i veličinu nanomaterijala:
Mezoporozni silicijev dioksid: U sintezi mezoporoznih materijala SBA-15, samo-sastavljanje silikata vodi se vodikovim vezanjem, tvoreći šesterokutnu mezoporoznu strukturu s ujednačenom veličinom pora (2-50 nm) i specifičnom površinom od 1000 m ²/g. Prikladan je za nosače za oslobađanje od droga.
Metalni organski okviri (MOF): kataliziranje reakcije koordinacije između liganda i metalnih iona. Na primjer, u sintezi ZIF-8,trifluorometanesulfonska kiselinaMože skratiti vrijeme kristalizacije sa 72 do 6 sati i poboljšati kristalnu čistoću na 99%.
Polje energetske tehnologije: 'kemijski akcelerator' za zelenu energiju
1. Elektrolit za litij-ionske baterije
Elektrolit visokog napona: litij trifluorometanesulfonat (liotf) kao aditiv može poboljšati stabilnost elektrolita pri visokim naponima iznad 4,5 V. Na primjer, u katodnom materijalu litij kobalt oksid (Licoo ₂), dodavanje 5% liotf elektrolita može povećati stopu zadržavanja kapaciteta sa 70% na 85% nakon 500 ciklusa baterije.
Regulacija sučelja elektrolita u čvrstom stanju (SEI): trifluorometanski sulfonat sudjeluje u stvaranju SEI filma, inhibirajući raspadanje elektrolita. Na primjer, u negativnim elektrodama na bazi silicija, sadržaj fluora u SEI filmu kataliziran LIOTF-om povećava se za 30%, a prva učinkovitost baterije povećava se sa 75%na 88%.
2. Katalizator gorivnih ćelija
Membrana razmjene protona (PEM): smola perfluorosulfonske kiseline modificirana s TFMSA (kao što je Nafion) ima 50% povećanje protonske vodljivosti i može održavati učinkovitu provođenje pri niskim temperaturama (-20 stupnjeva), što je čini prikladnim za u stanicama gorivnih vozila.
Reakcija redukcije kisika (ORR) Katalizator: Platinum ugljik (Pt/C) katalizator potpomognut TFMSA, pri čemu je veličina čestica platine smanjena s 5 nm na 2 nm, katalitička aktivnost se povećala trostruko, a gustoća snage gorivnih ćelija dosegla je 1,2 w/cm ².
1. Katalizator za obradu ispušnih plinova
Vapljivi organski spojevi (VOC) oksidacija: katalizator manganovog oksida modificiran s TFMSA može u potpunosti oksidirati toluen u Co ₂ i H ₂ O pri 150 stupnjeva, s brzinom reakcije 10 puta brže od tradicionalnih katalizatora.
Smanjenje dušičnih oksida (NOX): trifluorometanski sulfonat potiče stvaranje aktivnih vrsta kisika na površini katalizatora bakra. U uvjetima bogatim kisikom, učinkovitost pretvaranja NOX u N ₂ doseže 90%, što ga čini prikladnim za liječenje dizelskog ispušnih plinova.
2. Adsorbens za pročišćavanje otpadnih voda
Adsorpcija iona teških metala: Mezoporozni ugljični materijal funkcioniran s TFMSA ima adsorpcijske kapacitete od 200 mg/g i 150 mg/g za PB ² ⁺ i CD ² ⁺, respektivno. Može djelovati učinkovito u kiselim uvjetima (pH =2) i pogodan je za pročišćavanje otpadnih voda.
Degradacija organske zagađivača: Fotokatalitička reakcija Fentona katalizirana od strane TFMSA može u potpunosti razgraditi boje poput rodamina B pod vidljivom svjetlom, s brzinom reakcije 5 puta brže od tradicionalne metode Fenton i bez stvaranja mulja željeznog mulja.
1. Kvantni računalni materijali
Kao supercid, može se koristiti za pripremu topoloških izolatora (poput bi ₂ se ∝) i dvodimenzionalnih materijala (poput grafen oksida), a njegova sposobnost kontrole površinskog stanja pruža nove ideje za kvantni bit dizajn.
2. Biološke sonde za snimanje
Fluorescentne boje modificirane s TFMSA (poput Cy7 OTF) imaju trostruko povećanje fotostabilnosti i mogu postići snimanje stanične membrane kroz hidrofobnost trifluorometil, što ih čini prikladnim za ranu dijagnozu tumora.
3. Regulatori rasta poljoprivrednih biljaka
Kao regulator rasta biljaka, može promicati razvoj korijena i fotosintetsku učinkovitost. Na primjer, u uzgoju riže, folijarno prskanje s 0,1% TFMSA otopinom može povećati prinos za 15% i značajno poboljšati otpornost na smještaj.
Kao univerzalni alat u području kemije, njegova je primjena prožimala svaki kutak moderne tehnologije. Od osnovne katalize reakcije do vrhunskog dizajna materijala, od farmaceutske sinteze do upravljanja okolišem, jedinstveni kemijski jezik piše poglavlje interdisciplinarne inovacije.
Trifluorometanesulfonska kiselinaPrvi su put pripremili Haszeldine i Kidd 1954. na sljedeće načine:
Industrijska priprema je kroz elektrokemijsku fluorinaciju (ECF) metansulfonske kiseline:
Ch3TAKO3H + 4 hf → cf3TAKO2F + H2O + 1.5H2
Reakcijski proizvod CF3SO2F hidrolizira se kako bi se dobila trifluorometanesulfonatni ion. Pored toga, priprema toga može koristiti i trifluorometil za liječenje sulfonil klorida, koji se dobiva iz reakcijskog produkta kroz sljedeću hidrolizu:
Cf3Scl + 2 cl2 + 2H2O → CF3TAKO2Oh + 4 hcl
Sirovi proizvod pripremljen gornjim metodama može se pročistiti destilacijom u trifluorometil sulfonijski anhidrid.
TFMSA je jaka organska kiselina koja se obično koristi u laboratoriju. Može se koristiti za pripremu trifluorometanesulfonskog anhidrida i raznih IT derivata. Također je učinkovit katalizator za oligomerizaciju i polimerizaciju olefina i etera.
U prisutnosti prekomjernog fosfora pentoksida ili vinil ketona, može proći reakciju dehidracije kako bi se stvorio trifluorometanesulfonska anhidrida.
Jedna je od najjačih organskih kiselina. Zbog visoke termodinamičke stabilnosti IT -a i njegove konjugirane baze (trifluorometanesulfonat), nije osjetljiv na opće redoks reakcije. Stoga se može koristiti u mnogim reakcijama kataliziranim kiselinama. Zbog snažnog svojstva doniranja protona, može se koristiti za kataliziranje nekih reakcija ciklizacije u odnosu na diels koje je teško pojaviti se u normalnim uvjetima.
Trifluorometanesulfonska kiselinatakođer je snažna Lewisova kiselina, a odgovarajuća trifluorometanesulfonilna skupina ima snažna svojstva apsorpcije elektrona. Kada se kombinira s acilacijskim reagensom, stvara aktiviranu acilacijsku intermedijar, što je lako katalizirati reakciju acilacije Friedel-Crafts. Na primjer, trimetilsilil trifluorometanesulfonat može katalizirati reakciju acilacije Friedel-Crafts unutar molekule kako bi formirao cikličke ketone.
PKA je -14,7 (± 2,0), koji pripada organskoj super kiselini, a njegova kiselost je više od 100% sumporne kiseline.
Ima jaku kiselost i reducibilnost. Općenito se koristi kao reagens organske sinteze.
Kada su snažne Lewisove kiseline poput boron trifluorida (bf3), fosforus pentafluorid i arsenski pentafluorid su otopljeni, kiselost postaje jača zbog stvaranja stabilnih složenih kiselina: h [cf3TAKO3Bf3], H [cf3TAKO3Pf5], H [cf3TAKO3Asf5].
Dim u zraku, jer ima snažnu apsorpciju vode i lako je reagirati s vlagom u zraku kako bi se stvorio stabilan monohidrat3TAKO3H · H2O, s talištem od 34 stupnja. Izuzetno je topiv u vodi koja oslobađa puno topline.
Točka topljenja - 40 stupanj C, točka ključanja 162 stupnja C (lit.), gustoća 1,696 g/ml pri 25 stupnjeva C (lit.), gustoća pare 5.2 (vs zrak), parni tlak 8 mm Hg (25 stupnjeva c), ne -dihnuti indeks N20/d 1.327, RTCS, RTCS, RTCS, RTCS, RTCS, RTCS, RTCS, RTCS Ispod {+30 Stupanj C, topljivost u H, koeficijent kiselosti (PKA) - 14 (pri 25 stupnjeva), formira tekućinu za pucanje, specifična gravitacija 1.696, boja blago smeđa, pH vrijednost<1 (H2O), Water solubility SOLUBLE, Sensitivity
Popularni tagovi: Trifluorometanesulfonska kiselina CAS 1493-13-6, dobavljači, proizvođači, tvornica, veleprodaja, kupovina, cijena, skupno, na prodaju