1493-13-6 / ?三氟甲磺酸的合成方法

三氟甲磺酸（ 縮寫TFMS,TFSA,HOTf或TfOH），是一種很強(qiáng)的有機(jī)酸，分子式為CF3SO3H。它在研究酯化反應(yīng)時(shí)被用于作催化劑。

性質(zhì)

三氟甲磺酸常溫下是一種有吸水性的無色液體。它溶于極性溶劑 ，如二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、乙腈和二甲基砜。但由于接觸時(shí)反應(yīng)會劇烈放熱，將它加入極性溶劑中可能造成危險(xiǎn)。 三氟甲磺酸是一種超強(qiáng)酸Ka= 1 ×1012(pKa ~ ?12) 。由于它的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性很強(qiáng)，它和它的共軛堿都有較多的用途。 CF3SO?3, 三氟甲磺酸根，能夠抵抗氧化還原反應(yīng)的發(fā)生，這和很多同時(shí)具有強(qiáng)氧化性的強(qiáng)酸形成了鮮明的對比，如高氯酸、硫酸、硝酸。它也不容易讓其他物質(zhì)磺化，因此無需和在使用硫酸、氟代硫酸和氯磺酸時(shí)一樣擔(dān)心這個(gè)反應(yīng)的發(fā)生。（以下是一個(gè)三氟甲磺酸“不發(fā)生”的磺化反應(yīng)：）

C6H6+ H2SO4→ C6H5(SO3H) + H2O

三氟甲磺酸在濕潤的空氣中發(fā)煙，其能形成穩(wěn)定的一水合固體, CF3SO3H·H2O,其熔點(diǎn)為34 °C。

合成方法

三氟甲磺酸首次于1954年由Haszeldine和Kidd以如下途徑制得:

三氟甲磺酸的工業(yè)制備是通過甲磺酸的電化學(xué)氟化(ECF):

CH3SO3H + 4 HF → CF3SO2F + H2O + 1.5 H2

反應(yīng)產(chǎn)物CF3SO2F通過水解,得到三氟甲磺酸根離子。 另外, 制備三氟甲磺酸也可使用三氟甲基處理磺酰氯，由該反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過如下的水解得到:

CF3SCl + 2 Cl2+ 2 H2O → CF3SO2OH + 4 HCl

以上途徑制得的粗品可經(jīng)蒸餾變?yōu)槿谆撬狒鴮?shí)現(xiàn)純化。

用途

在實(shí)驗(yàn)室中, 三氟甲磺酸是有用的質(zhì)子化試劑，部分原因是因?yàn)槠涔曹棄A不是親核試劑。它常被采用為在非水溶液滴定所使用的酸（因?yàn)樗谝译妫宜岬榷喾N溶質(zhì)中都能表現(xiàn)出可觀的酸性且往往強(qiáng)于無機(jī)酸HCl或H2SO4)。

安全警示

三氟甲磺酸是已知的最強(qiáng)酸之一，任何時(shí)候都應(yīng)當(dāng)謹(jǐn)慎地處理該物質(zhì)。如不慎接觸眼睛，它會造成從燒傷甚至到失明不等的嚴(yán)重傷害。如接觸皮膚，三氟甲磺酸會造成皮膚燒傷和長期的組織損傷。如少量CF3SO3H·H2O被吸入肺部，它將造成痙攣，炎癥和水腫。