حمض التريفليك

📅 آخر تحديث: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 3 صور
الموسوعة الحرة
حمض ثلاثي فلورو ميثان سلفونيك

حمض التريفليك ، وهو الاسم المختصر لحمض ثلاثي فلورو ميثان سلفونيك ، ويُرمز له اختصارًا بـ TFMS أو TFSA أو HOTf أو TfOH ، هو حمض سلفونيك صيغته الكيميائية CF₃SO₃H. يُعدّ من أقوى الأحماض المعروفة . يُستخدم حمض التريفليك بشكل أساسي في الأبحاث كعامل حفاز في تفاعلات الأسترة . [ 2 ] [ 3 ] وهو سائل ماص للرطوبة ، عديم اللون، قليل اللزوجة، قابل للذوبان في المذيبات القطبية . كما أنه النظير ثلاثي الفلورة لحمض ثلاثي كلورو ميثان سلفونيك .

توليف

يتم إنتاج حمض ثلاثي فلورو ميثان سلفونيك صناعياً عن طريق الفلورة الكهروكيميائية (ECF) لحمض ميثان سلفونيك إلى فلوريد ثلاثي فلورو ميثان سلفونيك:

CH₃SO₃H + 4HF → CF₃SO₂F + H₂O + 3H₂​​​

يُحلل فلوريد الأسيل مائيًا ، ويُسخن ملح التريفلات الناتج في حمض الكبريتيك، مما يؤدي إلى تقطير حمض التريفلات. [ 2 ] بدلاً من ذلك، ينتج حمض التريفلوورو ميثان سلفونيك عن طريق أكسدة كلوريد التريفلوورو ميثيل سلفينيل: [ 4 ]

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

يتم تنقية حمض التريفليك عن طريق التقطير من أنهيدريد التريفليك . [ 3 ]

تاريخي

تم تصنيع حمض ثلاثي فلورو ميثان سلفونيك لأول مرة في عام 1954 بواسطة هازلدين وكيد من خلال التفاعل التالي: [ 5 ]

ردود الفعل

كحمض

في المختبر، يُعد حمض التريفليك مفيدًا في تفاعلات البروتنة لأن قاعدته المرافقة غير محبة للنواة. كما يُستخدم كمعاير حمضي في معايرة الأحماض والقواعد غير المائية لأنه يتصرف كحمض قوي في العديد من المذيبات (مثل الأسيتونيتريل وحمض الأسيتيك ) حيث تكون الأحماض المعدنية الشائعة (مثل حمض الهيدروكلوريك أو حمض الكبريتيك ) متوسطة القوة فقط.

مع K a =5 × 10 14 ، pK a =يُصنف حمض التريفليك (−14.7 ± 2.0 ، [ 1 ]) ضمن الأحماض الفائقة . ويعود الفضل في العديد من خصائصه المفيدة إلى استقراره الحراري والكيميائي العالي. يقاوم كل من الحمض وقاعدته المرافقة CF3SO3 ، المعروفة باسم التريفلات ، تفاعلات الأكسدة والاختزال ، على عكس العديد من الأحماض القوية الأخرى المؤكسدة، مثل حمض البيركلوريك أو حمض النيتريك . ومما يُعزز استخدامه أيضًا، أن حمض التريفليك لا يُجري عملية السلفنة على المواد المتفاعلة، وهو ما قد يُشكل مشكلة مع حمض الكبريتيك ، وحمض الفلوروسلفوريك ، وحمض الكلوروسلفونيك . فيما يلي مثال نموذجي لعملية السلفنة، والتي لا يخضع لها حمض التريفليك:

C₆H₆ + H₂SO₄ → C₆H₅ ( SO₃H ) + H₂O في SO₃​​​ ​​​​

يتصاعد حمض التريفليك في الهواء الرطب ويشكل مادة صلبة أحادية الهيدرات مستقرة، CF3SO3H · H2O ، درجة انصهارها 34 درجة مئوية. يمكن تقطير كل من الهيدرات والحمض مع خماسي أكسيد الفوسفور ، مما ينتج عنه أنهيدريد التريفليك . [ 6 ] 

تكوين الملح والمعقد

في مركباته التناسقية، يكون الليجاند ثلاثي الفلوروميثان سلفونيك غير مستقر، مما يعكس قاعديته المنخفضة. يتفاعل حمض ثلاثي فلورو ميثان سلفونيك طاردًا للحرارة مع كربونات وهيدروكسيدات وأكاسيد المعادن . ومن الأمثلة على ذلك تركيب Cu(OTf) ₂ . [ 7 ]

Cu 2 CO 3 (OH) 2 + 4 CF 3 SO 3 H → 2 Cu(O 3 SCF 3 ) 2 + 3 H 2 O + CO 2

يمكن تحويل روابط الكلوريد إلى التريفلات المقابلة:

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

يتم إجراء هذا التحويل في HOTf النقي عند 100  درجة مئوية، يليه ترسيب الملح عند إضافة الإيثر.

الكيمياء العضوية

يتفاعل حمض التريفليك مع هاليدات الأسيل لإنتاج أنهيدريدات التريفلات المختلطة، وهي عوامل أسيلة قوية، على سبيل المثال في تفاعلات فريدل-كرافتس .

CH 3 C(O)Cl + CF3 SO 3 H → CH 3 C(O)OSO 2 CF 3 + حمض الهيدروكلوريك
CH₃C ( O ) OSO₂CF₃ + C₆H₆ → CH₃C ( O ) C₆H₅ + CF₃SO₃H​​​​​​

يحفز حمض التريفليك تفاعل المركبات العطرية مع كلوريدات السلفونيل، وربما أيضًا من خلال وسيطة أنهيدريد مختلط لحمض السلفونيك.

يحفز حمض التريفليك تفاعلات أخرى شبيهة بتفاعلات فريدل-كرافتس، بما في ذلك تكسير الألكانات وألكلة الألكينات، وهي تفاعلات بالغة الأهمية في صناعة البترول. وتُعدّ مشتقات حمض التريفليك هذه محفزات فعّالة للغاية في تحويل الهيدروكربونات ذات السلسلة المستقيمة أو المتفرعة قليلاً إلى متصاوغات، مما يُسهم في رفع رقم الأوكتان لأنواع معينة من الوقود البترولي.

يتفاعل حمض التريفليك بشكل طارد للحرارة مع الكحولات لإنتاج الإيثرات والأوليفينات.

تفاعل تكثيف حمض التريفليك
تفاعل تكثيف حمض التريفليك

يؤدي التجفيف إلى تكوين أنهيدريد الحمض ، أنهيدريد ثلاثي فلورو ميثان سلفونيك ، (CF 3 SO 2 ) 2 O.

أمان

حمض التريفليك من أقوى الأحماض. يسبب ملامسته للجلد حروقاً شديدة مع تلف الأنسجة المتأخر. وعند استنشاقه، يسبب تشنجات والتهاباً ووذمة قاتلة . [ 8 ]

ومثل حمض الكبريتيك، يجب إضافة حمض التريفليك ببطء إلى المذيبات القطبية لمنع الهروب الحراري .

مراجع

  1. 1 2 ترومال، أ.؛ ليبينغ، ل.؛ كاليوراند، إ.؛ كوبل، إ.أ.؛ ليتو، إ. (2016). "حموضة الأحماض القوية في الماء وثنائي ميثيل سلفوكسيد". مجلة الكيمياء الفيزيائية أ . 120 (20): 3663-3669 . Bibcode : 2016JPCA..120.3663T . doi : 10.1021/ acs.jpca.6b02253 . PMID 27115918. S2CID 29697201 .  
  2. 1 2 هاولز، آر دي؛ ماك كاون، جيه دي (1977). "حمض ثلاثي فلورو ميثان سلفونيك ومشتقاته". المراجعات الكيميائية . 77 (1): 69-92 . doi : 10.1021/cr60305a005 .
  3. 1 2 سوبرامانيان، إل آر؛ مارتينيز، إيه جي؛ هاناك، إم؛ براكاش، جي كي إس؛ هو، جيه. (2006). "حمض ثلاثي فلورو ميثان سلفونيك". موسوعة الكواشف للتخليق العضوي . جون وايلي وأولاده. doi : 10.1002/047084289X.rt246.pub2 . ISBN 0-471-93623-5.
  4. ↑ سيجموند، ج.؛ شويرتفغر، و.؛ فيرينغ، أ.؛ سمارت، ب.؛ بير، ف.؛ فوغل، هـ.؛ مكوسيك، ب. (2000). "مركبات الفلور العضوية". موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . جون وايلي وأولاده. doi : 10.1002/14356007.a11_349 . ISBN 3527306730.
  5. ↑ هازلدين، آر إن؛ كيد، جيه إم (1954). "مشتقات بيرفلورو ألكيل للكبريت. الجزء الأول: حمض ثلاثي فلورو ميثان سلفونيك". مجلة الجمعية الكيميائية . 1954 : 4228-4232 . doi : 10.1039/JR9540004228 .
  6. ↑ غرامستاد، ت.؛ هازلدين، ر.ن. (1957). "806. مشتقات بيرفلورو ألكيل الكبريت. الجزء السابع. ألكيل ثلاثي فلورو ميثان سلفونات كعوامل ألكلة، وأنهيدريد ثلاثي فلورو ميثان سلفونيك كمحفز للأسترة، وبعض تفاعلات حمض ثلاثي فلورو ميثان سلفونيك". مجلة الجمعية الكيميائية (مستأنفة) : 4069. doi : 10.1039/JR9570004069 .
  7. ↑ ديكسون، نبراسكا؛ لورانس، جورجيا؛ لاي، بنسلفانيا؛ سارجيسون، أريزونا؛ تاوب، هـ. (1990). "مركبات ثلاثي فلورو ميثان سلفونات ومركبات ثلاثي فلورو ميثان سلفوناتو- O ". في أنجيليسي، ر. ج. (محرر). كواشف لتخليق معقدات الفلزات الانتقالية والمركبات العضوية الفلزية . التخليق غير العضوي. المجلد 28. الصفحات 70-76 . doi : 10.1002/9780470132593.ch16 . ISBN   978-0-470-13259-3.
  8. ↑ "صحيفة بيانات سلامة المواد لحمض ثلاثي فلورو ميثان سلفونيك" . ChemCAS.