Трифторметансульфоновая кислота (TfOH) CAS №: 1493-13-6
Трифторметансульфоновая кислота (обычно известная как трифликовая кислота, TfOH, CAS 1493-13-6) представляет собой бесцветную или слегка коричневую дымящуюся жидкость, признанную одной из сильнейших доступных одноосновных органических кислот с pKa около -14,7. Она смешивается с водой и полярными органическими растворителями, хотя растворение является сильно экзотермическим и требует осторожного обращения из-за её коррозионной и гигроскопичной природы. В отличие от серной или азотной кислот, трифликовая кислота ценится в органическом синтезе за её термическую стабильность и неокисляющие свойства, а её сопряжённое основание (трифлат) является слабо нуклеофильным. Она служит чрезвычайно мощным кислотным катализатором для реакций, включая ацилирование по Фриделю-Крафтсу, катионную полимеризацию и гликозилирование, а также используется в электронной промышленности как компонент электролита и как ключевой прекурсор для синтеза трифлатных производных и ионных жидкостей
1. Обзор
Трифторметансульфоновая кислота является одной из сильнейших органических кислот (pKa ≈ -14). Она представляет собой бесцветную или бледно-желтую дымящуюся жидкость. В отличие от традиционных суперкислот, она термически стабильна и не обладает окислительными свойствами. Широко используется в катализе, электролитах для аккумуляторов и фармацевтическом синтезе благодаря высокой кислотности и отличной растворимости в органических растворителях.
2. Ключевые особенности
Сверхсильная кислотность: примерно в 1000 раз сильнее серной кислоты (H₂SO₄).
Неокисляющая: в отличие от серной или азотной кислоты, не вызывает нежелательных побочных реакций.
Высокая термическая стабильность: стабильна до ~300 °C.
Хорошая растворимость: смешивается с водой и полярными органическими растворителями (ацетонитрил, ДХМ, ДМФ).
Низкая нуклеофильность: сопряженное основание (CF₃SO₃⁻, трифлат) слабо координируется, что идеально подходит для реакций с участием карбокатионов.3. Ключевые характеристики с пояснением
| Параметр | Типичное значение | Пояснение |
|---|---|---|
| Появление | Бесцветная или бледно-желтая жидкость | Потемнение указывает на разложение или примеси. |
| Анализ (чистота) | ≥98,0% – ≥99,5% | Высокая чистота необходима для чувствительного синтеза и электроники. |
| Молекулярный вес | 150,08 г/моль | Необходимо для молярных расчетов. |
| Температура кипения | 162°C (при 760 мм рт. ст.) | Возможна перегонка при нормальном давлении. |
| Температура плавления | -40°C | Остается жидким при низких температурах. |
| Содержание воды (по К. Фишеру) | ≤0,1% – ≤0,05% | Критически важно для реакций, чувствительных к влаге (электроника/OLED). |
| Сульфат (SO₄²⁻) | ≤0,05% | Высокое содержание сульфата может отравлять катализаторы в последующих реакциях. |
| Плотность | 1,696 г/мл (20°C) | Тяжелее воды. |
| pKa | ≈ -14 | Экстремальная кислотность; протонирует почти все органические функциональные группы. |
4. Приложения
| Область применения | Конкретные области применения |
|---|---|
| Органический синтез | Протонирование инертных субстратов (алканы, кетоны); ацилирование/алкилирование по Фриделю-Крафтсу; перегруппировка Бекмана. |
| Химия полимеров | Инициатор катионной полимеризации (например, полиизобутилен, полиоксиметилен). |
| Фармацевтические препараты | Защитная групповая химия; синтез активных фармацевтических ингредиентов (АФИ). |
| Электролиты для аккумуляторов | Компонент литий-ионных аккумуляторов (LiTFSI) и суперконденсаторов. |
| Электроника | Фоторезист для производства полупроводников (OLED, ИС). |
| Нефтехимия | Алкилирующий катализатор для производства высокооктанового бензина. |
5. Сравнение марок
| Оценка | Чистота | Содержание воды | Типичное использование |
|---|---|---|---|
| Промышленный сорт | ≥98,0% | ≤0,2% | Нефтехимическое алкилирование, массовый синтез. |
| Лабораторный / Реактивный класс | ≥99,0% | ≤0,1% | Общие НИОКР, фармацевтические промежуточные продукты. |
| Высокая чистота / Электронный класс | ≥99,5% | ≤0,02% | Фоторезисты для OLED, ИС, электролиты для Li-аккумуляторов. |
6. Руководство по покупке
Выберите сорт по применению:
Массовое алкилирование / промышленный катализ → Промышленный класс (≥98%).
Фармацевтический / тонкий химический синтез → Реактивный класс (≥99%, низкое содержание сульфатов).
Электроника / аккумуляторные применения → Электронный сорт (≥99,5%, <0,02% H₂O).
Упаковка и обращение:
Сильно коррозионно-активен – требует контейнеров из ПТФЭ или стекла с покрытием.
Избегайте контакта с металлом – вызывает коррозию нержавеющей стали (используйте Хастеллой, ПТФЭ или стекло).
Дымящаяся жидкость – работайте в инертной атмосфере (N₂/Ar) в вытяжном шкафу.
Условия хранения:
Храните в контейнерах из ПТФЭ, стекла или Хастеллоя (без металлических крышек).
Плотно закрывайте, избегайте контакта с влагой и основаниями.
Допустима комнатная температура; охлаждение не требуется.
Проверка безопасности:
Запросите сертификат анализа, подтверждающий чистоту, содержание воды и уровень сульфатов.
Убедитесь, что поставщик предоставляет подробный паспорт безопасности с инструкциями по обращению с коррозионными веществами.
7. Часто задаваемые вопросы
В: Почему трифликовая кислота сильнее серной кислоты?
О: Ион трифлата (CF₃SO₃⁻) чрезвычайно стабилен благодаря сильному электроноакцепторному эффекту группы -CF₃ и резонансной делокализации. Это стабилизирует сопряженное основание, делая кислоту гораздо сильнее.
В: Какие материалы совместимы с трифликовой кислотой?
О: Совместимые: ПТФЭ (тефлон), ПФА, стекло (боросиликатное), стеклоэмалированная сталь, Хастеллой C-276, тантал.
Несовместимо: углеродистая сталь, нержавеющая сталь (304/316), алюминий, большинство пластиков (ПЭ, ПП, ПВХ).
Вопрос: Опасна ли трифторметансульфоновая кислота?
A: Да, сильно коррозионно. GHS: H290 (Коррозионно для металлов), H302 (Вредно при проглатывании), H314 (Тяжёлые ожоги кожи/повреждение глаз). Всегда используйте полные СИЗ (кислотостойкие перчатки, защитный экран, лабораторный халат) в вытяжном шкафу.
В: Чем трифликовая кислота отличается от метансульфоновой кислоты (МСК)?
A: Трифликовая кислота (CF₃SO₃H) примерно в 1000 раз сильнее МСК (CH₃SO₃H) из-за замещения фтором. МСК гораздо слабее (pKa ≈ -2) и менее коррозионна.
В: Можно ли разбавлять трифликовую кислоту водой?
A: Да, но всегда медленно добавляйте кислоту в воду с охлаждением – выделяется сильное тепло (экзотермическая реакция). Никогда не добавляйте воду в концентрированную кислоту. Разбавленные растворы остаются сильно кислыми.
В: Как утилизировать трифликовую кислоту?
A: Осторожно нейтрализуйте бикарбонатом натрия или гидроксидом натрия (под вытяжным шкафом, с охлаждением), затем утилизируйте как коррозионные водные отходы. Никогда не сливайте концентрированную кислоту в раковину.
8. Доставка, сертификация и обслуживание
Упаковка: флаконы с PTFE-покрытием 100 г, 500 г, 1 кг; бочки 25 кг, 200 кг (Hastelloy/PTFE-футеровка).
Срок поставки: товары со склада — 3–5 рабочих дней; индивидуальная упаковка — 2–3 недели.
Документация: CoA (чистота, содержание воды, сульфаты), MSDS, TDS.
Сертификаты: ISO 9001; электронный класс соответствует стандартам SEMI.
Ограничения по доставке: класс 8 (коррозионное вещество) – UN 3265. Требуется документация на опасные материалы.
| Химические свойства трифторметансульфоновой кислоты |
| Температура плавления | -40 °C |
| Температура кипения | 162 °C (лит.) |
| плотность | 1,696 г/мл при 25 °C (лит.) |
| плотность пара | 5,2 (по сравнению с воздухом) |
| паровое давление | 8 мм рт. ст. (25 °C) |
| показатель преломления | н
|
| RTECS | PB2771000 |
| Фп | Никаких. |
| Температура хранения. | Хранить при температуре выше +30°C. |
| растворимость | Смешивается с H<sub>2</sub>O |
| pKa | -14(при 25°C) |
| форма | Дымящаяся жидкость |
| Удельный вес | 1.696 |
| цвет | слегка коричневый |
| PH | <1 (H2O) |
| Растворимость в воде | Растворимый |
| Чувствительный | Гигроскопичный |
| Мерк | 14,9676 |
| BRN | 1812100 |
| Стабильность: | Стабильно. Несовместимо с кислотами, щелочами, металлами. |
| ИнЧИ | 1S/CHF3O3S/c2-1(3,4)8(5,6)7/h(H,5,6,7) |
| ИнЧИКей | ITMCEJHCFYSIIV-UHFFFAOYSA-N |
| УЛЫБКИ | OS(=O)(=O)C(F)(F)F |
| LogP | 0,3 при 25°C |
| Справочник по базе данных CAS | 1493-13-6(Справочник CAS) |
| Химический справочник НИСТ | CF3SO3H(1493-13-6) |
| Система регистрации веществ EPA | Метансульфоновая кислота, трифтор- (1493-13-6) |
| Информация о безопасности |
| Коды опасностей | С |
| Заявления о рисках | 21/22-35-10 |
| Заявления о безопасности | 26-36/37/39-45 |
| РИДАДР | UN 3265 8/PG 2 |
| ВГК Германия | 2 |
| F | 3-10 |
| Примечание о возможных опасностях | Коррозионно/Гигроскопично |
| ТСКА | TSCA внесена в список |
| Класс опасности | 8 |
| PackingGroup | II |
| Тарифный код HS | 29049020 |
| Класс хранилища | 8А – Горючие коррозионно-опасные материалы |
| Классификации опасностей | Острый токсикоз. 4 Оральный Мет. Корр. 1 Кожа Корр. 1Б СТОТ ЮВ 3 |
| Токсичность | LD50 перорально у кроликов: 1605 мг/кг LD50 дермально у крыс > 2000 мг/кг |
