حمض ثلاثي فلوروميثانسولفونيك، حمض عضوي قوي للغاية ، CAS 1493-13-6 ، الصيغة الجزيئية CF3SO3H ، السائل عديمة اللون ، السائل الأصفر أو الأصفر بني مع الشوائب ، يدخن في الهواء. قابل للذوبان جدا في الماء. إنه قابل للذوبان بسهولة في المذيبات العضوية القطبية ، مثل ثنائي ميثيل فورفورميد ، أسيتونيتريل وسلفون ثنائي ميثيل. ومع ذلك ، نظرًا لإطلاق الحرارة المكثف أثناء عملية الذوبان ، فقد يتسبب ذلك في خطر وسمية منخفضة إذا تمت إضافتها بسرعة إلى المذيب القطبي. لديها مجموعة واسعة من الاستخدامات وهي واحدة من الأحماض الفائقة المعروفة. لديها تآكل قوي ومستطهر ، ويستخدم على نطاق واسع في الطب والصناعة الكيميائية وغيرها من الصناعات. لديها جرعة صغيرة ، حموضة قوية وخصائص مستقرة. يمكن أن تحل محل الأحماض غير العضوية التقليدية مثل حمض الكبريتيك وحمض الهيدروكلوريك في العديد من المناسبات ، وتلعب دور تحسين العملية وتحسينها.
|
صيغة كيميائية |
CHF3O3s |
|
كتلة دقيقة |
150 |
|
الوزن الجزيئي |
150 |
|
m/z |
150 (100.0%), 152 (4.5%), 151 (1.1%) |
|
تحليل عنصري |
C, 8.00; H, 0.67; F, 37.98; O, 31.98; S, 21.36 |
|
|
|
حمض ثلاثي فلوروميثانسولفونيك(TFOH أو TFMSA) ، مع الصيغة الكيميائية CF ∝ So ∝ H ، هي مركب عضوي شديد الحماس مع قيمة PKA منخفضة تصل إلى -14.7 ، يتجاوز بكثير حموضة الأحماض غير العضوية التقليدية مثل حمض الكبريتيك وحمض الهيدروكلوريك. بفضل خصائصه الكيميائية الفريدة من الحموضة القوية ، والاستقرار الحراري العالي ، وانخفاض النواة ، والذوبان الممتاز ، فقد أصبح "محفزًا عالميًا" لا غنى عنه و "مضاف وظيفي" في الصناعة الكيميائية الحديثة.
1.
باعتبارها superacid ، يمكن أن تحفز بشكل فعال التفاعلات المعتمدة على الحمض ، بما في ذلك الاستيعاب ، الألكلة ، البلمرة ، الجفاف ، والتيزومر. تكمن مزاياها الأساسية في:
الحفز غير النووي: لا يوجد قاعدته المتقاربة (ثلاثي فلوروميثانسولفونات) لا يوجد أي شيء تقريبًا ، وتجنب التفاعلات الجانبية الناتجة عن نوبة النواة في التحفيز التقليدي للحمض ، وتحسين انتقائية التفاعل والعائد بشكل كبير. على سبيل المثال ، في تفاعل فريدل الحرف ، يمكن أن يحفز استر تريميثيل سيليل ركوب الدراجات الجزيئية وتوليف مركبات الكيتون الدورية بكفاءة ، والتي هي وسيطة أساسية لإعداد فلوكستين الدواء المضاد للاكتئاب.
Extreme condition adaptability: It can remain stable in high temperature (>200 درجة) أو بيئات مؤكسدة بقوة ، مناسبة لتفاعلات البلمرة عالية الحرارة أو تخليق المركبات التي تحتوي على الأكسجين.
على سبيل المثال ، يتمثل تحفيز قلة القلة في الكيتون الإيثيلين لإنتاج مواد بوليمر البوليتايد ، له مقاومة حرارة أفضل وقوة ميكانيكية من البولي إيثيلين التقليدية.
استبدال الكيمياء الخضراء: يمكن أن تحل محل الأحماض غير العضوية عالية الملوثات (مثل حمض الكبريتيك وحمض الهيدروفلوريك) وتقليل انبعاثات حمض النفايات. على سبيل المثال ، في تفاعل الألكلة ، يزيد تحفيز Isobutane و Butene لإنتاج الإيزوكتان من العائد بنسبة 15 ٪ ويقلل من تكلفة معالجة حمض النفايات بنسبة 60 ٪.
2. "كاشف الجسر" من كيمياء الفلور العضوي
تعد TFMSA ومشتقاتها (مثل أنهيدريد ثلاثي فلوروميثانسولفونيك وكلوريد ثلاثي فلوروميثانسولفونيل) كواشف رئيسية لإدخال ثلاثي فلورومي ميثيل (- CF ∝). يمكن أن يغير الكهربية القوية من trifluoromethyl (χ =4.0) بشكل كبير الاستقطاب الجزيئي ، ويعزز استقرار الدواء ونفاذية الغشاء. تتضمن التطبيقات النموذجية:
تخليق الأدوية المضادة للفيروسات: في تخليق remdesivir ، يستخدم أنهيدريد ثلاثي فلوروميثانسلفونيك لتفعيل الوسيطات النوكليوسيد ، وتحقيق إدخال انتقائي للغاية للترايفلوروميثيل ، وزيادة النشاط المثبط للعقاقير على بوليرز فيروس الحمض النووي الريبي.
تطور المبيدات الحشرية المفلورة: كحافز توليف وسيط لسيارة سلفوكستوبين مبيدات الأعشاب ،حمض ثلاثي فلوروميثانسولفونيكيمكن أن تقصر مسار التفاعل ، وزيادة العائد الإجمالي من 45 ٪ إلى 78 ٪ ، وخفض تكاليف الإنتاج.
3. حجر الزاوية في بناء نظام فائق
يمكن أن تشكل TFMSA مجمعات فائقة (مثل H [cf ∝ so ∝ bf ∝]) عندما يتم دمجها مع أحماض لويس (مثل BF ∝ ، pf ₅) ، والتي تكون أقوى 10 ⁴ في الحموضة من TFMSA النقي. هذا النوع من المعقدة يعرض الأداء المتميز في الحقول التالية:
تنشيط رابطة الكربون الكربون: تحفيز كسر روابط الكربون الخاملة وتحقيق الترتيب الهيكلي للجزيئات المعقدة. على سبيل المثال ، ارتفع إنتاجية تحويل السيكلوهيكسان إلى البنزين من 5 ٪ في الطرق التقليدية إلى 35 ٪.
الحفز اللولبي: الجمع بين الروابط اللولبية لتطوير محفزات التوليف غير المتماثلة. على سبيل المثال ، فإن تفاعل diels alder المحفز بواسطة ytterbium trifluoromethanesulfonate (yb (otf) ∝) له نشاط enantioselectivity (eE قيمة) من 99 ٪ وهو وسيط chiral رئيسي لتوليف باكليتاكسيل المضاد للسرطان.
1. الأدوية المضادة للفيروسات النوكليوسيد
يلعب دورًا مزدوجًا في التوليف التماثلي النوكليوسيد:
تنشيط رابطة الجليكوسيد: كحافز ، فإنه يعزز تكثيف الريبوز والقواعد. على سبيل المثال ، في تخليق zidovudine المضاد لفيروس نقص المناعة البشرية (AZT) ، يمكن أن يزيد من معدل تكوين رابطة الجليكوسيد بمقدار 10 مرات مع تثبيط تكوين الأيزومرات.
إزالة مجموعة الحماية: إزالة فعالة لمجموعات الحماية مثل Benzyloxycarbonyl (CBZ) في ظل ظروف خفيفة دون إتلاف مجموعات حسية. على سبيل المثال ، في تخليق دواء Covid-19 Molnupiravir ، بلغ محصول خطوة إزالة التحفيز من TFMSA 92 ٪ ، أعلى بكثير من 65 ٪ من خطوة انحلال الهيدروجين التقليدية.
2. وسيطة من الأدوية المضادة للسرطان
يستخدم التفاعل المحفز بواسطة TFMSA على نطاق واسع في تخليق الأدوية المضادة للسرطان:
ألكلة فريدل الحرف: تم تصنيع أمين الوسيط 4-فلوروفينيلين ن-(2 ميثوكسي إيثيل) لتوليف الجيفيتينيب. تحت حفز TFMSA ، تم تقصير وقت التفاعل من 24 ساعة إلى 4 ساعات ، وارتفع العائد من 50 ٪ إلى 85 ٪.
تكثيف الألدهيد: في تخليق إيماتينيب ، يحفز TFMSA تكثيف الألدهيدات والكيتونات لتشكيل - هيدروكسي كيتونيات ، مما يوفر مقدمة رئيسية للبناء اللاحق لحلقات الإندول.
3. المنشطات وتعديلات البروتين
تخليق الستيرويد: يحفز TFMSA تفاعل الهيدروكسيل للنواة الأصل الستيرويد ، مثل تحويل البروجسترون إلى17 - هيدروكسي بروجسترون ، مع زيادة العائد من 30 ٪ في الطرق التقليدية إلى 75 ٪ و regioselectivity 99 ٪.
وضع العلامات على البروتين: باعتباره محفزًا مستقرًا في ظل الظروف الحمضية ، يمكن استخدامه لانقسام محدد من الروابط الغليكوسيدية في البروتينات السكرية ، ويساعد في تحليل مواقع غليكوزيل البروتين. على سبيل المثال ، في تطور مقارنات الأدوية المضادة (ADC) ، يمكن أن يؤدي التوطين الدقيق لمواقع الربط إلى تعزيز استهداف الدواء.
علم المواد: المصممون الجزيئيون للمواد عالية الأداء
1. تعديل مواد البوليمر
ربط المطاط السيليكون: يحفز TFMSA تكثيف السيلانول لتشكيل روابط السيلوكسان ، مما يعزز مقاومة الحرارة والقوة الميكانيكية لمطاط السيليكون. على سبيل المثال ، في تخليق مطاط السيليكون لتطبيقات الطيران ، تزداد درجة حرارة التحلل الحراري لمطاط السيليكون المرتبطة بحفز TFMSA من 300 درجة إلى 450 درجة ، وتضاعف قوة الشد.
التوليف البلاستيكي الخاص: بلمرة فتحة الحلقة الحفزية من القلة الدورية لإعداد درجة حرارة عالية ومقاومة للتآكل (PAEK) والبوليميد (PI). على سبيل المثال ، في تخليق polyetheretherketone (PEEK) المحفزة بواسطة TFMSA ، انخفض مؤشر توزيع الوزن الجزيئي (PDI) من 2.5 إلى 1.2 ، وتم تحسين أداء معالجة المواد بشكل كبير.
2. عميل قالب المواد النانوية
كعامل توجيه هيكلي ، يمكن أن ينظم التشكل وحجم المواد النانوية:
السيليكا الميسوبورية: في تخليق مواد SBA-15 mesoporous ، يتم توجيه التجميع الذاتي للسيليكات عن طريق الترابط الهيدروجين ، ويشكل بنية ميسوبورت سداسية مع حجم مسام موحد (2-50 نانومتر) ومساحة سطح محددة تبلغ 1000 متر/غرام. إنها مناسبة لناقلات المخدرات المستمرة.
الأطر العضوية المعدنية (MOFs): تحفيز تفاعل التنسيق بين الروابط والأيونات المعدنية. على سبيل المثال ، في تخليق ZIF-8 ،حمض ثلاثي فلوروميثانسولفونيكيمكن تقصير وقت التبلور من 72 ساعة إلى 6 ساعات وتحسين نقاء البلورة إلى 99 ٪.
مجال تكنولوجيا الطاقة: "تسارع كيميائي" للطاقة الخضراء
1. المنحل بالكهرباء لبطاريات الليثيوم أيون
المنحل بالكهرباء الجهد العالي: يمكن للليثيوم ثلاثي فلوروميثانسولفونات (LIOTF) كإضافة أن يعزز ثبات المنحل بالكهرباء في الفولتية العالية فوق 4.5 فولت. على سبيل المثال ، في مواد الكاثيد الكوبالت الليثيوم (LICOO ₂) ، فإن إضافة 5 ٪ من المنحل بالكهرباء يمكن أن يزيد من معدل الاحتفاظ بالسعة من 70 ٪ إلى 85 ٪ بعد 500 دورة من البطارية.
تنظيم الواجهة الكهربائية للدولة الصلبة (SEI): يشارك سلفونات ثلاثي فلوروميثان في تشكيل فيلم SEI ، مما يمنع تحلل المنحل بالكهرباء. على سبيل المثال ، في الأقطاب السلبية القائمة على السيليكون ، يزداد محتوى الفلور في فيلم SEI المحفز بواسطة LIOTF بنسبة 30 ٪ ، وزيادة الكفاءة الأولى للبطارية من 75 ٪ إلى 88 ٪.
2. محفز خلايا الوقود
غشاء تبادل البروتون (PEM): يتمتع راتنج حمض Perfluorosulfonic المعدل باستخدام TFMSA (مثل NAFION) بزيادة بنسبة 50 ٪ في توصيل البروتون ويمكن أن تحافظ على التوصيل الفعال في درجات حرارة منخفضة (-20 درجة) ، مما يجعلها مناسبة في خلايا وقود المركبات.
تحفيز تفاعل تقليل الأكسجين (ORR): محفز الكربون البلاتيني (PT/C) بمساعدة TFMSA ، مع حجم جسيمات البلاتين انخفض من 5 نانومتر إلى 2 نانومتر ، زاد النشاط الحفاز ثلاثة أضعاف ، والكثافة طاقة خلايا الوقود وصلت إلى 1.2 واط/سم ².
1. محفز معالجة غاز العادم
المركبات العضوية المتطايرة (VOCs) الأكسدة: يمكن لمحفز أكسيد المنغنيز المعدل مع TFMSA أن يتأكسد تمامًا من التولوين إلى Co ₂ و H ₂ O في 150 درجة ، مع معدل تفاعل أسرع 10 مرات من المحفزات التقليدية.
الحد من أكاسيد النيتروجين (Nox): يعزز سلفونات ثلاثي فلورو ميثان لتوليد أنواع الأكسجين النشطة على سطح المحفزات القائمة على النحاس. في ظل الظروف الغنية بالأكسجين ، تصل كفاءة تحويل أكاسيد النيتروجين إلى N ₂ إلى 90 ٪ ، مما يجعلها مناسبة لعلاج عادم الديزل.
2. الممتزات لمعالجة مياه الصرف الصحي
امتصاص أيون المعادن الثقيلة: تحتوي مادة الكربون الكربونية الميزوبور على قدرات الامتزاز التي تبلغ 200 ملغ/جم و 150 ملغ/جم ل Pb ² ⁺ و CD ² ⁺ ، على التوالي. يمكن أن تعمل بكفاءة في ظل الظروف الحمضية (ph =2) وهي مناسبة لمعالجة مياه الصرف الصحي الكهربائي.
تدهور الملوثات العضوية: يمكن أن يؤدي تفاعل فنتون التحفيزي الضوئي المحفز بواسطة TFMSA إلى تحطيم الأصباغ تمامًا مثل الرودامين B تحت الضوء المرئي ، مع معدل تفاعل أسرع 5 مرات من طريقة Fenton التقليدية وعدم توليد الحمأة الحديدية.
1. مواد الحوسبة الكمومية
بصفته فائقًا ، يمكن استخدامه لإعداد العوازل الطوبولوجية (مثل BI ₂ se ∝) والمواد ثنائية الأبعاد (مثل أكسيد الجرافين) ، وتوفر قدرتها على التحكم في حالة السطح أفكارًا جديدة لتصميم البتات الكمومية.
2. تحقيقات التصوير البيولوجي
تتميز أصباغ الفلورسنت المعدلة باستخدام TFMSA (مثل Cy7 OTF) بزيادة ثلاثة أضعاف في قابلية التصوير ، ويمكنها تحقيق غشاء الخلية المستهدف من خلال الكارهة للماء للترايفلوروميثيل ، مما يجعلها مناسبة للتشخيص المبكر للأورام.
3. منظمات نمو النباتات الزراعية
كمنظم نمو للنبات ، يمكن أن يعزز تطور الجذر وكفاءة التمثيل الضوئي. على سبيل المثال ، في زراعة الأرز ، يمكن أن يزيد الرش الورقي مع محلول TFMSA بنسبة 0.1 ٪ من العائد بنسبة 15 ٪ ويعزز بشكل كبير من مقاومة الإقامة.
كأداة عالمية في مجال الكيمياء ، تخلل تطبيقها كل ركن من أركان التكنولوجيا الحديثة. من حفز التفاعل الأساسي إلى تصميم المواد المتطورة ، من التوليف الصيدلاني إلى الحوكمة البيئية ، تكتب لغة كيميائية فريدة من نوعها فصلًا من الابتكار متعدد التخصصات.
حمض ثلاثي فلوروميثانسولفونيكتم إعداده لأول مرة من قبل Haszeldine و Kidd في عام 1954 بالطرق التالية:
التحضير الصناعي له هو من خلال الفلور الكهروكيميائي (ECF) لحمض الميثانسلفونيك:
الفصل3لذا3H + 4 HF → CF3لذا2F + H2O + 1.5H2
يتم تحلل منتج التفاعل CF3SO2F للحصول على أيون trifluoromethanesulfonate. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يستخدم تحضيره أيضًا Trifluoromethyl لعلاج كلوريد السلفونيل ، والذي يتم الحصول عليه من منتج التفاعل من خلال التحلل المائي التالي:
راجع3scl + 2 cl2 + 2H2س → راجع3لذا2أوه + 4 HCl
يمكن تنقية المنتج الخام الذي أعدته الطرق المذكورة أعلاه عن طريق التقطير في أنهيدريد سلفوني ميثيل ثلاثي فلوروم ميثيل.
TFMSA هو حمض عضوي قوي شائع الاستخدام في المختبر. يمكن استخدامه لإعداد الأنهيدريد ثلاثي فلوروميثانسولفونيك ومشتقات تكنولوجيا المعلومات المختلفة. وهو أيضًا محفز فعال في قلة القلة والبلمرة من الأوليفينات والأثرات.
في وجود بنتوكسيد الفوسفور المفرط أو الكيتون الفينيل ، يمكن أن يخضع لتفاعل الجفاف لإنتاج أنهيدريد ثلاثي فلوروميثانيسولفونيك.
إنها واحدة من أقوى الأحماض العضوية. نظرًا للاستقرار الديناميكي الحراري العالي من تكنولوجيا المعلومات وقاعدته المترافق (trifluoromethanesulfonate) ، فإنه ليس حساسًا لتفاعلات الأكسدة العامة. لذلك ، يمكن استخدامه في العديد من التفاعلات المحفزة الحمضية. نظرًا لممتلكاتها القوية للتبرع بالبروتون ، يمكن استخدامها لتحفيز بعض تفاعلات الدوران في Diels-Alder والتي يصعب حدوثها في ظل الظروف العادية.
حمض ثلاثي فلوروميثانسولفونيكهو أيضًا حمض لويس قوي ، كما أن مجموعة trifluoromethanesulfonyl المقابلة لها خصائص قوية لامتصاص الإلكترون. عندما يتم دمجه مع كاشف الأسيلة ، فإنه يولد الوسيط المنشط ، والذي من السهل تحفيز تفاعل الأسيلة الفريد. على سبيل المثال ، يمكن أن يحفز Trifethylsillel trifluoromethanesulfonate تفاعل الأسيلة الفريد داخل الجزيء لتشكيل الكيتونات الدورية.
PKA منه هو -14.7 (± 2.0) ، والذي ينتمي إلى حمض سوبر عضوي ، وحموته أكثر من 100 ٪ حمض الكبريتيك.
لديها حموضة قوية وتقليل. تستخدم عموما ككاشف التوليف العضوي.
عندما أحماض لويس القوية مثل البورون trifluoride (BF3) ، يتم حل Phosphorus Pentafluoride و Pentafluoride الزرنيخ ، وتصبح الحموضة أقوى بسبب تكوين الأحماض المعقدة المستقرة: H [cf3لذا3فرنك بلجيكي3] ، ح [راجع3لذا3بف5] ، ح [راجع3لذا3ASF5].
الدخان في الهواء ، لأنه يحتوي على امتصاص قوي للمياه ويسهل رد فعله مع الرطوبة في الهواء لتشكيل CF أحادي الهيدرات مستقر3لذا3H · H2س ، مع نقطة انصهار من 34 درجة. إنه قابل للذوبان للغاية في الماء ، والذي يطلق الكثير من الحرارة.
نقطة الانصهار - 40 درجة C ، نقطة الغليان 162 درجة مئوية (مضاءة) ، الكثافة 1.696 جم/مل في 25 درجة مئوية (مضاءة) ، كثافة البخار 5.2 (مقابل الهواء) أدناه +30 الدرجة C ، الذوبان في H ، معامل الحموضة (PKA) - 14 (في 25 درجة) ، شكل سائل الدخان ، الجاذبية المحددة 1.696 ، اللون البني قليلاً ، قيمة الرقم الهيدروجيني<1 (H2O), Water solubility SOLUBLE, Sensitivity
الوسم : Trifluoromethanesulfonic Acid CAS 1493-13-6 ، الموردون ، المصنعون ، المصنع ، الجملة ، شراء ، السعر ، الجزء الأكبر ، للبيع