三氟甲磺酸

研究作酯化反应催化剂

三氟甲烷磺酸，一种很强的有机酸，分子式为CF3SO3H，易溶于水，低毒。用途广泛，是已知超强酸之一。具有强腐蚀性、吸湿性，广泛用于医药、化工等行业，用量小，酸性强，性质稳定，在很多场合可以替代传统的硫酸，盐酸等传统无机酸，起到优化改进工艺的作用。

简介

中文名：三氟甲磺酸

英文名：Trifluoromethanesulfonic acid

别名：三氟甲基磺酸；三氟甲烷磺酸；Triflic acid；三氟利克酸

英文缩写：TfOH

物理性质

性状：无色液体，含杂质时为黄色或黄棕色液体，在空气中发烟。

沸点：168～170℃

蒸气密度：5.2 (空气=1)

熔点：-40℃

折射率：1.331

密度：1.696g/cm3

蒸气压：8 mmHg ( 25℃)

溶解性：极易溶于水；易溶于极性有机溶剂，如二甲基甲酰胺，乙腈和二甲基砜等。但是由于溶解过程剧烈放热，将它迅速加入极性溶剂中可能造成危险。

化学反应

三氟甲磺酸是实验室比较常用的一种有机强酸，它可以用来制备三氟甲磺酸酐和多种三氟甲磺酸衍生物。三氟甲磺酸也是烯和醚类寡聚和多聚的有效催化剂。

在过量的五氧化二磷或乙烯酮的存在下，三氟甲磺酸可以发生脱水反应生成三氟甲磺酸酐。

三氟甲磺酸是最强的有机酸之一。由于三氟甲磺酸和它的共轭碱(三氟甲磺酸根)具有很高的热力学稳定性，对一般的氧化还原反应不敏感。因此，三氟甲磺酸可以应用在多种酸催化的反应中。由于三氟甲磺酸具有很强的给质子的特性，它可以用来催化一些在一般条件下难以发生的Diels.Alder环化反应。

三氟甲磺酸也是一种很强的Lewis酸，相应的三氟甲磺酰基具有很强的吸电子性能。当它和酰基化试剂结合时，生成活化的酰基化中间体，进而比较容易发生催化Friedel.Crafts酰基化反应。例如：三氟甲磺酸的三甲基硅酯可以催化分子内的Friedel.Crafts酰基化反应，生成环状酮类化合物。

化学性质

三氟甲磺酸的pKa=-14.7(±2.0)，属于有机超强酸，其酸性超过100%的硫酸。

具有强酸性和还原性。一般用作有机合成试剂。

当溶解有三氟化硼(BF3)、五氟化磷、五氟化砷等强路易斯酸时因为生成了稳定的配合酸:H[CF3SO3BF3]、H[CF3SO3PF5]、H[CF3SO3AsF5]从而酸性变得更强。

在空气中发烟，这是因为它具有强烈的吸水性，易与空气中的湿气反应形成稳定的一水合物CF3SO3H·H2O，熔点为34℃。极易溶于水，溶水释放出大量的热。

应用性能优点

三氟甲磺酸在合成反应中具有十分广泛的应用，其优点表现在以下三个方面：

（1）强酸性

在实验室中，三氟甲磺酸在质子化反应中十分常用，因为其共轭碱是非亲核性的。也用作无水酸碱滴定，因为在很多非水溶剂（如冰乙酸，乙腈等）中，它可以表现出强酸性。而常见的无机强酸，如氯化氢或者硫酸，在有机溶剂中只表现出中等强度的酸性。

（2）稳定性

许多强酸，如过氯酸或者硝酸，具有强氧化性。而三氟甲磺酸及其共轭碱CF3SO3−，(英文名为triflate)均不会发生氧化或还原反应。

（3）无磺化反应，不与溶剂反应

使用硫酸，氟化硫酸，氯磺酸时，可能会使溶剂磺化，例如，在苯中以硫酸催化的反应中可能发生如下磺化反应：

C6H6 + H2SO4 → C6H5(SO3H) + H2O

而三氟甲磺酸对溶剂没有磺化作用。

安全注意事项

三氟甲磺酸是最强有机酸之一。与眼睛接触将造成严重的眼部烧伤，可能失明。与皮肤接触会造成严重的化学烧伤，以及迟滞的严重组织损伤。吸入蒸汽会造成严重的抽搐反应，炎症以及水肿。食入会造成严重的消化道烧伤。因此，即使是少量的操作，也需要配备适当的防护用具(诸如护目镜、耐酸碱手套、防毒口罩)，以及良好的通风设施。

将三氟甲磺酸加入极性溶剂中会由于溶解而放热。这种强烈的放热与将硫酸溶解于水中的效应相似。但将其溶解于极性溶剂中本身比硫酸溶解于水更加危险。强烈的放热有可能造成溶剂的挥发甚至爆炸。因此，应当避免将大量的三氟甲磺酸溶解于有机溶剂中。当确实需要这么做时，一定要控制滴加速度，并确保充分搅拌、良好通风，以及可能的冷却交换装置，将生成的热量尽可能充分地带走.

用途

三氟甲磺酸具有强腐蚀性、吸湿性，广泛用于医药、化工等行业。如核苷，抗生素，类固醇，蛋白质，配糖类，维生素合成，硅橡胶改性等。

还可用作异构化和烷基化的催化剂。制备2,3-二氢-2-茚酮、四氢萘酮。去除糖蛋白中糖苷。

制备

二硫化碳与五氟化碘(三氟碘甲烷与硫)反应生成双(三氟甲基)二硫化物(CF3-S-S-CF3)。与汞在光照下反应得三氟甲硫基汞(CF3S)2Hg，后者经过氧化氢氧化即得三氟甲磺酸一水合物。再与碳酸钡反应得到三氟甲磺酸钡，与浓硫酸反应得到无水的三氟甲磺酸。

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