次氟酸与乙腈反应后酸性强了还是弱了

如题所述

酸性强了。次氟酸是一种无机物,化学式为HOF,淡黄色液体或白色固体,遇水分解,但在乙腈中可以较为稳定地存在,次氟酸是很好的氧化剂,可以和很多难以被氧化的有机物反应,且反应条件温和。
通常所认为的次氟酸是指化学式为HOF的化合物。实际上,该名称并不准确,由于电负性的缘故,HOF中的氟仍为-1价,而氧则为0价,故认为其名称应为“氟氧酸”。[1]它可由氟气缓缓通过细冰表面氧化得到,是唯一可分离出固态的“次卤酸”,具爆炸性,会分解为氟化氢气体和氧气。1971年由美国科学家斯图尔杰和阿佩里曼首次制得。[1]
中文名
次氟酸
外文名
hypoflorous acid
化学式
HOF
分子量
36.0057
熔点
-117 ℃
简介发现结构化学性质化学反应TA说
简介
化学式:HOF
中文别称:氟氧酸
英文名称:hypoflorous acid
分子量:36.0057
性状:淡黄色液体或白色固体
熔点:−117 ℃
沸点:< 0℃(0℃分解)
发现
1971年美国的斯图尔杰和阿佩里曼在0℃以下,用被氮气稀释的氟气在细冰上缓慢通过制得。[1]
该物质极为不稳定,容易爆炸分解。氟氧酸在室温下便会分解,带有刺激性的气味,并且有剧毒。
需要说明的是:在氟氧酸中,氢与氧之间的电子对偏向氧,氧与氟之间的电子对偏向氟,故氧的氧化数为零。在2HOF→2HF+O2↑这个反应中,所有元素的氧化数都没有变化,故此反应为非氧化还原反应。(根据氧化还原反应的定义:氧化数发生变化的反应。)
结构
根据X射线晶体学的研究,固态氟氧酸分子为角形,键角为101°,O-F和O-H距离分别为1.442A和0.78A,分子间有O-H…O键连成的链。
化学性质
遇水分解,但在乙腈中可以较为稳定地存在。氟氧酸的乙腈溶液(HOF·CH3CN)可由氮气稀释的氟气通过含水分的乙腈得到,室温下可稳定存在数小时。
氟氧酸在乙腈中可以完全电离出氢离子,酸性较盐酸强。
HOF + CH3CN → OF(-) + CH3CNH(+)
氟氧酸是一个较新颖的具有高度亲电性的氧化剂,应用性极强。有机合成中最常用的是它的乙腈溶液,一般用它作供氧试剂或羟基化试剂。它参与的反应也称为“Rozen反应”(Rozen oxidation),一般有两个特点:
①反应性强,反应速率快,与很多不活泼或钝化的有机化合物也会发生反应;
②产率高,一般都超过70%。
化学反应
它参与的反应大致可分为几类:
烯烃环氧化
氟氧酸可与烯烃发生环氧化反应,反应通常很快,产率很高,与缺电子的对硝基二苯乙烯反应都能得到70%的产率;与带有双键的羧酸反应时,不需用酯来保护羧基,直接反应即可得到环氧化物,且产率很高;与肉桂酸反应时,虽然分子中双键与羧基相连,但生成环氧化物的产率仍超过90%。
次氟酸的烯烃环氧化
羟基化
制取α-羟基羰基化合物
对α-羟基羰基化合物的研究一直吸引着有机化学家的兴趣。用氟氧酸作氧化剂氧化烯醇醚(通常为三甲硅基)制得α-羟基羰基化合物的方法,避免了其他方法残留的重金属废料,减少了对环境的污染。一般认为该反应中氟氧酸先对烯醇的双键进行环氧化,然后氟离子和水分子对环碳原子的亲核进攻,引入羟基,三元环打开。而后氟、羟基及硅基离去,恢复羰基,得到α-羟基羰基化合物。
氟氧酸在室温下与苯乙酮的三甲硅基烯醇醚反应时,反应在5-10分钟内完成,产物为α-羟基苯乙酮,产率高于90%。
图1中的化合物与1,2-茚二酮都可用于检验指纹。在制备方面,氟氧酸作原料的路线产率最高,有很强的优越性。
氟氧酸还可与富电子的叔碳反应,生成构型保持的叔醇。与金刚烷反应生成1-金刚烷醇,产率80%。
图1 次氟酸的羟基化
其他氧化反应
①氧化硫醚为砜
硫醚和芳香性的噻吩都会被氟氧酸氧化,且产率很高。不能被过氧酸及二甲基双环氧乙烷(DMDO)氧化的2,5-二氯噻吩,在室温下与氟氧酸反应30分钟后,可以成功被转化为相应的砜,产率70%。
次氟酸氧化硫醚为砜
②氧化胺为硝基化合物
无论脂肪族还是芳香族的胺类都可以被氟氧酸氧化为硝基化合物,通常反应很快且产率不俗。所有的氨基酸都可以通过此反应被转化为硝基酸[2],如图2中,缬氨酸的甲基酯与氟氧酸乙腈溶液反应,成功以超过80%的产率得到了2-硝基-3-甲基丁酸甲酯。
此外,氟氧酸可将膦和胺分别氧化为氧化膦和氧化胺。它与邻菲罗啉反应成功得到了1,10-二氧化邻菲罗啉。
图2 次氟酸氧化胺为硝基化合物
次氟酸与乙腈反应后酸性强了还是弱了
遇水分解,但在乙腈中可以较为稳定地存在。氟氧酸的乙腈溶液(HOF·CH3CN)可由氮气稀释的氟气通过含水分的乙腈得到,室温下可稳定存在数小时。
氟氧酸在乙腈中可以完全电离出氢离子,酸性较盐酸强。
HOF + CH3CN → OF(-) + CH3CNH(+)
氟氧酸是一个较新颖的具有高度亲电性的氧化剂,应用性极强。有机合成中最常用的是它的乙腈溶液,一般用它作供氧试剂或羟基化试剂。它参与的反应也称为“Rozen反应”(Rozen oxidation),一般有两个特点:
①反应性强,反应速率快,与很多不活泼或钝化的有机化合物也会发生反应;
②产率高,一般都超过70%。

乙腈,是一种有机化合物,化学式为CH3CN或C2H3N[3],为无色透明液体,有优良的溶剂性能,能溶解多种有机、无机和气体物质,与水和醇无限互溶。乙腈能发生典型的腈类反应,并被用于制备许多典型含氮化合物,是一个重要的有机中间体。
中文名
乙腈[5]
外文名
Acetonitrile[5]
别名
甲基氰
化学式
C2H3N[5]
分子量
41.052[5]
理化性质
密度:0.786g/cm3
熔点:-45℃
沸点:81-82℃
闪点:12.8℃(CC)
折射率:1.344(20℃)
饱和蒸气压:13.33kPa(27℃)[5]
临界温度:274.7℃[5]
临界压力:4.83MPa[5]
引燃温度:524℃[5]
爆炸上限(V/V):16.0%[5]
爆炸下限(V/V):3.0%[5]
外观:无色透明液体
溶解性:与水混溶,溶于乙醇、乙醚等多数有机溶剂[4]
分子结构数据
摩尔折射率:11.22[5]
摩尔体积(cm3/mol):54.9[5]
等张比容(90.2K):120.0[5]
表面张力(dyne/cm):22.7[5]
极化率(10-24cm3):4.45[4]
计算化学数据
疏水参数计算参考值(XlogP):0[5]
氢键供体数量:0[5]
氢键受体数量:1[5]
可旋转化学键数量:0[5]
互变异构体数量:0
拓扑分子极性表面积(TPSA):23.8[5]
重原子数量:3[5]
表面电荷:0[5]
复杂度:29.3[5]
同位素原子数量:0[5]
确定原子立构中心数量:0[5]
不确定原子立构中心数量:0[5]
确定化学键立构中心数量:0[5]
不确定化学键立构中心数量:0[5]
共价键单元数量:1[4]
用途
1、化学分析和仪器分析
乙腈近年来用于薄层色谱、纸色谱、光谱和极谱分析的有机改性剂和溶剂。由于高纯乙腈在200nm~400nm不吸收紫外线,因此,一个正在开发的应用是作为高效液相色谱HPLC的溶剂,可使分析灵敏度高达10-9级。
2、烃类抽提分离溶剂
乙腈是一种应用广泛的溶剂,主要作为萃取蒸馏法的溶剂,从C4烃类中分离丁二烯。乙腈也用于其它烃类的分离,如从烃的馏分中分离出丙烯、异戊二烯和甲基乙炔等。乙腈还用于一些特殊的分离,如从植物油和鱼肝油中萃取分离脂肪酸,使处理过的油色淡、纯净、气味改善,而维生素含量不变。在医药、农药、纺织、塑料部门里,也广泛采用乙腈作溶剂。[2]
3、合成医药与农药的中间体
乙腈可用于合成多种医药和农药的中间体。在医药上,用于合成维生素B1、甲硝羟乙唑、乙胺丁醇、氨苯蝶啶、腺嘌呤和敌退咳等一系列重要药物中间体;在农药上,用于合成拟除虫菊酯类杀虫剂和乙肟威等农药中间体。[1]
4、半导体清洗剂
乙腈是极性较强的有机溶剂,对油脂、无机盐、有机物和高分子化合物均有很好的溶解性,可以清洗掉硅片上的油脂、蜡、指纹、腐蚀剂和助焊剂残留物等。所以,可以使用高纯乙腈作半导体清洗剂。
5、其他应用
除了上述应用外,乙腈还可作有机合成原料,催化剂或过渡金属配合物催化剂的组分。此外,乙腈在织物染色和涂料复配物中也有应用,而且它还是氯化溶剂的有效稳定剂。
毒理学数据
1、急性毒性
LD50:2460mg/kg(大鼠经口);1250mg/kg(兔经皮)
LC50:7551ppm(大鼠吸入,8h)
2、刺激性
家兔经皮:500mg,轻度刺激(开放性刺激试验)
3、亚急性与慢性毒性
猫吸入其蒸气7mg/m3,每天4h,共6个月,在染毒后1个月,条件反射开始破坏。病理检查见肝、肾和肺病理改变。
4、致突变性
性染色体缺失和不分离:酿酒酵母菌47600ppm。姐妹染色单体交换:仓鼠卵巢5g/L。
5、致畸性
仓鼠孕后8d吸入最低中毒剂量(TCLo)5000ppm(1h),致中枢神经系统发育畸形。
仓鼠孕后8d吸入最低中毒剂量(TCLo)8000ppm(1h),致肌肉骨骼系统发育畸形。
6、其他毒性
仓鼠经口最低中毒剂量(TDLo):300mg/kg(孕8d),引起肌肉骨骼发育异常。
7、生态毒性
LC50:1640mg/L(96h)(黑头呆鱼)
8、生物降解性
好氧生物降解性:168~672h
厌氧生物降解性:672~2688h
9、非生物降解性
水中光氧化半衰期:2.80×106~1.10×108h
空气中光氧化半衰期:1299~12991h
一级水解半衰期:>150000ah。
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第1个回答  2022-12-10
。将HOF与乙腈分子配位后可以得到相对稳定的HOF·CH3CN配合物,能够在0℃稳定存在数小时。由于其氧原子键合了电负性更髙的氟原子,因而氧原子表现出异常强的亲电性。HOF·CH3CN配合物是一个潜在的氧原子转移试剂和氧化剂,能够实现多种类型的氧转移和氧化反应。例如:将烯烃转化为环氧化物、将甲基醚转化为酮、将硫化物转化为砜、将胺或氨基酸转化为硝基化合物、将叔胺转化为氮氧化合物等反应。
第2个回答  2022-12-10
遇水分解,但在乙腈中可以较为稳定地存在。氟氧酸的乙腈溶液(HOF·CH3CN)可由氮气稀释的氟气通过含水分的乙腈得到,室温下可稳定存在数小时。
氟氧酸在乙腈中可以完全电离出氢离子,酸性较盐酸强。
HOF + CH3CN → OF(-) + CH3CNH(+)
氟氧酸是一个较新颖的具有高度亲电性的氧化剂,应用性极强。有机合成中最常用的是它的乙腈溶液,一般用它作供氧试剂或羟基化试剂。它参与的反应也称为“Rozen反应”(Rozen oxidation),一般有两个特点:
①反应性强,反应速率快,与很多不活泼或钝化的有机化合物也会发生反应;
②产率高,一般都超过70%。
第3个回答  2022-12-10
遇水分解,但在乙腈中可以较为稳定地存在。氟氧酸的乙腈溶液(HOF·CH3CN)可由氮气稀释的氟气通过含水分的乙腈得到,室温下可稳定存在数小时。
氟氧酸在乙腈中可以完全电离出氢离子,酸性较盐酸强。
HOF + CH3CN → OF(-) + CH3CNH(+)
氟氧酸是一个较新颖的具有高度亲电性的氧化剂,应用性极强。有机合成中最常用的是它的乙腈溶液,一般用它作供氧试剂或羟基化试剂。它参与的反应也称为“Rozen反应”(Rozen oxidation),一般有两个特点:
①反应性强,反应速率快,与很多不活泼或钝化的有机化合物也会发生反应;
②产率高,一般都超过70%。
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