氟氧酸

次氟酸與帶有雙鍵的羧酸反應時,不需用酯來保護羧基,直接反應即可得到環氧化物,且產率很高。 次氟酸還可與富電子的叔碳反應,生成構型保持的叔醇。 硫醚和芳香性的噻吩都會被次氟酸氧化,且產率很高。

命名

很多人甚至有的高校無機教材都把HOF叫做次氟酸,實際上是不對的。在酸的命名中,某一成酸元素如果能形成多種含氧酸,往往按成酸元素的化合價高低來命名,例如高氯酸(HClO4)、亞氯酸(HClO2)、次氯酸(HClO)等;普通的酸稱之為某酸,例如氯酸(HClO3)。氟是電負性最大的元素,很難形成多種化合價的含氧酸,因此,它形成的含氧酸不能用高、亞、次來命名。
另外,在一般的含氧酸當中,氧元素化合價為-2,成酸元素的化合價均為正值,比如亞磷酸(H3PO3)、次磷酸(H3PO2)中,P的化合價分別為+3,+1;而在HOF中,由於F電負性強於O,所以O-F鍵電子對偏向F,所以F的化合價為-1,O為0,所以可以說,HOF不是普遍意義的含氧酸,而應另屬其它類。類比其他含氟酸的名稱,例如氟矽酸(H2SiF6),我們認為它更合理的名稱應該為氟氧酸

簡介

化學式:HOF
分子量:36.0057
外觀:淡黃色液體或白色固體
熔點:−117 °C
沸點:< 0 °C
0°C分解

發現歷史

1971年美國兩位科學家斯圖爾傑和阿佩里曼在0℃一下,用氟氣在細冰上緩慢通過值得了HOF。該物質極不穩定,容易爆炸分解,但在乙腈中卻相對穩定得多。因其在室溫下會分解,2HOF→2HF+O2,它會帶有刺激性氣味,並且劇毒。

分子結構

根據X射線晶體學的研究,固態次氟酸分子為角形,鍵角為101°,O-F和O-H距離分別為1.442和0.78A,分子間有O-H…O鍵連成的鏈。

化學性質

分解

0℃分解:2HOF → 2HF + O2

與水反應

3HOF+H2O→3HF+H2O2+O2

有機反應

有機合成中最常用的是它的乙腈溶液(HOF·CH3CN)。該溶液具有較高的穩定性,可由氮氣稀釋的氟氣通過含水分的乙腈得到,室溫下可穩定存在數小時。一般用它作供氧試劑或羥基化試劑。它參與的反應也稱為“Rozen反應”(Rozen oxidation),一般有兩個特點:
1.反應性強:反應速率快,與很多不活潑或鈍化的有機化合物也會發生反應;
2.產率高,一般都超過70%。

參與的有機反應大致分類

它參與的反應大致可分為以下幾類

&#65279;烯烴環氧化

次氟酸可與烯烴發生環氧化反應,反應通常很快,產率很高,與缺電子的對硝基二苯乙烯反應都能得到70%的產率。次氟酸與帶有雙鍵的羧酸反應時,不需用酯來保護羧基,直接反應即可得到環氧化物,且產率很高。與肉桂酸反應時,雖然分子中雙鍵與羧基相連,但生成環氧化物的產率仍超過90%。

羥基化

製取α-羥基羰基化合物
對α-羥基羰基化合物的研究一直吸引著有機化學家的興趣。用次氟酸作氧化劑氧化烯醇醚(通常為三甲矽基)製得α-羥基羰基化合物的方法,避免了其他方法殘留的重金屬廢料,減少了對環境的污染。一般認為該反應中次氟酸先對烯醇的雙鍵進行環氧化,然後發生氟離子和水分子對環碳原子的親核進攻,引入羥基,三元環打開。而後氟/羥基及矽基離去,恢復羰基,得到α-羥基羰基化合物。次氟酸在室溫下與苯乙酮的三甲矽基烯醇醚反應時,反應在5-10分鐘內完成,產物為α-羥基苯乙酮,產率高於90%。 
次氟酸還可與富電子的叔碳反應,生成構型保持的叔醇。與金剛烷反應生成1-金剛烷醇,產率80%。
其他氧化反應:氧化硫醚為碸
硫醚和芳香性的噻吩都會被次氟酸氧化,且產率很高。不能被過氧酸及二甲基雙環氧乙烷(DMDO)氧化的2,5-二氯噻吩,在室溫下與次氟酸反應30分鐘後,可以成功被轉化為相應的碸,產率70%。

氧化胺為硝基化合物

無論脂肪族還是芳香族的胺類都可以被次氟酸氧化為硝基化合物,通常反應很快且產率不俗。所有的胺基酸都可以通過此反應被轉化為硝基酸,如纈氨酸的甲基酯與次氟酸乙腈溶液反應,成功以超過80%的產率得到了2-硝基-3-甲基丁酸甲酯
此外,次氟酸可將膦和胺分別氧化為氧化膦和氧化胺。它與鄰菲羅啉反應成功得到了1,10-二氧化鄰菲羅啉。

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