Trifluoressigsäure Chemische Eigenschaften, Verwendung, Produktion
Beschreibung
Trifluoressigsäure (TFA, Summenformel: CF3COOH) ist eine Art farblose, flüchtige und rauchende Flüssigkeit mit einem ähnlichen Geruch wie Essigsäure. Es ist hygroskopisch und hat einen irritierenden Geruch. Es hat eine starke saure Eigenschaft, da es von der elektronenanziehenden Trifluormethylgruppe beeinflusst wird, wobei seine Azidität 100000 höher ist als die von Essigsäure. Es hat einen Schmelzpunkt, der-15.2 ℃ ist, Siedepunkt, der 72.4 ℃ ist, und die Dichte, die 1 ist.5351 g /cm3 (1 ℃). Es ist mischbar mit Wasser, Fluorkohlenwasserstoffen, Methanol, Ethanol, Ethylether, Aceton, Benzol, Tetrachlorkohlenstoff und Hexan; Es ist teilweise löslich in Schwefelkohlenstoff und Alkan mit mehr als sechs Kohlenstoffen. Es ist ein ausgezeichnetes Lösungsmittel für Protein und Polyester.
Trifluoressigsäure ist auch ein gutes Lösungsmittel für die organische Reaktion, wodurch bestimmte Ergebnisse erzielt werden können, die bei der Anwendung üblicher Lösungsmittel schwierig sind. Wenn beispielsweise Chinolon zur Hydrierung in einem üblichen Lösungsmittel katalysiert wird, wird der Pyridinring bevorzugt hydriert; Im Gegensatz dazu wird der Benzolring bevorzugt in Gegenwart von Trifluoressigsäure als Lösungsmittel hydriert. Trifluoressigsäure wird in Gegenwart von Anilin in Kohlendioxid und Fluor zersetzt. Es kann durch Natriumborhydrid oder Lithiumaluminiumhydrid zu Trifluoressigsäureacetaldehyd und Trifluorethanol reduziert werden. Es ist stabil bei einer Temperatur höher als 205 ℃ stabil. Aber seine Ester- und Amidderivate unterliegen leicht einer Hydrolyse, die es ihnen ermöglicht, Kohlenhydrate, Aminosäuren und Peptidderivate in Form von Säure oder Anhydrid herzustellen. Es kann leicht unter Einwirkung von Phosphorpentoxid dehydriert und in Trifluoressigsäureanhydrid umgewandelt werden.
Trifluoressigsäure ist eine Art wichtiger Zwischenprodukte von Fettfluor. Aufgrund der speziellen Struktur von Trifluormethyl hat es eine andere Eigenschaft als andere Alkohole und kann an einer Vielzahl von organischen Reaktionen teilnehmen, insbesondere auf dem Gebiet der Synthese von fluorhaltigen Arzneimitteln, Pestiziden und Farbstoffen. Die in- und ausländische Nachfrage steigt und hat sich zu einem der wichtigsten Zwischenprodukte für fluorhaltige Feinchemikalien entwickelt.
chemische Eigenschaften
Es ist farblos, flüchtige rauchende Flüssigkeit mit einem ähnlichen Geruch wie Essigsäure. Es ist hygroskopisch und hat anregenden Geruch. Es ist mit Wasser, fluorierten Alkanen, Methanol, Benzol, Ether, Tetrachlorkohlenstoff und Hexan mischbar. Es kann Alkan mit über sechs Kohlenstoffen sowie Schwefelkohlenstoff teilweise auflösen.
pKa
Trifluoressigsäure (TFA) ist eine Art starke Säure mit einem pKa von 0,23. Es kann das Körpergewebe und die Haut stimulieren. Es ist jedoch nur leicht giftig. Seine Anreicherung bei der Immobilisierung von Oberflächenwasser wirkt sich jedoch auf die Landwirtschaft und die aquatischen Systeme aus. Darüber hinaus kann TFA nach dem mikrobiellen Abbau Treibhausgase CHF3 erzeugen.
Die obigen Informationen werden vom Chemicalbook von Dai Xiongfeng bearbeitet.
Verwendung
Trifluoressigsäure wird hauptsächlich zur Herstellung neuer Pestizide, Medikamente und Farbstoffe verwendet und hat auch ein großes Anwendungs- und Entwicklungspotenzial auf den Gebieten Materialien und Lösungsmittel. Trifluoressigsäure wird hauptsächlich zur Synthese verschiedener Arten von Trifluormethylgruppen oder heterocyclischen Herbiziden verwendet. Es ist z.Z. für die Synthese von verschiedenen Arten des neuen Herbizids verfügbar, das Pyridyl und qunoilyl enthält; als starke Protonensäure wird es häufig als Katalysator für die Alkylierung, Acylierung und Olefinpolymerisation aromatischer Verbindungen eingesetzt. Als Lösungsmittel ist Trifluoressigsäure eine Art ausgezeichnetes Lösungsmittel für die Fluorierung, Nitrierung und Halogenierung. Insbesondere die ausgezeichnete Schutzwirkung seiner Trifluoracetylderivate auf Hydroxy- und Aminogruppen hat eine sehr wichtige Anwendung bei der Synthese von Aminosäuren und Polypeptiden, beispielsweise kann die Verbindung als Schutzmittel von Tert-Butoxycarbonyl (t-boc) verwendet werden, das zur Entfernung von Aminosäuren während der Synthese von Polypeptiden verwendet wird. Trifluoressigsäure als Rohstoff und Modifikator für die Herstellung der Ionenmembran kann die Stromausbeute der Sodaindustrie weitgehend verbessern und die Lebensdauer der Membran erheblich verlängern; trifluoressigsäure kann auch zur Synthese von Trifluorethanol, Trifluoressigsäureacetaldehyd und Trifluoressigsäureanhydrid verwendet werden. Bei Raumtemperatur kann die Quecksilbertrifluoressigsäure Quecksilber-Fluorphenyl in der Lage sein, eine Mercurierungsreaktion (elektrophile Substitution) zu haben, und kann auch Hydrazon in Diazoverbindung umwandeln. Das Bleisalz dieser Säure kann Aren in Phenol umwandeln.
Im Experiment der Umkehrphasenchromatographie zur Isolierung von Peptiden und Proteinen ist die Verwendung von Trifluoressigsäure (TFA) als Ionenpaarungsreagenzien ein üblicher Ansatz. Trifluoressigsäure in der mobilen Phase kann die Peakform verbessern und das Problem der Peakverbreiterung und des Nachlaufens durch Wechselwirkung mit der hydrophoben gebundenen Phase und der verbleibenden polaren Oberfläche in einer Vielzahl von Modellen überwinden. Trifluoressigsäure hat einen Vorteil gegenüber anderen Ionenmodifikatoren, da sie flüchtig ist und leicht aus der Probenvorbereitung entfernt werden kann. Andererseits beträgt der maximale UV-Absorptionspeak von Trifluoressigsäure weniger als 200 nm und weist somit eine sehr geringe Interferenz beim Nachweis von Polypeptiden bei niedrigen Wellenlängen auf.
Anwendungen in der HPLC
Im Experiment der Umkehrphasenchromatographie zur Isolierung von Peptiden und Proteinen ist die Verwendung von Trifluoressigsäure (TFA) als Ionenpaarungsreagenzien ein gängiger Ansatz. Trifluoressigsäure in der mobilen Phase kann die Peakform verbessern und das Problem der Peakverbreiterung und des Nachlaufens durch Wechselwirkung mit der hydrophoben gebundenen Phase und der verbleibenden polaren Oberfläche in einer Vielzahl von Modellen überwinden. Trifluoressigsäure kann an die positive Ladung und die polaren Gruppen des Polypeptids binden, um die polare Retention zu verringern, und das Polypeptid zurück zur hydrophoben invertierenden Oberfläche bringen. Auf die gleiche Weise schirmt Trifluoracetat die verbleibende polare Oberfläche in fester Phase ab. Das Verhalten von TFA kann verstanden werden, da es in der Phasenoberfläche der rückphasenfixierten Phase festsitzt, während es Interaktion mit dem Polypeptid und dem Säulenbett hat.
Trifluoressigsäure hat einen Vorteil gegenüber anderen Ionenmodifikatoren, da sie flüchtig ist und leicht aus der Probenvorbereitung entfernt werden kann. Andererseits beträgt der maximale UV-Absorptionspeak von Trifluoressigsäure weniger als 200 nm und weist somit eine sehr geringe Interferenz beim Nachweis von Polypeptiden bei niedrigen Wellenlängen auf.
Durch Variieren der Konzentration von Trifluoressigsäure kann die Selektivität des Polypeptids bei der Umkehrphasenchromatographie geringfügig eingestellt werden. Die Auswirkung ist für die Optimierung von Trennungsbedingungen sehr nützlich und erhöht die Menge der Informationen, die in der komplexen Chromatographieprobe enthalten werden (wie dem Fingerabdruck des Polypeptids).
Der mobilen Phase wurde Trifluoressigsäure in einer allgemeinen Konzentration von 0,1% zugesetzt. Bei dieser Konzentration kann der größte Teil der Umkehrphasensäule eine gute Peakform erzeugen. Im Gegensatz dazu, wenn die Konzentration von Trifluoressigsäure deutlich unter diesem Niveau liegt, würde die Peakverbreiterung und das Tailing sehr offensichtlich werden.
Trifluoressigsäure hat eine gute Wirksamkeit bei der Trennung von Proteinen und anderen Makromolekülen. Während der tatsächlichen Verwendung fällt es uns jedoch schwer, die TFA-Konzentrationen zu kontrollieren, da es sich um eine flüchtige Substanz handelt. Wenn Sie es für eine lange Zeit konfigurieren, wird es flüchtig sein, was zu einer Änderung der Konzentration führt. Nach Abschluss der Vorbereitung muss es versiegelt werden, um seine Verdunstung zu verhindern.
Zubereitung
Trifluoressigsäure ist ein wichtiges Reagenz in der organischen Synthese. Ausgehend davon kann es zur Synthese einer Vielzahl von fluorhaltigen Verbindungen, Pestiziden und Farbstoffen verwendet werden. Trifluoressigsäure ist ein Katalysator für die Veresterung und Kondensation; Es kann auch als Schutzmittel der Hydroxy- und Aminogruppe verwendet werden, das auf die Synthese von Zuckern und Peptiden angewendet wird.
Herstellung von Trifluoressigsäure hat eine Vielzahl von Routen:
1. Erhalten Sie es durch Oxidation von 1, 3, 3, 3-Trifluorpropen durch Kaliumpermanganat.
2. essigsäure (alternativ; Acetylchlorid oder Acetanhydrid) kann elektrochemisch mit Flusssäure und Natriumfluorid fluoriert und dann hydrolysiert werden.
3. es kann durch Oxidation von 1, 1, 1-Trifluor-2, 3, 3-trichlorpropen durch Kaliumpermanganat erhalten werden. Dieser Rohstoff kann durch die Swarts-Fluorierung von Hexachlorpropylen hergestellt werden.
4. Hergestellt aus der Oxidation von 2,3-Dichlor-hexafluor-2-buten.
5. es kann durch die Reaktion zwischen Trichloracetonitril und Fluorwasserstoff erzeugt werden, wodurch Trifluormethylacetonitril erzeugt wird, das weiter hydrolysiert wird, um das Produkt zu erhalten.
6. erhalten durch die Oxidation von Benzotrifluorid.
Herstellungsverfahren
1. Es kann durch Oxidation von 2,3-Dichlor-hexafluor-2-buten erhalten werden;
2. nehmen Sie Fluor als Katalysator der Oxidationsreaktion von 2,3-Dichlor-hexafluor-2-buten zur Herstellung; 3 aus der Oxidation von 3,3,3-Trifluorpropen durch Kaliumpermanganat oder Reaktion zwischen Trichloracetonitril und Fluorwasserstoff, die Trifluormethylacetonitril erzeugt, das weiter hydrolysiert wird, um das Produkt zu erhalten. Darüber hinaus kann es auch durch die elektrochemische Fluorierung von Essigsäure (oder Essigsäureanhydrid) hergestellt werden.
Chemische Eigenschaften
Farblose, rauchende Flüssigkeit; hygroskopisch; stechender Geruch. Sehr löslich in Wasser. Nicht brennbar.
Verwendung
Wird hauptsächlich als fluorhaltiges Zwischenprodukt in Feinchemikalien, Pharmazeutika, Pestiziden und Farbstoffen verwendet. Es wird als Rohstoff bei der Glasbeschichtung, Zucker und Polypeptidsynthetik verwendet. Es wird als Katalysator in der Veresterungsreaktion und Kondensationsreaktion und als Schutzmittel für Hydroxyl und Amino verwendet.
Verwendungen
Geeignet für die Peptid- und Proteinsynthese.
Verwendet
In der organischen Synthese; löst Protein auf, wenn es mit flüssigem SO2 gemischt wird.
Synthesereferenz(en)
The Journal of Organic Chemistry, 26, p. 923, 1961 DOI: 10.1021/jo01062a068
Allgemeine Beschreibung
Eine farblose rauchende Flüssigkeit mit einem stechenden Geruch. Löslich in Wasser und dichter als Wasser. Ätzend für Haut, Augen und Schleimhäute. Wird zur Herstellung anderer Chemikalien und als Lösungsmittel verwendet.
Luft & Wasserreaktionen
Dämpfe in der Luft. Löslich in Wasser.
Reaktivitätsprofil
Trifluoressigsäure ist eine starke Säure, die viele Metalle angreift. Eine 30% ige Lösung von Wasserstoffperoxid in Trifluoressigsäure wird häufig verwendet, um aromatische Ringe bevorzugt gegenüber den Seitenketten destruktiv zu oxidieren. Explosionen aufgetreten sind, wenn das überschüssige Peroxid nicht katalytisch zerstört wird, vor dem Entfernen des Lösungsmittels, . Die Reduktion von Amiden der Trifluoressigsäure mit Lithiumaluminiumhydrid ist in allen Phasen des Prozesses gefährlich, Explosionen sind aufgetreten, .
Gesundheitsgefahr
Trifluoressigsäure ist eine stark ätzende Substanz. Der Kontakt der Flüssigkeit mit Haut, Augen und Schleimhäuten kann zu schweren Verbrennungen führen, und die Einnahme kann zu schweren Schäden am Verdauungstrakt führen. TFA-Dampf reizt die Augen und die Atemwege stark, und das Einatmen hoher Konzentrationen kann zu einer schweren Zerstörung der oberen Atemwege führen und infolge eines Lungenödems tödlich sein. Zu den Symptomen einer Überbelichtung mit TFA-Dampf gehören ein brennendes Gefühl, Husten, Kopfschmerzen, Übelkeit und Erbrechen.Es wurde nicht festgestellt, dass Trifluoressigsäure krebserregend ist oder beim Menschen Reproduktions- oder Entwicklungstoxizität zeigt.
Brandgefahr
Nicht brennbar, Stoff selbst brennt nicht, kann sich aber beim Erhitzen zersetzen und korrosive und/oder giftige Dämpfe erzeugen. Einige sind Oxidationsmittel und können brennbare Stoffe (Holz, Papier, Öl, Kleidung usw.) entzünden.). Bei Kontakt mit Metallen kann brennbares Wasserstoffgas entstehen. Behälter können beim Erhitzen explodieren.
Entflammbarkeit und Explosivität
Trifluoressigsäure ist nicht brennbar. Nichtsdestotrotz wäre das Vorhandensein von Trifluoressigsäure am Brandort aufgrund ihres hohen Dampfdrucks und ihrer extremen Korrosivität von großer Bedeutung.
Sicherheitsprofil
Vergiftung durch Verschlucken undtraperitoneale Wege. Mäßig toxisch durchintravenöser Weg. Leicht giftig durch Einatmen. Ein ätzendes Reizmittel für Haut, Augen und Schleimhäute. Beim Erhitzen todecomposition emittiert es giftige Dämpfe von F-.Wird als starker organischer Säurekatalysator verwendet.
Lagerung
Trifluoressigsäure sollte in einem Säureschrank fern von anderen Verbindungsklassen aufbewahrt werden. Wegen seines highvapor Drucks können Dämpfe der trifluoroacetic Säure Aufkleber auf anderen Flaschen zerstören, wenn thecontainer nicht fest versiegelt wird.
Reinigungsmethoden
Die Reinigung von Trifluoressigsäure, über die in früheren Ausgaben dieser Arbeit berichtet wurde, durch Rückfluss über KMnO4 für 24 Stunden und langsames Destillieren hat bei verschiedenen Gelegenheiten zu sehr SCHWEREN EXPLOSIONEN geführt, aber nicht immer. Dies hängt anscheinend von der Quelle und / oder dem Alter der Säure ab. Die Methode wird NICHT EMPFOHLEN. Wasser kann durch Zugabe von Trifluoressigsäureanhydrid (0,05%, um den Wassergehalt zu verringern) und Destillation entfernt werden. . Es kann unter Rückfluss gekocht und aus P2O5 destilliert werden. Es wird durch fraktionierte Kristallisation durch partielles Einfrieren weiter gereinigt und erneut destilliert. Hochgiftiger Dampf. Arbeiten Sie in einer effizienten Dunstabzugshaube.
Unverträglichkeiten
Beim Mischen von Trifluoressigsäure und Wasser entsteht erhebliche Wärme.
Abfallentsorgung
Trifluoressigsäure und Abfallmaterial, das diesen Stoff enthält, sollten in einem geeigneten Behälter aufbewahrt, deutlich gekennzeichnet und gemäß den Abfallentsorgungsrichtlinien Ihrer Einrichtung gehandhabt werden.