次氟酸

✍ dations ◷ 2025-02-01 00:55:58 #无机酸,氟化合物

次氟酸指化学式为HOF的化合物。实际上,该名称并不准确,由于电负性的缘故,“次氟酸”中的氟仍为-1氧化态。参考其他含氟酸的名称,命名为“氟氧酸”似更为恰当。它可由水/冰以氟气氧化得到,是唯一可分离出固态的“次卤酸”,具爆炸性,会分解为HF和氧气:

根据X射线晶体学的研究,固态次氟酸分子为角形,键角为101°, O-F和O-H距离分别为1.442和0.78A,分子间有O-H…O键连成的链。右图是气态次氟酸分子的结构。

次氟酸是一个较新颖的氧化剂。分子中,O-F键不稳定;氧与电负性比氧强的氟连接,以致当中的氧偏向带正电,因此次氟酸是具有高度亲电性的供氧试剂(次氟酸中的氧有亲电性),应用性极强。

有机合成中最常用的是它的乙腈溶液(HOF·CH3CN)。该溶液具有较高的稳定性,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。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”(),一般有两个特点:

它参与的反应大致可分为几类:

次氟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:


次氟酸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%。

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。用次氟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。一般认为该反应中次氟酸先对烯醇的双键进行环氧化,然后发生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。

次氟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%。

下图中的化合物与1,2-茚二酮都可用于检验指纹。在制备方面,次氟酸作原料的路线产率最高,有很强的优越性:

次氟酸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%:

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