次氟酸

通常所認為的次氟酸是指化學式為HOF的化合物。實際上，該名稱並不準確，由於電負性的緣故，HOF中的氟仍為-1價，而氧則為0價，故認為其名稱應為“氟氧酸”。它可由氟氣緩緩通過細冰表面氧化得到，是唯一可分離出固態的“次鹵酸”，具爆炸性，會分解為氟化氫氣體和氧氣。1971年由美國科學家斯圖爾傑和阿佩里曼首次製得。次氟酸是很好的氧化劑，可以和很多難以被氧化的有機物反應，且反應條件溫和。

基本介紹

• 中文名：次氟酸
• 外文名：hypoflorous acid
• 化學式：HOF
• 分子量：36.0057
• 外觀：淡黃色液體或白色固體
• 詞性：名詞

簡介

化學式：HOF

中文別稱：氟氧酸

英文名稱：hypoflorous acid

分子量：36.0057

性狀：淡黃色液體或白色固體

熔點：−117 ℃

沸點：< 0℃（0℃分解）

發現

1971年美國的斯圖爾傑和阿佩里曼在0℃以下，用被氮氣稀釋的氟氣在細冰上緩慢通過製得。

該物質極為不穩定，容易爆炸分解。氟氧酸在室溫下便會分解，帶有刺激性的氣味，並且有劇毒。

需要說明的是：在氟氧酸中，氫與氧之間的電子對偏向氧，氧與氟之間的電子對偏向氟，故氧的氧化數為零。在2HOF→2HF+O₂↑這個反應中，所有元素的氧化數都沒有變化，故此反應為非氧化還原反應。（根據氧化還原反應的定義：氧化數發生變化的反應。）

結構

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

化學性質

遇水分解，但在乙腈中可以較為穩定地存在。氟氧酸的乙腈溶液(HOF·CH₃CN)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。

氟氧酸在乙腈中可以完全電離出氫離子，酸性較鹽酸強。

HOF + CH₃CN → OF(-) + CH₃CNH(+)

氟氧酸是一個較新穎的具有高度親電性的氧化劑，套用性極強。有機合成中最常用的是它的乙腈溶液，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%。

化學反應

它參與的反應大致可分為幾類：

烯烴環氧化

氟氧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；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%。

次氟酸的烯烴環氧化

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。用氟氧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。一般認為該反應中氟氧酸先對烯醇的雙鍵進行環氧化，然後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。

氟氧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%。

下圖中的化合物與1,2-茚二酮都可用於檢驗指紋。在製備方面，氟氧酸作原料的路線產率最高，有很強的優越性。

氟氧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%。

次氟酸的羥基化

其他氧化反應

①氧化硫醚為碸

硫醚和芳香性的噻吩都會被氟氧酸氧化，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，在室溫下與氟氧酸反應30分鐘後，可以成功被轉化為相應的碸，產率70%。

次氟酸氧化硫醚為碸

②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氟氧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，如下圖中，纈氨酸的甲基酯與氟氧酸乙腈溶液反應，成功以超過80%的產率得到了2-硝基-3-甲基丁酸甲酯。

此外，氟氧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。

次氟酸氧化胺為硝基化合物