氟磺酸

氟磺酸（化学式：HSO₃F），或称氟代硫酸，是通用的强酸之一。其分子结构以HSO₃F描述较恰当，可以强调它和硫酸（H₂SO₄）的关系。HSO₃F是四面体型分子。

氟磺酸
氟磺酸的结构式 氟磺酸的空间填充模型
IUPAC名 Sulfurofluoridic acid
系统名 Fluorosulfuric acid[来源请求]
别名	氟硫酸、氟代硫酸、 氟代磺酸
识别
CAS号	7789-21-1  Y
PubChem	24603
ChemSpider	23005
SMILES	OS(F)(=O)=O
InChI	1/FHO3S/c1-5(2,3)4/h(H,2,3,4)
InChIKey	UQSQSQZYBQSBJZ-UHFFFAOYAW
UN编号	1777
EINECS	232-149-4
RTECS	LP0715000
MeSH	Fluorosulfonic+acid
性质
化学式	HFO3S
摩尔质量	100.07 g·mol−1
外观	无色液体
密度	1.84 g cm-3
熔点	-87 °C（185.7 K）
沸点	165 °C（438.5 K）
溶解性（水）	可溶
pKa	-10
pKb	24
结构
配位几何	四面体
分子构型	四面体
危险性
警示术语	R：R20, R35
安全术语	S：S1/2, S26, S45
MSDS	ICSC 0996
欧盟编号	016-018-00-7
欧盟分类	有害 Xn 腐蚀性 C
相关物质
相关化学品	五氟化锑、三氟甲磺酸、 氢氟酸
若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

化学性质

氟磺酸是流动性强的无色液体。它可溶于极性的有机溶剂中（例如硝基苯、醋酸和醋酸乙酯），但在非极性溶剂（如烷烃）中不易溶解。它强酸的性质，使它能溶解几乎所有的有机化合物，甚至弱质子接受体（弱碱）。^[1] HSO₃F会缓慢的水解为氟化氢与硫酸。

相关的三氟甲磺酸CF₃SO₃H保有HSO₃F的强酸性，但不易水解。

制备

氟磺酸可由氟化氢与三氧化硫反应制得。

SO₃ + HF → HSO₃F

除此之外，用氟化氢钾或氟化钙与发烟硫酸在250°C反应，一旦产生HF，便以惰性气体清除，HSO₃F可在玻璃设备中分馏出来。^[2]

超强酸

HSO₃F是结构简单的布朗斯特酸中已知的最强酸之一，虽然碳硼烷酸酸性更强。^[3] 它的酸度（H₀）为−15.1，而硫酸是−12。HSO₃F和路易斯酸五氟化锑混合会产生“魔酸”，这是一个超强的质子给予体。这些酸都归类在“超强酸”中，酸度比纯硫酸强。

应用

HSO₃F可以催化烷烃的异构化，及烯烃对烃的烷基化反应。^[4] 它在实验室也能作为氟化剂。^[2]

安全性

氟磺酸遇水解离出HF，有很强的毒性和腐蚀性。HSO₃F加水会产生剧烈反应，如同硫酸加水一般。

参考资料

1. Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis 2001 John Wiley & Sons, Ltd
2. Cotton, F.A.; Wilkinson, G. (1980) Advanced Inorganic Chemistry: A Comprehensive Text, 4th Edition, p.246, Wiley-Interscience Publications.
3. M. Juhasz, S. Hoffmann, E. Stoyanov, K.-C. Kim, C. A. Reed, Angewandte Chemie International Edition 43 5352 - 5355 2004.
4. Olah, G.; Farooq, O.; Husain, A.; Ding, N.; Trivedi, N.; Olah, J. (1991) Superacid HSO₃F/HF-Catalyzed Butane Isomerisation. Catalysis Letters 10, 239-248.