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フルオロアンチモン酸

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出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2020/08/01 18:33 UTC 版)

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フルオロアンチモン酸

IUPAC名 Fluoroantimonic acid
系統名 Hydrogen hexafluoro-λ⁵-stibanuide^[要出典]
識別情報
CAS登録番号	16950-06-4
PubChem	21953576
ChemSpider	20137913
EC番号	241-023-8
SMILES F[Sb](F)(F)(F)(F)[FH]
InChI InChI=1S/6FH.Sb/h61H;/q;;;;;;+5/p-5 Key: MBAKFIZHTUAVJN-UHFFFAOYSA-I InChI=1S/FH.2H2O.O.Sb/h1H;21H2;;/q;;;;+3/p-3 Key: DAIOAWAJEVEBIG-UHFFFAOYSA-K
特性
化学式	HF₆Sb
モル質量	236.76 g mol⁻¹
精密質量	235.902062306 g mol⁻¹
外観	無色液体
酸解離定数 pK_a	−25
塩基解離定数 pK_b	39
危険性
Hフレーズ	H300, H310, H314, H330, H411
EU分類	C腐食性 T有毒 Xn有害 N環境への危険性
主な危険性	強い腐食性・激しい加水分解性
眼への危険性	大いにあり。
皮膚への危険性	大いにあり。
NFPA 704	0 4 3 W
R/Sフレーズ	R26, R29, R35
関連する物質
関連する酸	HF SbF₅ マジック酸
特記なき場合、データは常温 (25 °C)・常圧 (100 kPa) におけるものである。

フルオロアンチモン酸（フルオロアンチモンさん、fluoroantimonic acid）あるいはヘキサフルオロアンチモン酸（ヘキサフルオロアンチモンさん、hexafluoroantimonic acid）は、フッ化水素と五フッ化アンチモンの様々な比の混合物である^[1]。1対1の混合物はこれまで知られている中で最も強い超酸を形成する。この酸は、炭化水素でさえもプロトン化することができ、カルボカチオンとH₂を与える^[2]。

フッ化水素 (HF) とSbF₅の反応は発熱反応である。HFは非常に優れた酸化剤であり、SbF₅分子を攻撃し付加体を与える。フルオロアンチモン分子では、アニオンが水素に配位している。以前は、非常に弱い求核性および非常に弱い塩基性しか示さないため、非配位性陰イオン（英語版）に分類されていた。

フルオロアンチモン酸分子のプロトンは「裸」であると呼ばれるにもかかわらず、実際はヒドロニウムイオンのように、非常に弱い供与結合によってフッ素原子に常に付加している^[3]。しかしながら、この非常に弱い供与結合が、この系の強烈な酸性に必要である。フルオロアンチモン酸は、100%硫酸よりも2×10¹⁹（2000京）倍強い^[4]。

構造

組成式 ${\ce {[H2F^+][Sb2F11^- ]}}$ と ${\ce {[H3F2^+][Sb2F11^- ]}}$ の2種類の塩が結晶化され、単結晶X線回折により分析された。どちらの塩でも、アニオンは ${\ce {Sb2F11^-}}$ である^[5]。先に述べた通り、 ${\ce {SbF6^-}}$ は弱い塩基に分類されることから、より大きなモノアニオンである ${\ce {Sb2F11^-}}$ もより弱い塩基であると予想される。

他の酸との比較

以下の値^[要出典]は、ハメットの酸度関数（英語版）に基づいている。

フルオロアンチモン酸（1990年） (H₀値 = −31.3)
マジック酸（1974年）(H₀値 = −19.2)
カルボラン超酸（1969年）(H₀値 = −18.0)
フルオロスルホン酸（1944年）(H₀値 = −15.1)
トリフルオロメタンスルホン酸（1940年）(H₀値 = −14.9)

応用

詳細は「超酸」を参照

この異常に強い酸は、ほぼ全ての有機化合物をプロトン化する。1967年、BickelとHogeveenは、HF-SbF₅がイソブタンからH₂を、ネオペンタンからメタンを取り除くことを示した^[6]^[7]。

{\ce {(CH3)3CH\ + H^+ -> (CH3)3C^+\ + H2}}

{\ce {(CH3)4C\ + H^+ -> (CH3)3C^+\ + CH4}}

安全性

HF-SbF₅は、水によって迅速かつ爆発的に分解する。また、実質的に知られている全ての溶媒と反応する^[1]。HF-SbF₅と共存できることが確かめられている溶媒は、塩化フッ化スルフリルおよび液化二酸化硫黄である。クロロフルオロカーボン（Chlorofluorocarbon）も溶媒として使用される。HF-SbF₅の容器はPTFE（テフロン）製である。

脚注

^ ^a ^b Olah, G. A.; Prakash, G. K. S.; Wang, Q.; Li, X. (2004). “Hydrogen Fluoride–Antimony(V) Fluoride”. In L. Paquette Ed.. Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis. New York: J. Wiley & Sons. doi:10.1002/047084289
^ George Andrew Olah (2001). A life of magic chemistry: autobiographical reflections of a nobel prize winner. John Wiley and Sons. pp. 100–101. ISBN 0471157430
^ Michael Klein (2000年10月25日). “The quantum chemistry of proton "hopping" or transfer in his acid”. Pittsburgh Supercomputing Center. 2011年4月14日閲覧。
^ Olah, George A. (2005). “Crossing Conventional Boundaries in Half a Century of Research”. J. Org. Chem. 70 (7): 2413–2429. doi:10.1021/jo040285o. PMID 15787527.
^ Mootz, D.; Bartmann, K. (1988). “The Fluoronium Ions H₂F⁺ and H₃F₂⁺: Characterization by Crystal Structure Analysis”. Angew. Che. Int. Ed. 27: 391–392. doi:10.1002/anie.198803911.
^ Bickel, A. F.; Gaasbeek, C. J.; Hogeveen, H.; Oelderik, J. M.; Platteeuw, J. C. (1967). “Chemistry and spectroscopy in strongly acidic solutions: reversible reaction between aliphatic carbonium ions and hydrogen”. Chemical Communications 1967: 634–5. doi:10.1039/C19670000634.
^ Hogeveen, H.; Bickel, A. F. (1967). “Chemistry and spectroscopy in strongly acidic solutions: electrophilic substitution at alkane-carbon by protons”. Chemical Communications 1967: 635–6. doi:10.1039/C19670000635.

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