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Los ácidos carborano H (CXB11 Y5 Z6) (X, Y, Z = H, Alk, F, Cl, Br, CF3) son una clase de superácidos.[1] Se estima que es un millón de veces más fuerte que ácido sulfúrico alrededor del 100% en términos de su función de acidez Hammet con valores (H0 ≤ -18) y valores de p Ka por debajo de -20, lo que los establece como algunos de los ácidos más fuertes en Known bronsted.[2][3][4] El ejemplo mejor estudiado es el derivado altamente clorado H (CHB11 Cl11). Se encontró que la acidez del H (CHB11 Cl11) superaba con creces la del ácido tríflico, CF3 SO3 H, y la bistriflimida, (CF3 SO2)2 NH, compuestos previamente considerados como los ácidos aislados más fuertes.

Su alta acidez deriva de la extensa deslocalización de sus bases conjugadas, aniones carbonato (CXB11 Y5 Z6-), que generalmente están más estabilizados por grupos electronegativos como Cl, F y CF3. Debido a la falta de propiedades oxidantes y la nucleofilicidad excepcionalmente baja y alta estabilidad de sus bases conjugadas, son los únicos superácidos conocidos que protonan el fullereno C60 sin descomponerlo.[5][6] Además, forman sales estables y aislables con benceno protonado, C6 H7+, el compuesto original de los intermedios de Wheland que se encuentran en las reacciones de sustitución aromática electrofílica.

El ácido carborano fluorado, H (CHB11 F11), es incluso más fuerte que el ácido carborano clorado. Es capaz de protonar butano para formar el catión terc-butilo a temperatura ambiente y es el único ácido conocido que protona dióxido de carbono para dar el catión puente, [H (CO2)2]+, posiblemente convirtiéndolo en el ácido conocido más fuerte. En particular, el dióxido de carbono no sufre una protonación observable cuando se trata con superácidos mixtos HF-SBF5 o HSO3F-5 SBF.[7][8][8][9]

Como clase, los ácidos carborano forman el grupo más ácido de sustancias conocidas, bien definidas y aislables, mucho más ácidas que los ácidos fuertes de un solo componente previamente conocidos, como el ácido tríflico o el ácido perclórico. En ciertos casos, como los derivados cuasi perhalogenados mencionados anteriormente, sus acidez rivalizan (y posiblemente superan) a las de los superácidos mixtos tradicionales de Lewis-Brønsted, como el ácido mágico y el ácido fluoroantimónico. (Sin embargo, una comparación directa no fue posible hasta ahora debido a la falta de una medida de acidez que sea adecuada para ambas clases de ácidos: los valores de p Ka están mal definidos para ácidos mixtos químicamente complejos, mientras que los valores H0 no se pueden medir para ácidos muy altos. fusión de ácidos carboxílicos).

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  1. Tenga en cuenta que la imagen del protón ácido no es el que está unido al carborano, sino que es el contraión que no se muestra.
  2. Olah, GA; Prakash, GKS; Sommer, J.; Molnar, A. Química de superácidos. [Sl: sn] ISBN 978-0-471-59668-4
  3. Es decir, si fuera líquida, la capacidad de protonación de una muestra pura del superácido de carborano, medida por la actividad de H+, sería un millón de veces mayor que la del ácido sulfúrico al 100%.
  4. «Superacidez de ácidos de Brønsted basados en closo-dodecaborato: un estudio DFT». La Revista de Química Física A. 119. PMID 25513897. doi: 10.1021 / jp506485x
  5. «El ácido aislante más fuerte». Angewandte Chemie International Edition. 43. PMID 15468064. doi: 10.1002 / anie.200460005
  6. «Ácidos carborano. Nuevos ácidos "fuertes pero suaves" para la química orgánica e inorgánica» (PDF). Comunicaciones químicas. 2005. PMID 15791295. doi: 10.1039 / b415425h
  7. «El ácido de Brønsted más fuerte: protonación de alcanos por H (CHB11F11) a temperatura ambiente». Angewandte Chemie International Edition. 53. PMC 4993161. PMID 24339386. doi: 10.1002 / anie.201308586
  8. 8,0 8,1 «Mitos sobre el protón. La naturaleza de H + en medios condensados». Acc. Chem. Res. 46. PMC 3833890. PMID 23875729. doi: 10.1021 / ar400064q
  9. «El ácido más fuerte: protonación de dióxido de carbono». Angewandte Chemie International Edition. 55. ISSN 1521-3773. PMID 26663640. doi: 10.1002 / anie.201509425