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Fluoruro de cesio

El fluoruro de cesio ( fluoruro de cesio en inglés americano ) es un compuesto inorgánico con la fórmula CsF. Una sal blanca higroscópica , el fluoruro de cesio se utiliza en la síntesis de compuestos orgánicos como fuente del anión fluoruro. [5] El compuesto es digno de mención desde la perspectiva pedagógica ya que el cesio también tiene la electropositividad más alta de todos los elementos comúnmente disponibles y el flúor tiene la electronegatividad más alta.

Síntesis y propiedades

Cadenas cristalinas de CsF cultivadas dentro de nanotubos de carbono de doble pared . [6]

El fluoruro de cesio se puede preparar mediante la reacción del hidróxido de cesio (CsOH) con ácido fluorhídrico (HF) y la sal resultante se puede purificar mediante recristalización. La reacción se muestra a continuación:

CsOH + HF → CsF + H2O

Utilizando la misma reacción, otra forma de crear fluoruro de cesio es tratar el carbonato de cesio ( Cs2CO3 ) con ácido fluorhídrico y, nuevamente, la sal resultante puede purificarse mediante recristalización. La reacción se muestra a continuación:

Cs 2 CO 3 + 2 HF → 2 CsF + H 2 O + CO 2

El CsF es más soluble que el fluoruro de sodio o el fluoruro de potasio en solventes orgánicos. Está disponible en su forma anhidra y, si se ha absorbido agua, es fácil de secar calentándolo a 100 °C durante dos horas al vacío . [7] El CsF alcanza una presión de vapor de 1 kilopascal a 825 °C, 10 kPa a 999 °C y 100 kPa a 1249 °C. [8]

Estructura

El fluoruro de cesio tiene la estructura de halita , lo que significa que el Cs + y el F− se empaquetan en una disposición cúbica más compacta, como lo hacen el Na + y el Cl− en el cloruro de sodio. [3] A diferencia del cloruro de sodio, el anión del fluoruro de cesio es más pequeño que su catión, por lo que es el tamaño del anión el que inhibe estéricamente números de coordinación mayores que seis en condiciones normales. Un ion haluro más grande permitiría la coordinación de ocho observada en otros cristales de haluro de cesio.

Aplicaciones en síntesis orgánica

Al estar altamente disociado, el CsF es una fuente de fluoruro más reactiva que las sales de metales alcalinos relacionadas. El CsF es una alternativa al fluoruro de tetra-n-butilamonio (TBAF) y al fluoruro de TAS (TASF).

Como base

Al igual que otros fluoruros solubles, el CsF es moderadamente básico, porque el HF es un ácido débil . La baja nucleofilia del fluoruro significa que puede ser una base útil en química orgánica . [9] El CsF da mayores rendimientos en las reacciones de condensación de Knoevenagel que el KF o el NaF . [10]

Formación de enlaces Cs-F

El fluoruro de cesio sirve como fuente de fluoruro en la química de los organofluorados . De manera similar al fluoruro de potasio , el CsF reacciona con la hexafluoroacetona para formar una sal de perfluoroalcóxido estable. [11] Convierte los cloruros de arilo deficientes en electrones en fluoruros de arilo ( proceso Halex ), aunque el fluoruro de potasio se utiliza con más frecuencia.

Agente de desprotección

Debido a la fuerza del enlace Si – F , el fluoruro es útil para reacciones de desililación , es decir, la escisión de enlaces Si-O en síntesis orgánica . [12] El CsF se utiliza comúnmente para tales reacciones. Las soluciones de fluoruro de cesio en THF o DMF atacan una amplia variedad de compuestos de organosilicio para producir un fluoruro de organosilicio y un carbanión , que luego pueden reaccionar con electrófilos , por ejemplo: [10]

Precauciones

Al igual que otros fluoruros solubles, el CsF es moderadamente tóxico. [13] Se debe evitar el contacto con ácidos , ya que forman ácido fluorhídrico altamente tóxico/corrosivo . El ion cesio (Cs + ) y el cloruro de cesio generalmente no se consideran tóxicos. [14]

Referencias

  1. ^ abcd Haynes, William M., ed. (2011). Manual de química y física del CRC (92.ª edición). Boca Raton, FL: CRC Press . pág. 4.57. ISBN 1-4398-5511-0.
  2. ^ Haynes, William M., ed. (2011). Manual de química y física del CRC (92.ª edición). Boca Raton, FL: CRC Press . pág. 4.132. ISBN 1-4398-5511-0.
  3. ^ abcd Davey, Wheeler P. (1923). "Medidas de precisión de cristales de haluros alcalinos". Physical Review . 21 (2): 143–161. Bibcode :1923PhRv...21..143D. doi :10.1103/PhysRev.21.143.
  4. ^ abcd Haynes, William M., ed. (2011). Manual de química y física del CRC (92.ª edición). Boca Raton, FL: CRC Press . pág. 5.10. ISBN 1-4398-5511-0.
  5. ^ Friestad, Gregory K.; Branchaud, Bruce P.; Navarrini, Walter; Sansotera, Maurizio (2007). "Fluoruro de cesio". Enciclopedia de reactivos para síntesis orgánica . doi :10.1002/047084289X.rc050.pub2. ISBN 978-0-471-93623-7.
  6. ^ Senga, Ryosuke; Suenaga, Kazu (2015). "Espectroscopia de pérdida de energía de electrones de átomos individuales de elementos ligeros". Nature Communications . 6 : 7943. Bibcode :2015NatCo...6.7943S. doi :10.1038/ncomms8943. PMC 4532884 . PMID  26228378. (Información complementaria)
  7. ^ Friestad, GK; Branchaud, BP (1999). Reich, HJ; Rigby, JH (eds.). Manual de reactivos para síntesis orgánica: reactivos ácidos y básicos . Nueva York: Wiley. págs. 99–103. ISBN. 978-0-471-97925-8.
  8. ^ Lide, DR, ed. (2005). "Presión de vapor" (PDF) . Manual de química y física del CRC (86.ª edición). Boca Raton (FL): CRC Press. pág. 6.63. ISBN 0-8493-0486-5.
  9. ^ Greenwood, Norman N. ; Earnshaw, Alan (1984). Química de los elementos. Oxford: Pergamon Press . págs. 82–83. ISBN 978-0-08-022057-4.
  10. ^ ab Fiorenza, M; Mordini, A; Papaleo, S; Pastorelli, S; Ricci, A (1985). "Reacciones inducidas por iones fluoruro de organosilanos: la preparación de compuestos mono y dicarbonílicos a partir de β-cetosilanos". Tetrahedron Letters . 26 (6): 787–788. doi :10.1016/S0040-4039(00)89137-6.
  11. ^ Evans, FW; Litt, MH; Weidler-Kubanek, AM; Avonda, FP (1968). "Formación de aductos entre cetonas fluoradas y fluoruros metálicos". Journal of Organic Chemistry . 33 (5): 1837–1839. doi :10.1021/jo01269a028.
  12. ^ Smith, Adam P.; Lamba, Jaydeep JS y Fraser, Cassandra L. (2002). "Síntesis eficiente de halometil-2,2'-bipiridinas: 4,4'-bis(clorometil)-2,2'-bipiridina". Organic Syntheses . 78 : 82; Volúmenes recopilados , vol. 10, pág. 107.
  13. ^ "Lista de MSDS para fluoruro de cesio". hazard.com . 27 de abril de 1993. Archivado desde el original el 9 de febrero de 2012. Consultado el 7 de septiembre de 2007 .{{cite web}}: CS1 maint: URL no apta ( enlace )
  14. ^ "Lista de MSDS para cloruro de cesio". hazard.com . JT Baker. 16 de enero de 2006. Archivado desde el original el 13 de marzo de 2012 . Consultado el 7 de septiembre de 2007 .{{cite web}}: CS1 maint: URL no apta ( enlace )