主题：【转帖】新型超强酸:碳硼烷酸！

现代化学中，把酸分为两大类，一种是能够给出质子的酸，称为质子酸（Bronsted酸），另一种是能够接受电子对的酸，称为路易斯酸（Liews酸）。酸的强弱是指酸给出质子或接受电子对的能力强弱。对于质子酸（Bronsted酸），酸强度是指给出质子的能力，而对于路易斯酸，则是指其接受电子对的能力。氟磺酸、三氟甲烷磺酸等液体超强酸与硫酸、盐酸等一样属于质子酸，Nafion，杂多酸则属于质子型固体超强酸。而AlCl3，BF3，ZrO2-SO42-，TiO2-SO42-，SbF5/Al2O3则属于路易斯酸。HF-SbF5，HFSO3/SbF5，HF-BF3等则属于质子酸与路易斯酸构成的混合超强酸。
　　作为一种固态质子酸，碳硼烷酸具备令人吃惊的释放质子的能力，它能够在低温下使C60富勒烯、苯等高度稳定的烃类化合物转化为稳定的正碳离子，进而催化其化学反应，表现出迄今所有纯酸难以匹敌的强酸性，其酸性是100%浓硫酸的100万倍，是水的100万亿倍。另一方面，酸的腐蚀性又与其负电荷的特性有关，其强度来自两个方面，最特殊的一点是，其碳硼烷部分是一种极弱的碱，比氟磺酸的氟硫酸盐部分还弱。在发现碳硼烷酸之前，氟磺酸、三氟甲烷磺酸是已知强度最大的质子酸（H0值在-15左右），这种酸的氧化性、腐蚀性极强，可以轻易穿透玻璃器皿，而碳硼烷酸则是已知纯质子酸中第一个可以在玻璃器皿中保存的超强酸性物质，它具有非比寻常的化学稳定性。
　　由于碳硼烷酸中碳硼烷的结构十分稳定，释放质子后，由11个硼原子和一个碳原子排列而成的20面体碳硼烷阴离子CHB11R5X6-（R= H, CH3,Cl; X=Cl, Br, I）的结构没有发生任何变化，CHB11R5X6-可能是现代化学中无亲核性、无氧化还原活性、化学性质最为稳定的阴离子。这意味着碳硼烷酸不会有氢氟酸和硝酸中的氟和硝酸根所表现出的腐蚀性。其结果是碳硼烷酸可以在弱碱分子中加入质子，而不会破坏由此形成的往往很脆弱的正电荷结构，不发生进一步的化学反应，因此腐蚀性很低，这就是碳硼烷酸既强又温和的实质。
　　目前还无法采用传统的H0 Hammett指示剂法来测定碳硼烷酸的酸强度，因为碳硼烷酸属固体酸而不是液体酸，它具有在真空条件下易升华，在常压、150℃以上的条件下易熔化的特征，固体酸与液体酸酸强度的比较是物理化学上的经典难题。碳硼烷酸的气相酸强度计算结果表明碳硼烷酸是迄今已知最强的质子酸[4]。但目前还不能把代表气相酸强度的DG值转换成表示凝固相酸强度的H0值。在液相SO2溶液（碳硼烷酸的良好溶剂）中，采用13C NMR（核磁共振碳谱）中异亚丙基丙酮氧化物化学位移Dd测量法[5]定量对比碳硼烷酸和其它无机酸、液体超强酸的酸强度，结果同样证明碳硼烷酸强度远高于100%浓硫酸、氟磺酸与三氟甲烷磺酸.
碳硼烷酸的应用前景和研究发展方向
　　碳硼烷酸是一种清洁的酸，其应用十分广泛，可以用来制造“酸化”的有机分子，研究这些在自然界中短暂存在的有机分子有助于科学家了解物质发生变化的深层次机理，可以实现生产药物和石化产品所需的催化反应。而目前Christopher A. Reed和他的研究小组希望用这种碳硼烷酸来酸化惰性气体氙，确定该气体的惰性强度。“因为从来没有人这样做过”，氙是一种对酸反应惰性极强的元素。

传统石油化工、精细化工和合成药物工业中涉及异构化、烷基化、裂化、聚合、水合、酯化等反应的工艺常常使用液体酸催化剂（如AlCl3-HCl,BF3-HF,H2SO4等），这些液体酸催化剂腐蚀性强、污染严重且难以回收或再生使用，已不适应未来绿色化工的发展潮流，沸石分子筛催化剂可部分代替液体酸催化剂（如催化裂化），但由于其酸强度不高，往往需要在较高温度下才具有催化活性。碳硼烷酸独特的超强酸性、非氧化性、无腐蚀性和化学稳定性显示出比沸石分子筛催化剂更为优越的催化性能，它有望取代液体酸或沸石分子筛固体酸，实现低温条件下高活性、高选择性的绿色化工工艺。
　　碳硼烷酸的制备技术较为复杂，目前我国尚未开展这一领域的研究工作，国外也只有包括美国加利福尼亚大学Christopher A. Reed教授课题组在内的两三家单位在从事碳硼烷酸的研究，由于其潜在的学术价值和应用前景十分巨大，其研究成果一经报道便引起美国政府和国际学术界的极大关注，如何简化其制备技术，降低成本将是未来数年这一领域的关键课题

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原文由 cwjzyh(cwjzyh) 发表:
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属于新研发的产品，应该还没有成品上市！