次氟酸是一种
无机物,化学式为HOF,淡黄色液体或白色固体,遇水分解,但在
乙腈中可以较为稳定地存在,次氟酸是很好的
氧化剂,可以和很多难以被氧化的有机物反应,且反应条件温和。
1971年美国的斯图尔杰和阿佩里曼在0℃以下,用被氮气稀释的
氟气在细冰上缓慢通过制得。
需要说明的是:在氟氧酸中,氢与氧之间的电子对偏向氧,氧与氟之间的电子对偏向氟,故氧的氧化数为零。在2HOF → 2HF + O2↑这个反应中,所有元素的氧化数都没有变化,故此反应为
非氧化还原反应。(根据
氧化还原反应的定义:氧化数发生变化的反应。)
根据
X射线晶体学的研究,固态氟氧酸分子为角形,
键角为101°,O-F和O-H距离分别为1.442Å和0.964Å,分子间有O-H…O键连成的链。
氟氧酸是一个较新颖的具有高度
亲电性的氧化剂,应用性强。有机合成中最常用的是它的乙腈溶液,一般用它作供氧试剂或
羟基化试剂。它参与的反应也称为“Rozen反应”(Rozen oxidation),一般有两个特点:
氟氧酸可与
烯烃发生
环氧化反应,反应通常很快,产率很高,与缺电子的对硝基
二苯乙烯反应都能得到70%的产率;与带有双键的
羧酸反应时,不需用酯来保护
羧基,直接反应即可得到
环氧化物,且产率很高;与
肉桂酸反应时,虽然分子中双键与羧基相连,但生成环氧化物的产率仍超过90%。
对α-羟基
羰基化合物的研究一直吸引着有机化学家的兴趣。用氟氧酸作氧化剂氧化
烯醇醚(通常为三甲硅基)制得α-羟基羰基化合物的方法,避免了其他方法残留的
重金属废料,减少了对环境的污染。一般认为该反应中氟氧酸先对烯醇的双键进行
环氧化,然后氟离子和水分子对环碳原子的亲核进攻,引入羟基,三元环打开。而后氟、羟基及硅基离去,恢复羰基,得到α-羟基羰基化合物。
氟氧酸在室温下与
苯乙酮的三甲硅基烯醇醚反应时,反应在5-10分钟内完成,产物为α-
羟基苯乙酮,产率高于90%。
硫醚和
芳香性的
噻吩都会被
氟氧酸氧化,且产率很高。不能被
过氧酸及
二甲基双环氧乙烷(DMDO)氧化的
2,5-二氯噻吩,在室温下与氟氧酸反应30分钟后,可以成功被转化为相应的砜,产率70%。
无论脂肪族还是芳香族的胺类都可以被氟氧酸氧化为
硝基化合物,通常反应很快且产率不俗。所有的氨基酸都可以通过此反应被转化为硝基酸,如图2中,
缬氨酸的甲基酯与氟氧酸
乙腈溶液反应,成功以超过80%的产率得到了2-硝基-3-
甲基丁酸甲酯。