科学家发现新的超强酸

诸平

Lewis superacid can be used to convert harmful compounds into sustainably usable chemical in the future. Photo: University of Paderborn, Laura Köring

据德国帕德博恩大学（Paderborn University / Universität Paderborn, Deutschland）2023年2月23日报道，科学家发现新超强酸（Scientists discover new superacid）。上述图示是路易斯超强酸(Lewis superacid)可用于在未来将有害化合物转化为可持续使用的化学品。

科学家发现新的超级酸：将有害化合物转化为可持续使用的化学物质。帕德博恩大学的研究人员与德国卡尔斯鲁厄理工学院（Karlsruher Institut für Technologie 简称KIT, Deutschland）研究人员合作，已经成功地生产出非常特殊的催化剂，即所谓的路易斯超级酸（Lewis superacids），借助这种催化剂可以分解强化学键并加速反应。到目前为止，这些物质的生产被证明是极其困难的。随着化学家的发现，含氟的不可生物降解的碳氢化合物（类似于聚四氟乙烯），甚至破坏气候的温室气体（如六氟化硫）都可以转化回可持续使用的化学品。相关研究结果于2023年1月9日已经在德国著名期刊《应用化学》（Angewandte Chemie）杂志网站发表——Laura Köring, Dr. Arne Stepen, Dr. Bernhard Birenheide, Simon Barth, Maxim Leskov, Dr. Roland Schoch, Dr. Felix Krämer, Prof. Dr. Frank Breher, Prof. Dr. Jan Paradies. Bor-Zentrierte Lewis-Supersäuren durch Redoxaktive Liganden: Anwendung in der C-F- und S-F-Bindungsaktivierung. Angewandte Chemie, First published: 09 January 2023. DOI: 10.1002/ange.202216959. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.202216959

积累电子对的化合物被称为路易斯酸（Lewis acids）。由于这种能力，它们经常被用来加速化学反应。路易斯超强酸比五氟化锑（antimony pentafluoride，SbF_5，最强的路易斯酸）强，甚至可以破坏最牢固的键。帕德博恩大学化学系（Department Chemie）的简·帕拉迪斯 (Jan Paradies) 解释说：“要获得牢固的键合，您需要非常活泼的试剂，即极易反应的物质。” 例如，新催化剂可以裂解特别稳定的碳氟键或硫氟键。“从本质上讲，这些路易斯超强酸具有令人难以置信的反应性，这使得它们难以生产和使用。通过一种技巧，我们设法生产了这种分子并将它们用于催化反应。这使得它成为可能，例如，激活并进一步转化几乎惰性的碳氟键或硫氟键，它们不是很活泼的，”简·帕拉迪斯说。

帕德博恩大学化学系的科学家们已经与可持续系统设计中心 (Center for Sustainable Systems Design 简称CSSD) 的科学家联手。CSSD将帕德博恩大学可持续发展领域的跨学科基础研究捆绑在一起。参与小组的互补科学方向是可持续系统开发新方法的核心。通过这种方式，该中心旨在为资源的可持续利用做出贡献。帕德博恩大学的硕士学位课程“可持续化学（Sustainable Chemistry / Nachhaltige Chemie）”的一部分也讨论了此类和相关主题。简·帕拉迪斯说：“通过这种方式，我们也在教学的可持续性领域设定了明确的重点。”

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Abstract

Eine Reihe redox-responsiver, Ferrocenyl-substituierter Borane und Boronsäureester wurde dargestellt. Oxidation der Ferrocenyl-Einheit zum entsprechenden Ferrocenium führte zu einer drastischen Erhöhung der Lewis-Acidität, wobei sogar die des SbF₅ übertroffen wird. Dies wurde sowohl experimentell als auch durch quantenchemische Rechnungen untersucht. Die resultierenden, stark Lewis-aciden Borverbindungen wurden für katalytische C-F- und S-F-Aktivierung verwendet.