Fluoruro di cesio

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Fluoruro di cesio
Caesium-fluoride-3D-ionic.png
Caesium fluoride.jpg
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolareCsF
Massa molecolare (u)151,90
Aspettosolido cristallino bianco
Numero CAS13400-13-0
Numero EINECS236-487-3
PubChem25953
SMILES
[F-].[Cs+]
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.)4,115
Solubilità in acqua367 g/100 mL (18 °C)
Temperatura di fusione682 °C (955 K)
Temperatura di ebollizione1251 °C (1524 K)
Sistema cristallinocubico, cF8
Indicazioni di sicurezza
Punto di fiammanon infiammabile
Simboli di rischio chimico
Tossico
Frasi R23/24/25-34
Frasi S26-36/37/39-45

Il fluoruro di cesio è il composto chimico di formula CsF. È un composto ionico; all'aspetto è un solido bianco igroscopico. È più solubile del fluoruro di sodio e del fluoruro di potassio. Come tutti i fluoruri solubili è un composto leggermente basico. Sono da evitare i contatti con sostanze acide, perché si forma acido fluoridrico, un composto molto tossico e corrosivo. CsF trova applicazioni nella sintesi di composti organici.

Struttura[modifica | modifica wikitesto]

Il fluoruro di cesio è un composto ionico, e nel cristallo ha una struttura tipo NaCl inversa, dato che i cationi Cs+ sono più grandi degli anioni F-. Negli alogenuri di litio, sodio, potassio e rubidio invece il catione è più piccolo dell'anione. Gli ioni Cs+ hanno un arrangiamento cubico a faccia centrata e gli ioni F- occupano gli interstizi ottaedrici.[1]

Sintesi[modifica | modifica wikitesto]

Il fluoruro di cesio viene preparato neutralizzando l'idrossido di cesio con acido fluoridrico; successivamente l'acqua viene rimossa per riscaldamento.

CsOH + HF → CsF + H2O

Reattività[modifica | modifica wikitesto]

In generale CsF reagisce come fonte di ioni fluoruro, F-. Le sue reazioni sono quindi analoghe alle usuali reazioni dei fluoruri solubili come il fluoruro di potassio. Ad esempio:[2]

2 CsF (aq) + CaCl2 (aq) → 2 CsCl (aq) + CaF2 (s)

Oltre che in acqua, CsF può dissociarsi anche in solventi anidri, rilasciando ioni fluoruro, che possono reagire con cloruri arilici elettron-deficienti per formare fluoruri arilici (Reazione di Finkelstein). Dato che il legame Si-F è molto forte, lo ione fluoruro è utile in chimica organica per reazioni di desililazione (rimozione di gruppi contenenti silicio); il CsF è molto adatto a questo scopo (vedi oltre). Come tutti i fluoruri solubili, CsF è moderatamente basico, dato che HF è un acido debole. Lo ione fluoruro è poco nucleofilo ed è quindi una base utile in chimica organica.[2]

CsF è disponibile in forma anidra; se ha assorbito acqua è facile seccarlo per riscaldamento a 100 °C per due ore sotto vuoto.[3] Quando serve una fonte di ioni fluoruro anidri "nudi", CsF è quindi una utile alternativa al tetra-n-butilammonio fluoruro (TBAF), che è più igroscopico.

CsF è spesso considerato il composto più ionico possibile, dato che il fluoro è l'elemento più elettronegativo, e il cesio è l'elemento meno elettronegativo (escludendo il francio, elemento molto raro, instabile e radioattivo).

Usi[modifica | modifica wikitesto]

Il fluoruro di cesio è una base utile in reazioni di chimica organica, dato che lo ione fluoruro agisce difficilmente da nucleofilo. È noto che nella reazione di condensazione di Knoevenagel CsF dà rese migliori rispetto a KF o NaF.[4] CsF è anche utile come base in reazioni di condensazione di Suzuki.[5][6]

Un'altra applicazione importante del CsF in laboratorio è la rimozione di gruppi contenenti silicio (desililazione). In soluzione di DMF o THF il fluoruro di cesio può attaccare vari composti organo silicici formando il fluoruro corrispondente e un carbanione, che può successivamente reagire con elettrofili.[1] Ad esempio:[4]

CsF desilylation.png

Reazioni di desililazione sono utili anche per rimuovere gruppi protettivi silici.

CsF è usato comunemente come fonte di fluoruri per sintetizzare composti organici fluorurati. Ad esempio, CsF reagisce con esafluoroacetone formando il sale perfluoroalcossido di cesio che è stabile fino a 60 °C, a differenza dei corrispondenti sali di sodio e potassio.[7]

Reazione fra esafluoroacetone e cesio fluoruro a formare il perfluoroalcossido
Reazione fra esafluoroacetone e cesio fluoruro a formare il perfluoroalcossido

Cristalli singoli di CsF sono trasparenti nel lontano infrarosso. Per questo motivo CsF è spesso usato per costruire finestre di celle per spettroscopia infrarossa.

Indicazioni di sicurezza[modifica | modifica wikitesto]

Come altri fluoruri solubili, il CsF è moderatamente tossico.[8] Contatti con acidi vanno evitati perché si forma acido fluoridrico, fortemente tossico e corrosivo. Il catione Cs+ in sé non è considerato tossico, al pari del cloruro di cesio.[9]

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ a b Handbook of Chemistry and Physics, 71ª ed., Ann Arbor, Michigan, CRC Press, 1990, ISBN xxx.
  2. ^ a b N. N. Greenwood, A. Earnshaw, Chemistry of the elements, 2ª ed., Oxford, Butterworth-Heinemann, 1997, ISBN 0-7506-3365-4.
  3. ^ G. K. Friestad e B. P. Branchaud, Handbook of reagents for organic synthesis: acidic and basic reagents, a cura di H. J. Reich e J. H. Rigby, New York, Wiley, 1999, pp. 99-103., ISBN 978-0-471-97925-8.
  4. ^ a b M. Fiorenza, A. Mordini, S. Papaleo, S. Pastorelli e A. Ricci, Fluoride ion induced reactions of organosilanes: the preparation of mono and dicarbonyl compounds from β-ketosilanes, in Tetrahedron Letters, vol. 26, nº 6, 1985, pp. 787-788, DOI:10.1016/S0040-4039(00)89137-6.
  5. ^ L. Hong, W. Yangjie e Y. Weibo, An efficient catalyst for the synthesis of ortho-substituted biaryls by the Suzuki cross-coupling: triphenylphosphine adduct of cyclopalladated ferrocenylimine, in J. Organomet. Chem., vol. 691, nº 26, 2006, pp. 5688-5696, DOI:10.1016/j.jorganchem.2006.09.023.
  6. ^ L. Bartali, A. Guarna, P. Larini e E. G. Occhiato, Carbonylative Suzuki–Miyaura coupling reaction of lactam-, lactone-, and thiolactone-derived enol triflates for the synthesis of unsymmetrical dienones, in Eur. J. Org. Chem., vol. 2007, nº 13, 2007, pp. 2152-2163, DOI:10.1002/ejoc.200601089.
  7. ^ F. W. Evans, M. H. Litt, A. M. Weider-Kubanek e F. P. Avonda, Formation of adducts between fluorinated ketones and metal fluorides, in J. Org. Chem., vol. 33, nº 5, 1968, pp. 1837-1839, DOI:10.1021/jo01269a028.
  8. ^ Scheda MSDS del fluoruro di cesio
  9. ^ Scheda MSDS del cloruro di cesio

Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]

  • C. E. Housecroft, A. G. Sharpe, Inorganic chemistry, 2ª ed., Harlow (England), Pearson Education Limited, 2005, ISBN 0-13-039913-2.
  • N. N. Greenwood, A. Earnshaw, Chemistry of the elements, 2ª ed., Oxford, Butterworth-Heinemann, 1997, ISBN 0-7506-3365-4.
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