Hexafluoraceton

Strukturformel
Allgemeines
Name	Hexafluoraceton
Andere Namen	HFA Perfluoraceton Hexafluor-2-propanon
Summenformel	C3F6O C6H6F12O5 (Sesquihydrat)
Kurzbeschreibung	farbloses Gas mit muffigen Geruch[1] farblose Flüssigkeit mit stechendem Geruch (Sesquihydrat)[2]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 684-16-2 10543-95-0 (Monohydrat) 13098-39-0 (Sesquihydrat)[S 1] 34202-69-2 (Trihydrat) EG-Nummer 211-676-3 ECHA-InfoCard 100.010.616 PubChem 12695 Wikidata Q416322
Eigenschaften
Molare Masse	166,02 g·mol^−1 184,04 g·mol^−1 (Monohydrat) 193,03 g·mol^−1 (Sesquihydrat) 220,08 g·mol^−1 (Trihydrat)
Aggregatzustand	gasförmig flüssig (Sesquihydrat)
Dichte	1,62 g·l^−1[3] 1,69 g·cm^−3 (Sesquihydrat bei 20 °C)[2]
Schmelzpunkt	−122 °C[1][4] 18 °C (Monohydrat)[1] 11–20 °C (Sesquihydrat)[1][2] 18–21 °C (Trihydrat)[1]
Siedepunkt	−27,5 °C[1][4]
Dampfdruck	0,59 MPa (20 °C)[1][4] 202 hPa (Sesquihydrat bei 20 °C)[2]
Löslichkeit	löslich in Wasser[2]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung[4] Gefahr H- und P-Sätze H: 280​‐​330​‐​314​‐​360 P: 202​‐​260​‐​280​‐​303+361+353+315​‐​304+340+315​‐​305+351+338+315​‐​403​‐​405[4]
MAK	Schweiz: 0,1 ml·m^−3 bzw. 0,7 mg·m^−3[5]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Hexafluoraceton (HFA) ist ein Derivat des Acetons, bei dem alle Wasserstoffatome durch Fluor ersetzt sind. Als Feinchemikalie ist es im Handel als Sesquihydrat, also mit formal 1,5 Wassermolekülen pro Molekül. Es dient als Baustein bei der Synthese fluorhaltiger organischer Verbindungen.

Herstellung

Zur Herstellung von Hexafluoraceton wird technisch zumeist die Isomerisierung von Hexafluor-1,2-epoxypropan gewählt. So erhält man es durch Umsetzung in Gegenwart von lewis-sauren Katalysatoren wie Aluminiumoxid, Titandioxid, Wolfram(IV)-oxid, Aluminiumchlorid, Aluminiumbromid, Zinn(IV)-chlorid, Vanadium(V)-oxidtrichlorid, Titan(IV)-chlorid, Eisen(III)-chlorid, Kupfer(II)-chlorid oder Zirconylchlorid.[6]

Isomerisierung von Hexafluor-1,2-epoxypropan zu Hexafluoraceton

Eine weitere technische Herstellung erfolgt durch die Umsetzung von Hexachloraceton mit Fluorwasserstoff.[1]

${\displaystyle {\ce {Cl3C-CO-CCl3 + 6 HF -> F3C-CO-CF3 + 6 HCl}}}$

Eine Labormethode beruht auf der Umsetzung von Perfluorpropen mit Schwefel und Kaliumfluorid und anschließender Ringöffnung des Dithietans mit Kaliumfluorid und Kaliumiodat zum HFA.[7]

Herstellung von Hexafluoraceton aus Perfluorpropen über Ringöffnung eines Dithietans

Eigenschaften

Hexafluoraceton ist bis 300 °C praktisch thermisch stabil. Eine Zersetzung führt oberhalb von 500 °C zu Hexafluorethan und Kohlenmonoxid. Oberhalb von 600 °C entstehen auch Trifluoracetylfluorid und Perfluorisobuten.[1]

${\displaystyle {\ce {F3C-CO-CF3 -> F3C-CF3 + CO}}}$

Im Hexafluoraceton ist das Carbonyl-Kohlenstoffatom durch seine benachbarten Trifluormethyl-Reste sehr elektronenarm und daher gegenüber Nucleophilen wie selbst Aromaten oder Olefinen reaktionsfähig. Mit Wasser bilden sich schnell stabile Hydrate. Es sind ein Monohydrat, ein Sesquihydrat und ein Trihydrat bekannt.[1] Analog reagiert Hexafluoraceton mit Ammoniak zum entsprechenden Halbaminal (CF₃)₂C(OH)(NH₂), deren Dehydratisierung mit Phosphoroxychlorid (POCl₃) das Hexafluor-2-propylimin (CF₃)₂CNH liefert.[8]

Verwendung

Eine Bedeutung hat HFA als elektrophiles Reagenz für die Substitution an Aromaten. So reagiert es meist in Gegenwart von Säuren zu den entsprechenden Hexafluor-2-hydroxy-2-aryl-Verbindungen, die als Zwischenprodukte in der Wirkstoffsynthese dienen.[9]

Reaktion von Anilin mit Hexafluoraceton

Das Wasserstoffperoxid-Addukt von HFA, Hexafluor-2-hydroperoxy-2-propanol, ist ein potentes Epoxidierungsmittel.[10]

Die Reduktion von HFA mit Lithiumaluminiumhydrid oder Natriumborhydrid liefert das wichtige Lösungsmittel Hexafluor-2-propanol. Diese Reduktion gelingt auch durch katalytische Hydrierung sowohl in der Gasphase als auch in flüssigem HFA.[11]

Reduktion von HFA

Aus Hexafluoraceton werden durch Umsetzung mit Aromaten Vernetzungsmittel für Kautschuke sowie Monomere für die Herstellung von Polyamiden erzeugt.[12] Weiterhin findet das Deutero-Hydrat als NMR-Lösungsmittel und als Reagenz in der Schutzgruppen-Technik Verwendung.

Einzelnachweise

1. Eintrag zu Hexafluoraceton. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 3. Januar 2025.
2. Datenblatt Hexafluoraceton bei Merck, abgerufen am 14. Februar 2015.
3. Datenblatt Hexafluoroacetone bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 3. April 2011 (PDF).
4. Eintrag zu Hexafluoraceton in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 3. Januar 2025. (JavaScript erforderlich)
5. Schweizerische Unfallversicherungsanstalt (Suva): Grenzwerte – Aktuelle MAK- und BAT-Werte (Suche nach Hexafluoraceton), abgerufen am 4. März 2020.
6. U.S.-Patent 3.321.515.
7. M. Van Der Puy, Louis G. Anello: Hexafluoracetone In: Organic Syntheses. 63, 1985, S. 154, doi:10.15227/orgsyn.063.0154; Coll. Vol. 7, 1990, S. 251 (PDF).
8. W. J. Middleton, H. D. Carlson: Hexafluoroacetone Imine In: Organic Syntheses. 50, 1970, S. 81, doi:10.15227/orgsyn.050.0081; Coll. Vol. 6, 1988, S. 664 (PDF).
9. H. Hacklin: Phosphorinane: Synthesen, Eigenschaften und Verhalten gegenüber Hexafluoraceton, Universität Bremen, Dissertations Druck, Darmstadt, 1987.
10. Waldemar Adam, Chantu R. Saha-Möller, Pralhad A. Ganeshpure: Synthetic Applications of Nonmetal Catalysts for Homogeneous Oxidations. In: Chemical Reviews. 101, 2001, S. 3499–3548, doi:10.1021/cr000019k.
11. Guihua Luo, Weike Su: An Overview of the Synthesis of Hexafluoroisopropanol and Its Key Intermediates. In: Pharmaceutical Fronts. Band 06, Nr. 01, März 2024, S. e1–e8, doi:10.1055/s-0044-1779594. 
12. C. G. Krespan, W. J. Middleton, In: Fluorine Chem. Rev., 1, 1967, S. 145.

Anmerkungen

1. Externe Identifikatoren von bzw. Datenbank-Links zu Hexafluoraceton-Sesquihydrat: CAS-Nr.: 13098-39-0, EG-Nr.: 670-379-0, ECHA-InfoCard: 100.196.107, PubChem: 3032602, ChemSpider: 2297537, Wikidata: Q27275779.