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¿Cuál es el ácido orgánico más fuerte conocido?

¿Cuál es el ácido orgánico más fuerte conocido? ¿Es tal vez ácido trifluorometanosulfónico o tautómero de pentacianociclopentadieno ?

EDIT: Como se ha reactivado la pregunta he pensado en formalizarla. Se me ocurren algunas categorías de compuestos: neutros (creados realmente o sólo estudiados in silico ) y catiónico (también dos opciones). La segunda respuesta de Dave y la de ANM sirven para dos grupos, pero quedan otras dos opciones (sigo prefiriendo respuestas sin boro/sílico/etc.).

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Raoul Puntos 1113

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Según " El ácido aislante más fuerte " Angewandte Chemie Edición Internacional 43 (40): 5352-5355, los ácidos de carborano son los más fuertes, con $\ce {H(CHB11Cl11)}$ siendo el más fuerte.

Dependiendo de la definición de "orgánico" que cada uno prefiera, esto podría no considerarse orgánico, pero el derivado $\ce{H(CHB11Me5Br6)}$ es lo suficientemente fuerte como para protonar completamente el benceno.

$\ce{H(CHB11Me11)}$ es más fuerte que $\ce{H(CHB11Me5Br6)}$ y sólo ligeramente más débil que $\ce {H(CHB11Cl11)}$ por lo que si $\ce {H(CHB11Cl11)}$ se descarta por no ser orgánico, entonces $\ce{H(CHB11Me11)}$ es más fuerte. Si $\ce{H(CHB11Me11)}$ aún no es suficientemente orgánico, entonces benceno protonado o un alcano protonado.

(A artículo posterior y el artículo en el informe de comentarios de Nicolau $\ce {H(CHB11F11)}$ y $\ce {H(CEtB11F11)}$ que puede ser incluso más fuerte que el anterior)

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Uffo Puntos 2048

Creo que el reciente artículo de Zenaidee et al. 1 responde bien a esta pregunta.

Consiguieron generar citocromo altamente protonado c en condiciones MS-ESI, que son lo suficientemente ácidas como para protonar gases nobles como el Ar según la ecuación:

$$\ce{[cyt $ c $, 23H]^23+ (g) + Ar (g) -> [cyt $ c $, 22H]^22+ (g) + ArH+ (g)}$$

Por supuesto, este tipo de moléculas proteínicas no pueden aislarse en condiciones normales (al menos todavía no). Encontrará más detalles en el artículo. El resumen es el siguiente:

La basicidad del citocromo altamente protonado c (cyt c ) y mioglobina (myo) mediante espectrometría de masas en tándem, reacciones ion-molécula (IMR) y cálculos teóricos en función del estado de carga. Sorprendentemente, los iones de proteína altamente cargados (HCPI) pueden protonar fácilmente moléculas no polares y gases inertes, incluyendo Ar, O 2 y N 2 en las IMR térmicas. La mayoría de los HCPI que pueden observarse son superiores a 130 kJ mol -1 menos básicas que las moléculas orgánicas neutras menos básicas conocidas (tetrafluorometano y metano). Basándose en cálculos teóricos, se predice que el citocromo protonado c y los iones myo deberían perder espontáneamente un protón al vacío para estados de carga en los que uno de cada tres residuos está protonado. En este estudio, se forman HCPI en los que cada cuarto residuo está protonado por término medio. Estos resultados indican que los iones proteínicos en estados de carga más altos pueden formarse utilizando una fuente de iones de baja presión para reducir las reacciones de transferencia de protones entre los iones proteínicos y los gases de la atmósfera.

  1. Zenaidee, M. A.; Leeming, M. G.; Zhang, F.; Funston, T. T.; Donald, W. A. Iones de proteínas altamente cargados: los ácidos orgánicos más fuertes hasta la fecha. Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56 (29), 8522-8526. DOI: 10.1002/anie.201702781 .

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Raoul Puntos 1113

Hay un artículo reciente Diseño de los ácidos orgánicos de Brønsted más fuertes en fase gaseosa Cartas de Física Química (2017) Volumen 681, Páginas 50-55.

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En este trabajo se diseñó una nueva clase de superácidos que contienen grupos poli enol y se examinaron teóricamente sus acideces en fase gaseosa. Las bases conjugadas de los superácidos se estabilizaron debido a la formación de un anillo aromático y una red de enlaces de hidrógeno. Para aumentar la acidez, se sustituyeron en las estructuras los grupos que retiran electrones, F y CN, de modo que algunos ácidos ciano-derivados con $ΔH_\mathrm{acid} = \pu{223–243}$ y $ΔG_\mathrm{acid} = \pu{215–236 kcal/mol}$ se obtuvieron. Estos datos termodinámicos muestran que estos compuestos son los ácidos orgánicos más fuertes en fase gaseosa de los que ya se ha informado. Aunque $\ce{CB11(CF3)11H1H}$ y $\ce{B12(CF3)12H2}$ son más fuertes que los ácidos propuestos no son compuestos orgánicos.

En el cuadro 2, el artículo enumera los $\mathrm{p}K_\mathrm{a}$ en DMSO, el más bajo de los cuales es $−28.4$ para esta clase de compuestos.

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Oscar Lanzi Puntos 11

Un ácido relativamente fuerte que no emplea funciones borano, ciano ni halógeno y que sólo contiene carbono, hidrógeno y oxígeno es el ácido crotónico. La estructura de este ácido de Wikipedia se indica a continuación:

enter image description here (Del usuario de WP rohnjones) Enlace Wikimedia

El ácido crotónico tiene dos etapas de disociación, dadas en Wikipedia como $pK_{a1}=0.80, pK_{a2}=2.24$ . Destaca especialmente la disociación de la segunda etapa, de unos dos $pK_a$ unidades o más fuerte que la mayoría de los ácidos policarboxílicos (por ejemplo, oxálico, malónico tartárico, cítrico) y también más fuerte (en ambas fases) que otros ácidos "anulares" como el deltico o el escuárico.

El carácter ácido diprótico relativamente fuerte de este compuesto proviene de que el di-anión tiene carácter aromático (mencionado en el artículo de Wikipedia) más la capacidad de un anillo conjugado de cinco miembros para tomar carga negativa, lo que también es compatible con el acoplamiento aromático. Esto último deja menos exceso de carga negativa en los oxígenos de lo que es típico en los ácidos que sólo contienen carbono, hidrógeno y oxígeno.

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