高碘酸

化合物

高碘酸的最高含氧酸,其中碘以+7氧化態存在。它可以以兩種形式存在:化學式為H5IO6的正高碘酸和化學式為HIO4的偏高碘酸。

高碘酸
別名 碘(VII)酸
識別
CAS編號 10450-60-9(正高碘酸)  checkY
13444-71-8(偏高碘酸)  checkY
ChemSpider 23622 (正高碘酸), 58684 (偏高碘酸)
SMILES
 
  • OI(=O)(O)(O)(O)O
InChI
 
  • I=1S/H5IO6/c2-1(3,4,5,6)7/h(H5,2,3,4,5,6,7)
InChIKey TWLXDPFBEPBAQB-UHFFFAOYSA-N
UN編號 UN3085
性質
化學式 HIO
4
(偏高碘酸)
H
5
IO
6
(正高碘酸)
摩爾質量 190.91 g/mol (HIO
4
)
227.941 g/mol (H
5
IO
6
) g·mol⁻¹
外觀 無色晶體
熔點 128.5 °C(402 K)([1]
溶解性 溶於水、醇
危險性
GHS危險性符號
《全球化學品統一分類和標籤制度》(簡稱「GHS」)中氧化性物質的標籤圖案《全球化學品統一分類和標籤制度》(簡稱「GHS」)中腐蝕性物質的標籤圖案《全球化學品統一分類和標籤制度》(簡稱「GHS」)中對人體有害物質的標籤圖案《全球化學品統一分類和標籤制度》(簡稱「GHS」)中對環境有害物質的標籤圖案
GHS提示詞 Danger
H-術語 H271, H314, H372, H400
P-術語 P210, P260, P273, P303+361+353, P305+351+338
NFPA 704
0
3
0
 
相關物質
其他陰離子
其他陽離子
若非註明,所有數據均出自標準狀態(25 ℃,100 kPa)下。

高碘酸由海因里希·古斯塔夫·馬格努斯和CF Ammermüller於1833年發現。[2]

合成

現代工業規模生產涉及碘酸鈉溶液在鹼性條件下的氧化,或者在PbO
2
陽極上進行電化學氧化,或者通過處理:[3]

IO
3
+ 6 HO
- 2 e
→ IO5−
6
+ 3 H
2
O       (為方便省略抗衡離子      E° = -1.6 V[4]
IO
3
+ 6 HO
+ Cl
2
→ IO5−
6
+ 2 Cl
+ 3 H
2
O

原高碘酸在減壓下加熱至100℃可脫水得到偏高碘酸。

H
5
IO
6
⇌ HIO
4
+ 2 H
2
O

進一步加熱至約150 °C得到五氧化二碘(I
2
O
5
),而不是預期的酸酐[七氧化二碘(I
2
O
7
)]。偏高碘酸也可由各種正高碘酸鹽經稀硝酸處理製得。[5]


性質

正高碘酸有多個酸解離常數[6][7] 偏高碘酸的pKa尚未確定。

H
5
IO
6
⇌ H
4
IO
6
+ H+
,      pKa = 3.29
H
4
IO
6
⇌ H
3
IO2−
6
+ H+
,      pKa = 8.31
H
3
IO2−
6
⇌ H
2
IO3−
6
+ H+
,      pKa = 11.60

存在兩種形式的高碘酸,因此形成兩種類型的高碘酸鹽。例如,偏高碘酸鈉NaIO4可以由HIO4合成,而正高碘酸鈉Na5IO6可以由H5IO6合成。

結構

正高碘酸形成單斜晶體(空間群P21/n),由一個輕微變形的IO
6
八面體通過橋接氫相互連接組成。五個I-O鍵距離在1.87-1.91 Å範圍內,一個I-O鍵距離為 1.78 Å。[8][9] 偏高碘酸的結構還包括IO
6
八面體,但是它們通過順共棱與橋氧連接形成一維無限鏈。[10]

反應

像所有高碘酸鹽一樣,高碘酸可用於裂解各種1,2-雙官能基化合物。高碘酸會將鄰二醇裂解成兩個片段(馬拉普拉德反應)。

 

這可用於確定碳水化合物的結構,因為高碘酸可用於打開糖環。該過程通常用於用熒光分子或其他標籤(如生物素)標記糖類。由於該過程需要連位二醇,因此高碘酸鹽氧化通常用於選擇性標記RNA的 3'-末端(核糖具有連位二醇)而不是DNA,因為去氧核糖沒有連位二醇。

高碘酸也被用作中等強度的氧化劑,例如在仲烯丙醇Babler氧化反應中,通過化學計量的正高碘酸與催化劑PCC將其氧化成烯酮[11]

參見

具有相似結構的化合物:

化學性質相似的化合物:

參考資料

  1. ^ Aylett, founded by A.F. Holleman; continued by Egon Wiberg; translated by Mary Eagleson, William Brewer; revised by Bernhard J. Inorganic chemistry 1st English ed., [edited] by Nils Wiberg. San Diego, Calif. : Berlin: Academic Press, W. de Gruyter. 2001: 453. ISBN 0123526515. 
  2. ^ Ammermüller, F.; Magnus, G. Ueber eine neue Verbindung des Jods mit Sauerstoff, die Ueberjodsäure. Annalen der Physik und Chemie. 1833, 104 (7): 514–525 [2022-07-17]. Bibcode:1833AnP...104..514A. doi:10.1002/andp.18331040709. (原始內容存檔於2022-06-07) (German). 
  3. ^ Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. Chemistry of the elements 2nd. Butterworth-Heinemann. 1997: 872. ISBN 978-0-7506-3365-9. doi:10.1016/C2009-0-30414-6. 
  4. ^ Parsons, Roger. Handbook of electrochemical constants. Butterworths Scientific Publications Ltd. 1959: 71. 
  5. ^ Riley. Brauer, Georg , 編. Handbook of preparative inorganic chemistry. Volume 1. 由Scripta Technica, Inc.翻譯. Translation editor Reed F. 2nd. New York, N.Y.: Academic Press. 1963: 323–324. ISBN 012126601X. 
  6. ^ Aylett, founded by A.F. Holleman; continued by Egon Wiberg; translated by Mary Eagleson, William Brewer; revised by Bernhard J. Inorganic chemistry 1st English ed., [edited] by Nils Wiberg. San Diego, Calif. : Berlin: Academic Press, W. de Gruyter. 2001: 454. ISBN 0123526515. 
  7. ^ Burgot, Jean-Louis. Ionic equilibria in analytical chemistry. New York: Springer. 2012-03-30: 358. ISBN 978-1441983824. 
  8. ^ Feikema, Y. D. The crystal structures of two oxy-acids of iodine. I. A study of orthoperiodic acid, H5IO6, by neutron diffraction. Acta Crystallographica. 10 June 1966, 20 (6): 765–769. doi:10.1107/S0365110X66001828. 
  9. ^ Fábry, J.; Podlahová, J.; Loub, J.; Langer, V. Structure of the 1:1 adduct of orthoperiodic acid and urea. Acta Crystallographica Section B Structural Crystallography and Crystal Chemistry. 1982, 38 (3): 1048–1050. doi:10.1107/S0567740882004932. 
  10. ^ Kraft, Thorsten; Jansen, Martin. Crystal Structure Determination of Metaperiodic Acid, HIO4, with Combined X-Ray and Neutron Diffraction. Angewandte Chemie International Edition in English. 1 September 1997, 36 (16): 1753–1754. doi:10.1002/anie.199717531. 
  11. ^ Killoran, Patrick M.; Rossington, Steven B.; Wilkinson, James A.; Hadfield, John A. Expanding the scope of the Babler–Dauben oxidation: 1,3-oxidative transposition of secondary allylic alcohols. Tetrahedron Letters. 2016, 57 (35): 3954–3957 [2022-07-17]. doi:10.1016/j.tetlet.2016.07.076. (原始內容存檔於2018-07-01) (英語).