Acide trifluorométhanesulfonique
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| Général | |||||
| Formule brute | CF3SO3H | ||||
| Nom IUPAC | Acide trifluorométhanesulfonique | ||||
| Numéro CAS | 1493-13-6 | ||||
| Apparence | liquide limpide | ||||
| Autre nom | Acide triflique | ||||
| Propriétés physiques | |||||
| Masse molaire | 150,08 g/mol | ||||
| Densité | 1,71 (20°C) | ||||
| Température de fusion |
233 K sous 1 bar | ||||
| Point d'ébullition | 435 K sous 1 bar | ||||
| Puissance acide | -14,9 | ||||
| Pression de vapeur | 10 hPa (55 °C) | ||||
| Solubilité | soluble à 20°C dans l'eau | ||||
| Composés apparentés | |||||
| Autres acides | FSO3H | ||||
| H2SO4 | |||||
| Autres cations | |||||
| Autres sels | CF3SO3Li CF3SO3Na CF3SO3K |
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| Fiche dangers | |||||
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| Fiche sécurité | Fischer | ||||
| Sigma Aldricht | |||||
| Dangers principaux | Corrosif, irritant pour les yeux | ||||
| Point flash | Non inflammable | ||||
| Dose létale 50 | 1605 mg/kg | ||||
| Codes R/S | Phrases de risque : | ||||
| R22, R34, R37 | |||||
| Conseils de prudence : | |||||
| S7/8, S28, S30 | |||||
| S36/37/39, S45 | |||||
| Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire. |
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L'acide trifluorométhanesulfonique (connu également sous le nom d'acide triflique et parfois désigné par la formulation TfOH) est un type d'acide sulfonique de formule : CF3SO3H. Il est parfois considéré comme un des plus puissants acides, et fait partie de ceux qualifiés de « superacides ». Il est environ 1000 fois plus puissant que l'acide sulfurique. L'acide triflique est largement utilisé comme catalyseur et précurseur en chimie organique[1],[2].
Sommaire |
[modifier] Propriétés
L'acide triflique est un liquide incolore et hygroscopique à température ambiante. Il est soluble dans un solvant polaire comme le DMF, le DMSO, l'acétonitrile ou encore le diméthylsulfone. Cependant, son addition à ces solvants polaires peut être dangereusement exothermique.
Avec un Ka égal à 8,0.1014 mole kg-1, le TfOH s'avère être un superacide. L'acide triflique doit ses propriétés utiles à sa grande stabilité thermique et chimique. L'acide et sa base conjuguée CF3SO3-, connue sous le nom de triflate, résiste aux réactions d'oxydo-réduction, alors que de nombreux acides forts sont oxydés, comme HClO4 et HNO3. L'anion triflate est non-réactif aux attaques de nucléophiles, même puissants. En raison de sa résistance à l'oxydation et à la réduction, l'acide triflique constitue un réactif à la fois utile et versatile. De plus, l'acide triflique ne sulfonate pas les substrats, ce qui constitue un problème avec un acide sulfurique, l'acide fluorosulfurique et l'acide chlorosulfonique. Ci-dessous est écrite une sulfonation prototype, que le TfOH ne supporte pas :
- C6H6 + H2SO4 → C6H5(SO3H) + H2O
L'acide triflique fume dans un air humide et forme un monohydrate solide stable, (CF3SO3H, H2O), dont le point de fusion est à 34°C.
[modifier] Historique et synthèses
L'acide trifluorométhanesulfonique fut synthétisé pour la première fois en 1954 par Haszeldine et Kidd au moyen de la réaction[1]:
Une des autres possibilités de synthèse de l'acide triflique est la fluoration électrochimique (ou ECF pour electrochemical fluorination)[1]:
La synthèse industrielle implique une hydrolyse de CF3SO2F, suivie d'une acidification. L'acide triflique est purifié par la suite par distillation avec une faible quantité de Tf2O.
[modifier] Utilisations
L'acide triflique est très utilisé dans les protonations, sa base conjuguée ne réagissant pas avec les autres réactifs.
[modifier] Formation de sels
L'acide trifluorométanesulfonique réagit de manière exothermique avec les carbonates et les hydroxydes de métaux. La synthèse du Cu(OTf)2[1] est assez illustrative :
- CuCO3 + 2 CF3SO3H → Cu(O3SCF3)2 + H2O + CO2
La conversion des chlorocomplexes en triflates correspondants est plus intéressante pour le chimiste en synthèse, comme par exemple celle de [Co(NH3)5OTf]2+:
- 3 CF3SO3H + [Co(NH3)5Cl]Cl2 → [Co(NH3)5O3SCF3](O3SCF3)2 + 3 HCl
Cette conversion est faite dans du TfOH à 100 °C, puis est suivie par la précipitation du sel par addition d'éther.
[modifier] Réactions organiques
L'acide triflique réagit avec les halogénures d'acyles pour donner des anhydrides mixtes, lesquels sont des agents puissants d'acylation, comme dans la réaction de Friedel-Crafts[1] :
- CH3C(O)Cl + CF3SO3H → CH3C(O)OSO2CF3 + HCl
- CH3C(O)OSO2CF3 + C6H6 → CH3C(O)C6H5 + CF3SO3H
L'acide triflique catalyse la réaction des composés aromatiques avec les chlorures de sulfonyle, probablement aussi par l'intermédiaire d'un anhydride mixte[1].
Une réaction très similaire existe si l'on souhaite effectuer une polymérisation avec une synthèse utilisant l'acide triflique. Il existe d'autres réactions de type Friedel-Crafts utilisant l'acide triflique comme le craquage des alcanes ou l'alkylation des alcènes, très importantes dans l'industrie pétrolière. Ces catalyseurs dérivés de l'acide triflique sont très efficaces dans l'isomérisation d'hydrocarbures à chaînes droites ou faiblement ramifiées, accroissant de fait le taux d'octane de carburants pétroliers particuliers.
L'acide triflique réagit exothermiquement avec les alcools pour produire des éthers et des oléfines [1]. Il peut être utilisé comme catalyseur pour la condensation des alcools et des acides carboxyliques.
[modifier] Références
- ↑ a b c d e f g Howells, R. D., McCown, J. D. "Trifluoromethanesulfonic Acid and Derivatives." Chemical Reviews, 1977. Vol. 77, pp 69 - 92; DOI: 10.1021/cr60305a005
- ↑ Lakshminarayanapuram, R. S. "Trifluoromethanesulfonic Acid". Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis. 2001 John Wiley & Sons, Ltd. DOI: 10.1002/047084289X.rt246
[modifier] Voir aussi
Dixon, N. E.; Lawrance, G. A.; Lay, P. A.; Sargeson, A. M.; Taube, H. "Trifluoromethanesulfonates and trifluoromethanesulfonato-O complexes" Inorganic Syntheses (1990), vol. 28, pp. 70-6.
- (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu d’une traduction de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Trifluoromethanesulfonic acid ».
