Acide paratoluènesulfonique

L'acide paratoluènesulfonique (APTS) ou acide tosylique est un composé organique de formule brute C7H8O3S. Constitué d'un cycle benzénique substitué par un groupe méthyle (toluène) et un groupe acide sulfonique en position 1,4, c'est l'un des trois isomères de l'acide toluènesulfonique, le composé para. Il se présente sous la forme d'un solide blanc soluble dans l'eau, les alcools et les autres solvants polaires. Avec l'écriture abrégée Ts ou Tos pour désigner le groupe tosyle de formule CH3C6H4SO2−, la formule de l'APTS se note en condensé TsOH (ou TosOH). Il se trouve généralement sous forme monohydratée dont la formule est TsOH·H2O.

Acide paratoluènesulfonique
échantillon de monohydrate, légèrement impur, d'APTS
Identification
Nom UICPA acide 4-méthylbenzènesulfonique
Synonymes

APTS, acide p-toluènesulfonique, TsOH, acide tosylique
No CAS 104-15-4

6192-52-5 (monohydrate)
No ECHA 100.002.891
Apparence Paillettes blanches
Propriétés chimiques
Formule C7H8O3S  [Isomères]
Masse molaire[1] 172,202 ± 0,012 g/mol
C 48,82 %, H 4,68 %, O 27,87 %, S 18,62 %,
pKa -2.8
Propriétés physiques
T° fusion 106 °C
T° ébullition 185 à 187 °C (0,1 mmHg)
Solubilité Dans l'eau 750 g·l−1;

soluble dans l'alcool et l'éther
Masse volumique 1,24 g·cm-3 à 20 °C
T° d'auto-inflammation 600 °C
Point d’éclair 180 °C
Pression de vapeur saturante 0,1 mbar à 20 °C
Précautions
SGH

Danger
H315, H319 et H335
SIMDUT[2]

E,
Transport
   2583   
;
   2584   
;
   2585   
;
   2586   
Composés apparentés
Autres composés

acide benzènesulfonique
chlorure de 4-toluènesulfonyle
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Comme les autres acides sulfoniques l'APTS est un acide organique fort. En comparaison il est environ un million de fois plus fort que l'acide benzoïque, un autre acide organique courant. De plus c'est l'un des rares acides forts qui se présente sous forme solide dans les conditions expérimentales « habituelles » ce qui peut faciliter certaines manipulations.

Préparation

À l'échelle industrielle l'APTS s'obtient par sulfonation aromatique du toluène. Les sous-produits de cette réaction sont notamment l'acide sulfurique et l'acide benzènesulfonique. L'APTS est ensuite purifié par recristallisation en solution aqueuse, puis il est déshydraté par distillation en présence de toluène[3] qui forme avec l'eau un hétéroazéotrope et l'entraîne.

Réactions

L'APTS s'hydrolyse en toluène lorsqu'il est chauffé en solution aqueuse acide : CH3C6H4SO3H + H2O → C6H5CH3 + H2SO4.

Chauffé en présence de pentoxyde de phosphore (P4O10), l'APTS se déshydrate en anhydride paratoluènesulfonique.

Utilisations

En synthèse organique l'APTS est typiquement employé comme catalyseur acide. Contrairement à l'acide sulfurique il ne présente pas de caractère oxydant et peut avantageusement le remplacer lorsque la solubilité en phase organique est recherchée. De plus, sa base conjuguée l'anion tosylate (TsO−) n'est pas nucléophile ce qui limite les réactions secondaires.

Les réactions suivantes peuvent bénéficier d'une catalyse acide par l'APTS :

Références
  1. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  2. « Acide toluènesulfonique monohydraté (para-) » dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 25 avril 2009
  3. Perrin, D. D. et Armarego, W. L. F., Purification of Laboratory Chemicals, Oxford, Pergamon Press,

Voir aussi
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