Acide trifluoroacétique

L'acide trifluoroacétique (TFA) est un composé chimique de formule CF₃COOH. C'est un acide carboxylique fort en raison de la présence de trois atomes de fluor, fortement électronégatifs. Comparé à l'acide acétique, l'acide trifluoroacétique est environ 100 000 fois plus puissant. Cet acide est très utilisé en chimie organique.

Identification

Nom UICPA

acide 2,2,2-trifluoroacétique

Synonymes

acide perfluoroacétique
acide trifluoroéthanoïque
TFA

N^o CAS

76-05-1

N^o ECHA

100.000.846

N^o CE

200-929-3

AJ9625000

ChEBI

Apparence

liquide incolore

Propriétés chimiques

Formule

C₂H F₃O₂ [Isomères]

Masse molaire[1]

114,023 3 ± 0,002 3 g/mol
C 21,07 %, H 0,88 %, F 49,99 %, O 28,06 %,

pKa

0,3

Moment dipolaire

2,28 ± 0,25 D [2]

Diamètre moléculaire

0,492 nm [3]

Propriétés physiques

T° fusion

(−15,4 °C) [4]
(−15,4 °C) sous 1 bar

T° ébullition

(72,4 °C)[4]
(72,4 °C) sous 1 bar

Solubilité

miscible dans l'eau

Paramètre de solubilité δ

20,9 J^1/2·cm^-3/2 (25 °C)[3]

Masse volumique

1,489 g·ml^-1 à 20 °C[4]
1,478 g·ml^-1 à 25 °C[5]

Pression de vapeur saturante

97,5 mmHg à 20 °C[5]

Point critique

32,6 bar, 218,15 °C [6]

Thermochimie

C_p

équation[7] : $C_{P}=(9.274)+(3.9410E-1)\times T+(-4.3755E-4)\times T^{2}+(2.4769E-7)\times T^{3}+(-5.7309E-11)\times T^{4}$
Capacité thermique du gaz en J·mol^-1·K^-1 et température en kelvins, de 298 à 1 200 K.
Valeurs calculées :
93,991 J·mol^-1·K^-1 à 25 °C.

T (K)	T (°C)	C_p $({\tfrac {J}{kmol\times K}})$	C_p $({\tfrac {J}{kg\times K}})$
298	24,85	93 962	824
358	84,85	104 707	918
388	114,85	109 483	960
418	144,85	113 898	999
448	174,85	117 975	1 035
478	204,85	121 740	1 068
508	234,85	125 216	1 098
538	264,85	128 423	1 126
568	294,85	131 383	1 152
598	324,85	134 115	1 176
628	354,85	136 638	1 198
658	384,85	138 970	1 219
688	414,85	141 126	1 238
718	444,85	143 121	1 255
749	475,85	145 029	1 272

T (K)	T (°C)	C_p $({\tfrac {J}{kmol\times K}})$	C_p $({\tfrac {J}{kg\times K}})$
779	505,85	146 741	1 287
809	535,85	148 330	1 301
839	565,85	149 810	1 314
869	595,85	151 188	1 326
899	625,85	152 473	1 337
929	655,85	153 672	1 348
959	685,85	154 793	1 358
989	715,85	155 839	1 367
1 019	745,85	156 815	1 375
1 049	775,85	157 724	1 383
1 079	805,85	158 567	1 391
1 109	835,85	159 344	1 397
1 139	865,85	160 056	1 404
1 169	895,85	160 701	1 409
1 200	926,85	161 294	1 415

Propriétés électroniques

1^re énergie d'ionisation

11,46 eV (gaz)[8]

Propriétés optiques

Indice de réfraction

{\textit {n}}_{D}^{25}

1,2850 [3]

{\textit {n}}_{D}^{20}

= 1,3[4]

Précautions

SGH[9]^,[4]

Danger

H314, H332, H412, P273, P280, P310 et P305+P351+P338

Produit non classé

88
2699

Composés apparentés

Autres anions

CH₃COOH
CCl₃COOH

Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Utilisation

Le TFA est un réactif utilisé fréquemment en synthèse organique en raison de la combinaison de propriétés intéressantes : volatilité, solubilité dans des solvants organiques et force[11]. Il est aussi moins oxydant que l'acide sulfurique mais plus facilement obtenu sous forme anhydre que par exemple l'acide chlorhydrique. Une des complications pour son utilisation est que le TFA forme un azéotrope avec l'eau avec un point d'ébullition à 105 °C (soit 378 K).

Modèle 3D de la molécule.

Le TFA est aussi utilisé fréquemment comme agent d’appariement d'ion en chromatographie liquide pour la séparation des composés organiques, et particulièrement des peptides et des petites protéines. Elle permet également de diminuer le pH de la phase mobile. C'est un solvant polyvalent pour la spectroscopie RMN.
L'anhydride dérivé, [CF₃C(O)]₂O, est un réactif commun pour l'introduction du groupe trifluoroacétyle.

Le TFA est depuis quelque temps l'acide de choix pour la dépolymérisation des polysaccharides en chimie des glucides[12]^,[13].

Image du potentiel électronique au sein de la molécule.

Synthèse

L'électrofluoration de l'acide acétique au moyen de la méthode de Simmons est la meilleure manière d'obtenir l'acide trifluoroacétique. La réaction à l'anode durant l'électrolyse d'un mélange d'un fluorure d'hydrogène et de l'acide acétique au-dessous duquel le fluor élémentaire (F₂) se crée est une réaction douce qui laisse le groupe carboxylique intact.

Références

(en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Trifluoroacetic acid » (voir la liste des auteurs).

Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
(en) David R. Lide, Handbook of chemistry and physics, CRC, 16 juin 2008, 89^e éd., 2736 p. (ISBN 142006679X et 978-1420066791), p. 9-50
(en) Yitzhak Marcus, The Properties of Solvents, vol. 4, England, John Wiley & Sons Ltd, 1999, 239 p. (ISBN 0-471-98369-1)
Trifluoroacetic acid chez Sigma-Aldrich.
Trifluoroacetic acid ReagentPlus chez Sigma-Aldrich.
« Properties of Various Gases », sur flexwareinc.com (consulté le 12 avril 2010)
(en) Carl L. Yaws, Handbook of Thermodynamic Diagrams, vol. 1, 2 et 3, Huston, Texas, Gulf Pub. Co., 1996 (ISBN 0-88415-857-8, 978-0-88415-858-5 et 978-0-88415-859-2)
(en) David R. Lide, Handbook of chemistry and physics, CRC, 2008, 89^e éd., 2736 p. (ISBN 978-1-4200-6679-1), p. 10-205
Numéro index 607-091-00-1 dans le tableau 3.1 de l'annexe VI du règlement CE N° 1272/2008 (16 décembre 2008)
« Acide trifluoroacétique » 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
Eidman, K. F.; Nichols, P. J. "Trifluoroacetic Acid" in Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis (Ed: L. Paquette) 2004, J. Wiley & Sons, New York. DOI:10.1002/047084289
(en) Ning Guo, Zongli Bai, Weijuan Jia et Jianhua Sun, « Quantitative Analysis of Polysaccharide Composition in Polyporus umbellatus by HPLC–ESI–TOF–MS », Molecules, vol. 24, n^o 14,‎ janvier 2019, p. 2526 (PMID 31295903, PMCID PMC6681038, DOI 10.3390/molecules24142526, lire en ligne, consulté le 6 avril 2021)
(en) Xinling Song, Weijun Cui, Zheng Gao et Jianjun Zhang, « Structural characterization and amelioration of sulfated polysaccharides from Ganoderma applanatum residue against CCl4-induced hepatotoxicity », International Immunopharmacology, vol. 96,‎ 1^er juillet 2021, p. 107554 (ISSN 1567-5769, DOI 10.1016/j.intimp.2021.107554, lire en ligne, consulté le 6 avril 2021)

Liens externes

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[1] Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.

[HandbookChemPhys89ed-2] (en) David R. Lide, Handbook of chemistry and physics, CRC, 16 juin 2008, 89^e éd., 2736 p. (ISBN 142006679X et 978-1420066791), p. 9-50

[Yitzhak_Marcus-3] (en) Yitzhak Marcus, The Properties of Solvents, vol. 4, England, John Wiley & Sons Ltd, 1999, 239 p. (ISBN 0-471-98369-1)

[S-4] Trifluoroacetic acid chez Sigma-Aldrich.

[S2-5] Trifluoroacetic acid ReagentPlus chez Sigma-Aldrich.

[6] « Properties of Various Gases », sur flexwareinc.com (consulté le 12 avril 2010)

[Yaws-7] (en) Carl L. Yaws, Handbook of Thermodynamic Diagrams, vol. 1, 2 et 3, Huston, Texas, Gulf Pub. Co., 1996 (ISBN 0-88415-857-8, 978-0-88415-858-5 et 978-0-88415-859-2)

[ouvrage-8] (en) David R. Lide, Handbook of chemistry and physics, CRC, 2008, 89^e éd., 2736 p. (ISBN 978-1-4200-6679-1), p. 10-205

[SGH-9] Numéro index 607-091-00-1 dans le tableau 3.1 de l'annexe VI du règlement CE N° 1272/2008 (16 décembre 2008)

[Reptox-10] « Acide trifluoroacétique » 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

[11] Eidman, K. F.; Nichols, P. J. "Trifluoroacetic Acid" in Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis (Ed: L. Paquette) 2004, J. Wiley & Sons, New York. DOI:10.1002/047084289

[12] (en) Ning Guo, Zongli Bai, Weijuan Jia et Jianhua Sun, « Quantitative Analysis of Polysaccharide Composition in Polyporus umbellatus by HPLC–ESI–TOF–MS », Molecules, vol. 24, n^o 14,‎ janvier 2019, p. 2526 (PMID 31295903, PMCID PMC6681038, DOI 10.3390/molecules24142526, lire en ligne, consulté le 6 avril 2021)

[13] (en) Xinling Song, Weijun Cui, Zheng Gao et Jianjun Zhang, « Structural characterization and amelioration of sulfated polysaccharides from Ganoderma applanatum residue against CCl4-induced hepatotoxicity », International Immunopharmacology, vol. 96,‎ 1^er juillet 2021, p. 107554 (ISSN 1567-5769, DOI 10.1016/j.intimp.2021.107554, lire en ligne, consulté le 6 avril 2021)