Isopropylate de titane

L'isopropylate de titane, également appelé isopropoxyde de titane par anglicisme, ou TTIP, est un composé chimique de formule Ti[OCH(CH3)2]4, parfois notée Ti(O-i-Pr)4. Cet alcoolate de titane(IV) est utilisé en synthèse organique et en science des matériaux. C'est une molécule tétraédrique et diamagnétique. L'isopropylate de titane est un composant de l'époxydation de Sharpless, une méthode lauréate du prix Nobel pour la synthèse d'époxydes chiraux[3],[4].

Isopropylate de titane
Structure de l'isopropylate de titane
Identification
Nom UICPA propane-2-olate de titane
Synonymes

orthotitanate de tétra-isopropyle, titanate d'isopropyle, tétrakis(isopropoxy)titane, tétra-isopropylate de titane, isopropylate de titane
No CAS 546-68-9
No ECHA 100.008.100
No CE 208-909-6
No RTECS NT8060000
PubChem 11026
ChEBI 139496
SMILES
InChI
Apparence liquide transparent inflammable de couleur jaune clair à l'odeur d'alcool[1]
Propriétés physiques
T° fusion 14 à 17 °C[1]
T° ébullition 232 °C[1]
Solubilité s'hydrolyse dans l'eau
Masse volumique 0,905 g/cm3[2]
Point d’éclair 49 °C[1]
Viscosité dynamique 3 mPa s[1] à 25 °C
Précautions
SGH[1]

Danger
H226, H319, H336, P280, P305+P351+P338, P337+P313 et P403+P235
NFPA 704[2]

 
Transport[1]
   2413   
Écotoxicologie
DL50 7 090 mg·kg-1[1] (souris, oral)
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

La structure des alcoolates de titane est souvent complexe. Le méthylate de titane (en) cristallin est tétramérique avec pour formule moléculaire Ti4(OCH3)16[5]. Les alcoolates dérivés d'alcools plus volumineux tels que l'alcool isopropylique s'agrègent moins. L'isopropylate de titane est principalement un monomère dans les solvants non polaires[6].

Synthèse

L'isopropylate de titane est préparé en traitant le tétrachlorure de titane avec de l'isopropanol. Il se forme du chlorure d'hydrogène comme coproduit[6] :

TiCl4 + 4 (CH3)2CHOH ⟶ Ti[OCH(CH3)2)]4 + 4 HCl.

Propriétés

L'isopropylate de titane réagit avec l'eau pour déposer du dioxyde de titane[7] :

Ti[OCH(CH3)2]4 + 2 H2O ⟶ TiO2 + 4 (CH3)2CHOH.

Cette réaction est utilisé dans la synthèse sol-gel de matériaux à base de TiO2 sous forme de poudres ou de couches minces. En règle générale, de l'eau est ajoutée en excès à une solution de l'alcoolate dans un alcool. La composition, la cristallinité et la morphologie du produit inorganique sont déterminées par la présence d'additifs (par exemple l'acide acétique), la quantité d'eau (taux d'hydrolyse) et les conditions de réaction[7].

Le composé est également utilisé comme catalyseur dans la préparation de certains cyclopropanes dans la réaction de Kulinkovich. Les thioéthers prochiraux sont oxydés de manière sélective (énantiosélective) en utilisant un catalyseur dérivé de Ti(O-i-Pr)4[8].

Nom

L'isopropylate de titane(IV) est un produit commercialisé largement utilisé et a acquis de nombreux noms en plus de ceux énumérés dans l'infoboîte, par exemple : i-propoxyde de titane(IV), titanate d'isopropyle, titanate de tétra-isopropyle, orthotitanate de tétra-isopropyle, tétra-isopropylate de titane, ester tétra-isopropylique d'acide orthotitanique, titanate d'isopropyle(IV), tétra-isopropylate de titane, ester tétra-isopropylique d'acide orthotitanique, titanate d'isopropyle(IV), tétra-isopropoxyde de titane, titanate d'isopropyle, tétra-isopropanolate de titane, tétra-isopropoxytitane(IV), tétraisopropanolatotitane, tétrakis(isopropoxy)titane, tétrakis(isopropanolato)titane, etc.

Applications

Le TTIP peut être utilisé comme précurseur pour un dépôt chimique en phase vapeur dans des conditions ambiantes comme l'infiltration dans des couches minces de polymère[9].

Notes et références
  1. Entrée « Tetraisopropyl orthotitanate » dans la base de données de produits chimiques GESTIS de la IFA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand, anglais), accès le 5 mars 2021 (JavaScript nécessaire)
  2. « Fiche du composé Titanium(IV) isopropoxide, 99.995% (metals basis)  », sur Alfa Aesar (consulté le ).
  3. Katsuki, T. et K. Barry Sharpless, « The first practical method for asymmetric epoxidation », J. Am. Chem. Soc., vol. 102, no 18,‎ , p. 5974 (DOI 10.1021/ja00538a077)
  4. Hill, J. G.; Sharpless, K. B.; Exon, C. M.; Regenye, R., « Enantioselective Epoxidation Of Allylic Alcohols: (2s,3s)-3-propyloxiranemethanol », Org. Synth., vol. 63,‎ , p. 66 (DOI 10.15227/orgsyn.063.0066)
  5. Wright et Williams, « The Crystal and Molecular Structure of Titanium Tetramethoxide », Acta Crystallographica B, vol. 24, no 8,‎ , p. 1107–1114 (DOI 10.1107/S0567740868003766)
  6. Donald Charlton Bradley, Ram C. Mehrotra, Ian P. Rothwell et A. Singh, Alkoxo and Aryloxo Derivatives of Metals, San Diego, Academic Press, (ISBN 978-0-08-048832-5)
  7. Hanaor, Chironi, Karatchevtseva et Triani, « Single and Mixed Phase TiO2 Powders Prepared by Excess Hydrolysis of Titanium Alkoxide », Advances in Applied Ceramics, vol. 111, no 3,‎ , p. 149–158 (DOI 10.1179/1743676111Y.0000000059, arXiv 1410.8255, lire en ligne)
  8. Zhao, Samuel et Kagan, « Asymmetric Oxidation of Sulfides Mediated by Chiral Titanium Complexes: Mechanistic and Synthetic Aspects », Tetrahedron, vol. 43, no 21,‎ , p. 5135–5144 (DOI 10.1016/S0040-4020(01)87689-4)
  9. Giraud, Mokarian-Tabari, Toolan et Arnold, « Highly Ordered Titanium Dioxide Nanostructures via a Simple One-Step Vapor-Inclusion Method in Block Copolymer Films », ACS Applied Nano Materials, vol. 1, no 7,‎ , p. 3426–3434 (DOI 10.1021/acsanm.8b00632, lire en ligne)
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