Acide trifluorométhanesulfonique 1563662 27799055 2008-03-25T21:13:57Z Grimlock 111208 Mieux {{Chimiebox général| nom = Acide trifluorométhanesulfonique| image = TfOH-3D-ball-&-stick.png| tailleimage = 100 | formule = [[carbone|C]][[fluor|F]]<sub>3</sub>[[soufre|S]][[oxygène|O]]<sub>3</sub>[[hydrogène|H]]| nom scientifique = Acide trifluorométhanesulfonique| CAS = 1493-13-6 | ATC = | apparence = liquide limpide }} |----- |Autre nom || Acide triflique |----- {{Chimiebox physique}} {{chimiebox masse molaire|150,08 g/mol}} |----- {{Chimiebox physique densité|1,71 (20°C)}} |----- {{Chimiebox physique température fusion| 233&nbsp;K sous 1 bar}} |----- |[[Point d'ébullition]] || 435&nbsp;K sous 1 bar |----- |[[Puissance acide]] || -14,9 |----- |[[Pression de vapeur]] || 10 hPa (55 °C) |----- {{chimiebox physique solubilité| soluble à 20°C dans l'eau}} |----- ! colspan="2" bgcolor="#FFDEAD" | Composés apparentés |----- | Autres [[acide]]s || [[acide fluorosulfurique|FSO<sub>3</sub>H]] |----- | || [[acide sulfurique|H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>]] |----- | Autres [[cation]]s || |----- | Autres [[Sel (chimie)|sel]]s || CF<sub>3</sub>SO<sub>3</sub>Li<br/>CF<sub>3</sub>SO<sub>3</sub>Na<br/>CF<sub>3</sub>SO<sub>3</sub>K |----- ! colspan="2" bgcolor="#FFDEAD" | Fiche dangers |----- | || [[Image:Hazard C.svg|30px]] [[image:hazard X.svg|30px]] |----- | Fiche sécurité || [https://fscimage.fishersci.com/msds/29558.htm Fischer] |----- | || [http://www.hazard.com/msds/f2/chm/chmwr.html 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 |----- {{chimiebox fin}} 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 : CF<sub>3</sub>SO<sub>3</sub>H. Il est parfois considéré comme un des plus puissants [[acide]]s, et fait partie de ceux qualifiés de {{guil|[[superacide]]s}}. Il est environ 1000 fois plus [[puissance acide|puissant]] que l'[[acide sulfurique]]. L'acide triflique est largement utilisé comme [[catalyseur]] et [[précurseur]] en [[chimie organique]]<ref name="Howells">Howells, R. D., McCown, J. D. "Trifluoromethanesulfonic Acid and Derivatives." Chemical Reviews, 1977. Vol. 77, pp 69 - 92; DOI: 10.1021/cr60305a005</ref><sup>,</sup><ref name="Lakshminarayanapuram">Lakshminarayanapuram, R. S. "Trifluoromethanesulfonic Acid". Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis. 2001 John Wiley & Sons, Ltd. DOI: 10.1002/047084289X.rt246</ref>. ==Propriétés== L'acide triflique est un liquide incolore et [[hygroscopique]] à température ambiante. Il est soluble dans un [[solvant]] [[polarité|polaire]] comme le [[Diméthylformamide|DMF]], le [[DMSO]], l'[[acétonitrile]] ou encore le diméthylsulfone. Cependant, son addition à ces solvants polaires peut être dangereusement [[exothermique]].<br> Avec un [[Constante d'équilibre|K<sub>a</sub>]] égal à 8,0.10<sup>14</sup> mole kg<sup>-1</sup>, 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]] CF<sub>3</sub>SO<sub>3</sub><sup>-</sup>, connue sous le nom de [[triflate]], résiste aux [[Réaction d'oxydo-réduction|réactions d'oxydo-réduction]], alors que de nombreux acides forts sont oxydés, comme HClO<sub>4</sub> et HNO<sub>3</sub>. L'anion triflate est non-réactif aux attaques de [[nucléophile]]s, 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'' : :C<sub>6</sub>H<sub>6</sub> + H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> → C<sub>6</sub>H<sub>5</sub>(SO<sub>3</sub>H) + H<sub>2</sub>O L'acide triflique fume dans un air humide et forme un monohydrate solide stable, (CF<sub>3</sub>SO<sub>3</sub>H, H<sub>2</sub>O), dont le point de fusion est à 34°C. ==Historique et synthèses == L'acide trifluorométhanesulfonique fut synthétisé pour la première fois en 1954 par Haszeldine et Kidd au moyen de la réaction<ref name="Howells" />: :[[Image:Trifluoromethanesulfonate synthesis1 transp.gif]] Une des autres possibilités de synthèse de l'acide triflique est la fluoration électrochimique (ou ECF pour ''electrochemical fluorination'')<ref name="Howells" />: :[[Image:Trifluoromethanesulfonate synthesis2 transp.gif]] La synthèse industrielle implique une [[hydrolyse]] de CF<sub>3</sub>SO<sub>2</sub>F, suivie d'une acidification. L'acide triflique est purifié par la suite par [[distillation]] avec une faible quantité de Tf<sub>2</sub>O. ==Utilisations== L'acide triflique est très utilisé dans les [[protonation]]s, sa base conjuguée ne réagissant pas avec les autres réactifs. === Formation de sels === L'acide trifluorométanesulfonique réagit de manière exothermique avec les [[carbonate]]s et les [[hydroxyde]]s de métaux. La synthèse du Cu(OTf)<sub>2</sub><ref name="Howells" /> est assez illustrative : :CuCO<sub>3</sub> + 2 CF<sub>3</sub>SO<sub>3</sub>H → Cu(O<sub>3</sub>SCF<sub>3</sub>)<sub>2</sub> + H<sub>2</sub>O + CO<sub>2</sub> La conversion des chlorocomplexes en triflates correspondants est plus intéressante pour le chimiste en synthèse, comme par exemple celle de [Co(NH<sub>3</sub>)<sub>5</sub>OTf]<sup>2+</sup>: :3 CF<sub>3</sub>SO<sub>3</sub>H + [Co(NH<sub>3</sub>)<sub>5</sub>Cl]Cl<sub>2</sub> → [Co(NH<sub>3</sub>)<sub>5</sub>O<sub>3</sub>SCF<sub>3</sub>](O<sub>3</sub>SCF<sub>3</sub>)<sub>2</sub> + 3 HCl Cette conversion est faite dans du TfOH à 100 °C, puis est suivie par la précipitation du sel par addition d'éther. ===Réactions organiques=== L'acide triflique réagit avec les halogénures d'acyles pour donner des [[anhydride]]s mixtes, lesquels sont des agents puissants d'acylation, comme dans la [[réaction de Friedel-Crafts]]<ref name="Howells" /> : :CH<sub>3</sub>C(O)Cl + CF<sub>3</sub>SO<sub>3</sub>H → CH<sub>3</sub>C(O)OSO<sub>2</sub>CF<sub>3</sub> + HCl :CH<sub>3</sub>C(O)OSO<sub>2</sub>CF<sub>3</sub> + C<sub>6</sub>H<sub>6</sub> → CH<sub>3</sub>C(O)C<sub>6</sub>H<sub>5</sub> + CF<sub>3</sub>SO<sub>3</sub>H L'acide triflique catalyse la réaction des [[composé aromatique|composés aromatiques]] avec les chlorures de sulfonyle, probablement aussi par l'intermédiaire d'un anhydride mixte<ref name="Howells" />.<br> 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 [[alcane]]s ou l'alkylation des [[alcène]]s, 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.<br> L'acide triflique réagit exothermiquement avec les alcools pour produire des éthers et des oléfines <ref name="Howells" />. Il peut être utilisé comme catalyseur pour la condensation des alcools et des [[acide carboxylique|acides carboxyliques]]. <center>[[Image:TfOH-condensation-2D.png|600px|triflic acid condensation reaction]]</center> ==Références== <references /> ==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. {{Traduction/Référence|en|Trifluoromethanesulfonic acid|120508520}} {{Portail chimie}} [[Catégorie:Réactif pour la chimie organique]] [[Catégorie:Acide sulfonique|Trifluorométhanesulfonique, Acide]] [[Catégorie:Composé inorganique du carbone|Trifluorométhanesulfonique, Acide]] [[de:Trifluormethansulfonsäure]] [[en:Trifluoromethanesulfonic acid]] [[he:חומצה טריפלואורומתאנגופריתית]] [[ja:トリフルオロメタンスルホン酸]]