Acide trifluorométhanesulfonique
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2008-03-25T21:13:57Z
Grimlock
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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
}}
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|Autre nom || Acide triflique
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{{Chimiebox physique}}
{{chimiebox masse molaire|150,08 g/mol}}
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{{Chimiebox physique densité|1,71 (20°C)}}
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{{Chimiebox physique température fusion| 233 K sous 1 bar}}
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|[[Point d'ébullition]] || 435 K sous 1 bar
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|[[Puissance acide]] || -14,9
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|[[Pression de vapeur]] || 10 hPa (55 °C)
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{{chimiebox physique solubilité| soluble à 20°C dans l'eau}}
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! colspan="2" bgcolor="#FFDEAD" | Composés apparentés
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| Autres [[acide]]s || [[acide fluorosulfurique|FSO<sub>3</sub>H]]
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| || [[acide sulfurique|H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>]]
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| Autres [[cation]]s ||
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| 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
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! colspan="2" bgcolor="#FFDEAD" | Fiche dangers
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| || [[Image:Hazard C.svg|30px]] [[image:hazard X.svg|30px]]
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| Fiche sécurité || [https://fscimage.fishersci.com/msds/29558.htm Fischer]
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| || [http://www.hazard.com/msds/f2/chm/chmwr.html Sigma Aldricht]
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| Dangers principaux || Corrosif, irritant pour les yeux
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| [[Point flash]] || Non inflammable
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| [[Dose létale 50]] || 1605 mg/kg
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| Codes R/S || [[Phrases de risque]] :
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| ||R22, R34, R37
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| || [[Conseils de prudence]] :
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| || S7/8, S28, S30
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| || S36/37/39, S45
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{{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]]