Acido trifluoroacetico

L'acido trifluoroacetico (o TFA) è un derivato fluorurato dell'acido acetico di formula CF₃COOH, che a temperatura ambiente si presenta come un liquido incolore dall'odore pungente d'aceto. È un composto nocivo, corrosivo, pericoloso per l'ambiente.

Acido trifluoroacetico
Nomi alternativi
TFA
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare	C2HF3O2
Massa molecolare (u)	114,02 g/mol
Aspetto	liquido incolore
Numero CAS	76-05-1
Numero EINECS	200-929-3
PubChem	6422
SMILES	C(=O)(C(F)(F)F)O
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.)	1,489 g/ml (20 °C)
Costante di dissociazione acida (pKa) a 293 K	-0,25
Solubilità in acqua	(20 °C) completamente solubile
Temperatura di fusione	−15,4 °C (257.8 K)
Temperatura di ebollizione	72,4 °C (345.5 K) (1013 hPa)
Indicazioni di sicurezza
Simboli di rischio chimico
pericolo
Frasi H	332 - 314‐ - 412
Consigli P	260 - 273 - 280 - 303+361+353 - 305+351+338 - 312 [1]

Preparazione

Il TFA viene preparato industrialmente dalla fluorurazione elettrochimica del cloruro di acetile o dell'anidride acetica, seguita da idrolisi del trifluoroacetilcloruro risultante:^[2]

CH₃COCl + 4 HF → CF₃COF + 3 H₂ + HCl

CF₃COF + H₂O → CF₃COOH + HF

Una vecchia via di sintesi del TFA procedeva attraverso l'ossidazione del 1,1,1-trifluoro-2,3,3-tricloropropene con permanganato di potassio. Il trifluorotricloropropene può essere preparato mediante la fluorurazione di Swarts dell'esacloropropene.

In ogni caso può essere reso "dry" (anidro) per trattamento con anidride trifluoroacetica (TFAA).^[3]

Acidità e usi

È un acido carbossilico forte come un acido minerale. La sua pK_a (-0,25) è inferiore a quella dell'acido acetico di ben 5 unità; di conseguenza l'acido, in acqua, esiste solo in forma completamente ionizzata. Questo fenomeno è dovuto alla forte stabilizzazione della carica negativa dell'anione trifluoroacetato operata dall'effetto induttivo esercitato dai tre atomi di fluoro (gli atomi più elettronegativi della tavola periodica).

Il TFA è il precursore di molti altri composti fluorurati come la anidride trifluoroacetica ed il 2,2,2-trifluoroetanolo.^[2] È un reagente usato nella sintesi organica grazie ad una combinazione di proprietà convenienti: volatilità, solubilità in molti solventi organici, e la sua forza come un acido. Il TFA è anche meno ossidante dell'acido solforico, ma più facilmente disponibile in forma anidra rispetto a molti altri acidi. Una complicazione al suo utilizzo è che esso forma un azeotropo con l'acqua (p.eb. a 105 °C).

Il TFA è comunemente usato come acido forte nella sintesi di peptidi e in sintesi organica per rimuovere il gruppo protettivo t-butossicarbonile (BOC).^[4][5]

Ad una bassa concentrazione, il TFA viene utilizzato come agente di accoppiamento ionico in cromatografia liquida (HPLC) di composti organici, in particolare peptidi e piccole proteine. Il TFA è un solvente versatile per spettroscopia NMR (per materiali stabili in acido), ed è anche usato come calibrante in spettrometria di massa data la sua volatilità.^[6]

Esso viene anche utilizzato per produrre sali trifluoroacetato per reazione con una base.^[7]

Pericolosità

L'acido trifluoroacetico è un acido corrosivo, ma non pone i rischi associati all'acido fluoridrico perché il legame carbonio-fluoro non è labile, ergo non rilascia facilmente ioni floruro. Solo se riscaldati o trattati con onde ultrasoniche si decompone dando acido fluoridrico. Il TFA è nocivo se inalato, provoca gravi ustioni cutanee ed è tossico per gli organismi acquatici anche a basse concentrazioni.

La reazione di TFA con basi e metalli, in particolare metalli leggeri, è fortemente esotermica. La reazione con litio alluminio idruro (LiAlH₄) provoca un'esplosione.