Trifluorazijnzuur
Trifluorazijnzuur of TFA is het eenvoudigste stabiele gefluoreerd carbonzuur, met als brutoformule C2HF3O2. De zuivere stof komt voor als een heldere kleurloze vloeistof met een prikkelende geur, die goed oplosbaar is in water. Trifluorazijnzuur wordt vaak gebruikt als reagens in de organische synthese.
De stof behoort tot de PFAS-familie en is mogelijk milieubelastend.
| Trifluorazijnzuur | ||||
|---|---|---|---|---|
| Structuurformule en molecuulmodel | ||||
| ||||
Structuurformule van trifluorazijnzuur
| ||||
| ||||
Trifluorazijnzuur in een ampul
| ||||
| Algemeen | ||||
| Molecuulformule | C2HF3O2 | |||
| IUPAC-naam | 2,2,2-trifluorethaanzuur | |||
| Andere namen | TFA | |||
| Molmassa | 114,02335 g/mol | |||
| SMILES | FC(F)(F)C(O)=O
| |||
| InChI | 1S/C2HF3O2/c3-2(4,5)1(6)7/h(H,6,7)
| |||
| CAS-nummer | 76-05-1 | |||
| EG-nummer | 200-929-3 | |||
| PubChem | 6422 | |||
| Wikidata | Q412033 | |||
| Beschrijving | Heldere vloeistof met een prikkelende geur | |||
| Vergelijkbaar met | trichloorazijnzuur | |||
| Waarschuwingen en veiligheidsmaatregelen | ||||
| ||||
| H-zinnen | H314 - H332 - H412 | |||
| EUH-zinnen | geen | |||
| P-zinnen | P273 - P280 - P305+P351+P338 - P310 | |||
| Hygroscopisch? | ja | |||
| Fysische eigenschappen | ||||
| Aggregatietoestand | vloeibaar | |||
| Kleur | kleurloos | |||
| Dichtheid | 1,535 g/cm³ | |||
| Smeltpunt | −15 °C | |||
| Kookpunt | 72 °C | |||
| Vlampunt | −3 °C | |||
| Dampdruk | 1,07 × 103 Pa | |||
| Oplosbaarheid in water | (bij 20°C) 1520 g/L | |||
| Goed oplosbaar in | water, ethanol, aceton, di-ethylether | |||
| log(Pow) | 0,79 | |||
| Brekingsindex | 1,2855 | |||
| Evenwichtsconstante(n) | pKa = 0,23 | |||
| Tenzij anders vermeld zijn standaardomstandigheden gebruikt (298,15 K of 25 °C, 1 bar). | ||||
| ||||
Synthese
bewerkenOp industriële schaal wordt trifluorazijnzuur bereid door elektrofluoridering van acetylchloride of azijnzuuranhydride, gevolgd door hydrolyse van het gevormde trifluoracetylfluoride:[1]
Een oudere syntheseroute verloopt via de oxidatie van 2,2,2-trifluorethanol met kaliumpermanganaat.[2]
Het zuur kan ook bekomen worden door de hydrolyse van het overeenkomstig carbonzuuranhydride, trifluorazijnzuuranhydride.
Voorkomen in de natuur
bewerkenTrifluorazijnzuur komt in zeer lage concentraties (< 200 ng/L) voor in zeewater. Het ontstaat door de foto-oxidatie van 1,1,1,2-tetrafluorethaan en 1,1,2,2-tetrafluorethaan, die als koelmiddelen worden gebruikt.
Het komt voor in landelijke gebieden, ver buiten industriële gebieden, als afbraakproduct van PFAS-pesticiden.[3] Metingen in Vlaanderen van De Watergroep toonden de hoogste concentratie in West-Vlaanderen, rond Diksmuide en Ieper.[4]
Eigenschappen en reacties
bewerkenTrifluorazijnzuur is in zuivere toestand een heldere kleurloze vloeistof, die onder invloed van hitte of ultrasone trillingen kan ontleden met vorming van het giftige en corrosieve waterstoffluoride. In onzuivere toestand kan de vloeistof geel verkleuren. In contact met metalen en basen (waaronder ammoniak) treden hevige exotherme reacties op. De reactie met lithiumaluminiumhydride is zelfs explosief.
Trifluorazijnzuur is het kleinste stabiele gefluoreerd carbonzuur: fluormierenzuur zou een nog eenvoudiger perfluorcarbonzuur zijn, maar die verbinding valt spontaan uiteen in waterstoffluoride en koolstofdioxide.
In tegenstelling tot azijnzuur is trifluorazijnzuur een sterk organisch zuur als gevolg van de invloed van de sterk elektronenzuigende trifluormethylgroep. Het na deprotonering ontstane carboxylaat-anion is namelijk zeer goed gestabiliseerd. Met een pKa van 0,23 is het ongeveer 33.000 keer zuurder dan azijnzuur.
Toepassingen
bewerkenTrifluorazijnzuur wordt gebruikt in de bereiding van trifluoracetylfluoride en 2,2,2-trifluorethanol.
Het zuur wordt bij sommige HPLC-analyses aan de mobiele fase toegevoegd om het optreden van tailing te verminderen. Met name bij de analyse van biochemische preparaten zoals peptiden en proteïnen is het van belang om tailing te voorkomen, omdat deze monsters vaak een zeer complexe samenstelling hebben. De toepassing als anti-tailing-reagens is gebaseerd op de ion-paarvorming die optreedt tussen trifluorazijnzuur enerzijds en peptiden en kleine proteïnen anderzijds.
In de organische chemie wordt de stof gebruikt in verband met een gunstige combinatie van eigenschappen: vluchtig, goed oplosbaar in zowel polaire als apolaire oplosmiddelen en een uitstekende zuursterkte.[5] Bovendien is het minder sterk oxiderend dan zwavelzuur en veel gemakkelijker watervrij te verkrijgen dan veel andere zuren, hetgeen voordelig is bij het gebruik van trifluorazijnzuur als niet-waterig oplosmiddel. Het enige nadeel is dat trifluorazijnzuur een azeotroop met water vormt bij 105 °C. Verder wordt het zuur vaak gebruikt als bouwsteen bij de synthese van farmaceutische stoffen en landbouwchemicaliën, en als katalysator bij polymerisaties en condensatiereacties.
Op de grens tussen organische chemie en biochemie wordt trifluorazijnzuur gebruikt tijdens de in-vitropeptidesynthese om de beschermende tert-butoxycarbonylgroep van aminogroepen te verwijderen.
Trifluorazijnzuur wordt, onder de vorm van zijn zouten (de trifluoracetaten), toegepast in de productie van keramische materialen zoals YBa2Cu3O{7-x}.[6]
Gedeutereerd trifluorazijnzuur is een veelgebruikt gedeutereerd oplosmiddel in de NMR-spectroscopie.
In de massaspectrometrie wordt trifluorazijnzuur gebruikt om de apparatuur te kalibreren.[7]
Toxicologie en veiligheid
bewerkenTrifluorazijnzuur is een corrosieve stof die brandwonden kan veroorzaken. Bij contact met de ogen kan permanente beschadiging optreden en inademing van dampen (die ontstaan bij contact met lucht) kan hevige irritaties (hoesten en kortademigheid) en longoedeem teweegbrengen. Er kan tevens schade aan de slijmvliezen optreden.
Trifluorazijnzuur wordt doorgaans opgeslagen in kunststoffen recipiënten (vervaardigd uit teflon of polypropeen) in een goed-geventileerde droge opslagruimte. Het is tevens niet corrosief ten opzichte van glas of keramiek. Zeer zuiver trifluorazijnzuur wordt commercieel verhandeld in kleine glazen ampullen.
Trifluorazijnzuur is schadelijk voor in het water levende organismen vanwege de persistentie in het milieu.
Trifluorazijnzuur komt in het milieu terecht door lozing van PFAS verwerkende bedrijven via (rivier)water, door de lucht door afvoer via schoorstenen, of ten gevolge van ontbinding van gewasbestrijdingsmiddelen na gebruik daarvan op het land. In alle gevallen komt de stof uiteindelijk terecht in het oppervlaktewater, zoals in rivieren, vaarten en sloten.
Uit wetenschappelijk onderzoek is gebleken dat uit oppervlaktewater gewonnen drinkwater grote hoeveelheden TFA bevat, en dat mogelijk schadelijk kan zijn voor de gezondheid. De stof kan niet worden gezuiverd uit het drinkwater.[8]
Externe links
bewerken- (en) MSDS van trifluorazijnzuur
- (en) Gegevens van trifluorazijnzuur in de GESTIS-stoffendatabank van het IFA
- ↑ (en) G. Siegemund, W. Schwertfeger, A. Feiring, B. Smart, F. Behr, H. Vogel, B. McKusick (2005) - Organic Fluorine Compounds, in Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim
- ↑ M. Gergel (1979) - Excuse me, would you like to buy a kilo of isopropyl bromide, Pierce Chemical Company, hoofdstuk 10
- ↑ Zuur uit PFAS-pesticiden verontreinigt oppervlakte water - Vroege Vogels - BNNVARA. Vroege Vogels (28 mei 2024). Geraadpleegd op 15 november 2024.
- ↑ Kleinste soort PFAS duikt op in Vlaams drinkwater: "Lozingen door industrie en pesticiden moeten teruggedrongen worden". vrtnws.be (15 november 2024). Geraadpleegd op 15 november 2024.
- ↑ K.F. Eidman & P.J. Nichols (2004) - Trifluoroacetic Acid, Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis (Ed: L. Paquette), J. Wiley & Sons, New York
- ↑ O. Castano, A. Cavallaro, A. Palau, J. C. Gonzalez, M. Rossell, T. Puig, F. Sandiumenge, N. Mestres, S. Pinol, A. Pomar, and X. Obradors (2003). High quality YBa2Cu3O{7-x} thin films grown by trifluoroacetates metal-organic deposition. Supercond. Sci. Technol. 16: 45–53. DOI: 10.1088/0953-2048/16/1/309.
- ↑ Steven J. Stout , Adrian R. DaCunhaStout, Steven J., Dacunha, Adrian R. (1989). Tuning and calibration in thermospray liquid chromatography/mass spectrometry using trifluoroacetic acid cluster ions. Analytical Chemistry 61: 2126. DOI: 10.1021/ac00193a027.
- ↑ [1] hoogleraar milieuchemie en toxicologie Jacob de Boer: "Dringend toxicologisch onderzoek naar drinkwater nodig", VPRO-Argos, 17 februari 2024.