Ácido trifluoroacético
El ácido trifluoroacético (TFA) es un compuesto organofluorado con la fórmula química CF3CO2H. Es un ácido haloacético, con los tres átomos de hidrógeno del grupo acetilo reemplazados por átomos de flúor. Es un líquido incoloro con olor a vinagre. El TFA es un ácido más fuerte que el ácido acético y tiene una constante de ionización ácida, Ka, que es aproximadamente 34.000 veces mayor que los átomos de flúor altamente electronegativos y la consiguiente atracción de electrones. La naturaleza del grupo trifluorometilo debilita el enlace oxígeno-hidrógeno (lo que permite una mayor acidez) y estabiliza la base conjugada aniónica. El TFA se utiliza ampliamente en química orgánica para diversos fines.
Síntesis
El TFA se prepara industrialmente mediante electrofluoración de cloruro de acetilo o anhídrido acético, seguida de hidrólisis del fluoruro de trifluoroacetilo resultante:
- CH
3COCl + 4 HF → CF
3COF + 3 H
2 + HCl - CF
3COF + H
2O → CF
3COOH + HF
Cuando se desee, este compuesto se puede secar mediante la adición de anhídrido trifluoroacético.
Una ruta más antigua para obtener TFA procede mediante la oxidación de 1,1,1-trifluoro-2,3,3-tricloropropeno con permanganato de potasio. El trifluorotricloropropeno se puede preparar mediante fluoración Swarts de hexacloropropeno.
Usos
El TFA es el precursor de muchos otros compuestos fluorados, como el anhídrido trifluoroacético, el ácido trifluoroperacético y el 2,2,2-trifluoroetanol. Es un reactivo utilizado en síntesis orgánica debido a una combinación de propiedades convenientes: volatilidad, solubilidad en disolventes orgánicos y su fuerza como ácido. El TFA también es menos oxidante que el ácido sulfúrico, pero está más disponible en forma anhidra que muchos otros ácidos. Una complicación de su uso es que el TFA forma un azeótropo con agua (b. p. 105 °C).
El TFA se utiliza popularmente como ácido fuerte para eliminar grupos protectores como el Boc, utilizado en química orgánica y síntesis de péptidos.
En baja concentración, el TFA se utiliza como agente de emparejamiento iónico en cromatografía líquida (HPLC) de compuestos orgánicos, particularmente péptidos y proteínas pequeñas. TFA es un disolvente versátil para espectroscopia de RMN (para materiales estables en ácido). También se utiliza como calibrante en espectrometría de masas.
El TFA se utiliza para producir sales de trifluoroacetato.
Seguridad
El ácido trifluoroacético es un ácido fuerte corrosivo pero no presenta los peligros asociados con el ácido fluorhídrico porque el enlace carbono-flúor no es lábil. El TFA es nocivo cuando se inhala, causa quemaduras graves en la piel y es tóxico para los organismos acuáticos incluso en bajas concentraciones.
La reacción del TFA con bases y metales, especialmente metales ligeros, es fuertemente exotérmica. La reacción con hidruro de litio y aluminio (LAH) produce una explosión.
El TFA es un producto de degradación metabólica del agente anestésico volátil halotano. Se cree que es responsable de la hepatitis inducida por halotano.
Medio ambiente
Ningún proceso natural conocido genera ácido trifluoroacético. En el medio ambiente, el ácido trifluoroacético puede formarse mediante fotooxidación del refrigerante comúnmente utilizado 1,1,1,2-tetrafluoroetano (R-134a). Además, se forma como producto de degradación atmosférica de casi todos los refrigerantes sintéticos de cuarta generación, también llamados hidrofluoroolefinas (HFO), como el 2,3,3,3-tetrafluoropropeno.
El ácido trifluoroacético se degrada muy lentamente en el medio ambiente y se ha encontrado en cantidades cada vez mayores como contaminante en el agua, el suelo, los alimentos y el cuerpo humano. Se han encontrado concentraciones medias de unos pocos microgramos por litro en la cerveza y el té. El agua de mar contiene unos 200 ng de TFA por litro. No se conoce ningún mecanismo de biodegradación del compuesto en agua, aunque la biotransformación aparentemente descarboxila el ácido a fluoroformo.
El ácido trifluoroacético es ligeramente fitotóxico.