Trifluoressigsäure

Strukturformel
Keile zur Verdeutlichung der Geometrie
Allgemeines
Name	Trifluoressigsäure
Andere Namen	Trifluorethansäure 2,2,2-Trifluorethansäure TFA TFAA[1] Perfluoressigsäure Perfluorethansäure
Summenformel	C2HF3O2
Kurzbeschreibung	farblose, stechend riechende, hygroskopische Flüssigkeit[2][3]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 76-05-1 EG-Nummer 200-929-3 ECHA-InfoCard 100.000.846 PubChem 6422 ChemSpider 10239201 Wikidata Q412033
Eigenschaften
Molare Masse	114,02 g·mol−1
Aggregatzustand	flüssig
Dichte	1,48 g·cm−3 (20 °C)[2]
Schmelzpunkt	−15,25 °C[2]
Siedepunkt	72,5 °C[2]
Dampfdruck	130 hPa (20 °C)[2]
pKS-Wert	0,23[4]
Löslichkeit	mischbar mit Wasser,[2] Ethanol, Aceton und Diethylether[5]
Brechungsindex	1,2855[5]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP),[6] ggf. erweitert[2] Gefahr H- und P-Sätze H: 290​‐​331​‐​314​‐​412 EUH: 071 P: 260​‐​273​‐​280​‐​303+361+353​‐​305+351+338​‐​312[2]
Thermodynamische Eigenschaften
ΔHf0	−1069,9 kJ·mol−1[7]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. Brechungsindex: Na-D-Linie, 20 °C

Trifluoressigsäure (TFA) ist eine synthetische chemische Verbindung aus der Gruppe der Perfluorcarbonsäuren. Sie ist das perfluorierte Derivat der Essigsäure, d. h., dass alle drei Wasserstoffatome der Methylgruppe durch Fluoratome ersetzt („substituiert“) sind. Ihre Salze und Ester heißen Trifluoracetate.

Vorkommen

Trifluoressigsäure kommt durch Eintrag verschiedener Chemikalien in der Umwelt vor. Natürliche Quellen sind nicht bekannt.^[8] Im Meerwasser beträgt die Konzentration circa 200 ng pro Liter.^[9] In der Umwelt entsteht sie aber unter anderem auch durch Photooxidation des häufig verwendeten Kältemittels 1,1,1,2-Tetrafluorethan.^[10] Überdies entsteht sie als atmosphärisches Abbauprodukt von fast allen synthetischen Kältemitteln der vierten Generation, die auch Hydrofluorolefine (HFO) genannt werden, wie zum Beispiel 2,3,3,3-Tetrafluorpropen. Ein weiterer Mechanismus führt über den Metabolismus perfluorierter Arzneistoffe wie Fluoxetin oder Flutamid zum Abbauprodukt Trifluoressigsäure.^[11] Einmal entstanden, ist sie in der Umwelt praktisch nicht mehr abbaubar (persistent). Mediankonzentrationen von einigen Mikrogramm pro Liter wurden in Bier und Tee gefunden.^[12] TFA wurde in 560 von 564 Trinkwasserproben aus der Schweiz und Liechtenstein gefunden (Bestimmungsgrenze: 0,1 μg/l; Mittelwert: 0.765 μg/l; höchster Wert: 20 μg/l).^[13]

Eigenschaften

Trifluoressigsäure ist eine farblose, stark hygroskopische Flüssigkeit^[14] mit einem stechenden Essig-Geruch. Sie ist gesundheitsschädlich beim Einatmen, verursacht schwere Verätzungen und ist auch in Verdünnung schädlich für Wasserorganismen. In der Hitze oder unter Ultraschall zersetzt sich Trifluoressigsäure unter Bildung von Fluorwasserstoff. Stark exotherme Reaktionen treten mit Metallen (besonders Leichtmetalle) und Laugen auf.

Trifluoressigsäure ist eine starke organische Säure. Sie ist mit Wasser, Fluorchlorkohlenwasserstoffen und organischen Lösungsmitteln mischbar. TFA ist stabil bis 400 °C; unter Sauerstoff ist Trifluoressigsäure stabil bis ca. 200 °C.^[15] Ihr pK_s-Wert beträgt 0,23.^[4] Der große Unterschied des pK_s-Wertes, im Vergleich zur Essigsäure, kommt durch den elektronenziehenden Effekt der Fluoratome zustande, wodurch das Säureanion stabilisiert wird.

Verwendung

Trifluoressigsäure wird in der Biotechnologie als Lösungsmittel für Proteine genutzt.^[16] Problematisch ist die weitere Behandlung dieser Lösung. Im größeren Maßstab muss TFA im Hinblick auf Umweltauflagen zurückgewonnen werden (z. B. durch Destillation).

Weblinks

Wiktionary: Trifluoressigsäure – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise

1. ↑ Robert C. Buck, James Franklin, Urs Berger, Jason M. Conder, Ian T. Cousins, Pim de Voogt, Allan Astrup Jensen, Kurunthachalam Kannan, Scott A. Mabury, Stefan P.J. van Leeuwen: Perfluoroalkyl and polyfluoroalkyl substances in the environment: Terminology, classification, and origins. In: Integrated Environmental Assessment and Management. Band 7, Nr. 4, Oktober 2011, S. 513–541, doi:10.1002/ieam.258, PMID 21793199, PMC 3214619 (freier Volltext) – (Supplemental Data – Part 2). 
2. ↑ ^{a b c d e f g h} Eintrag zu Trifluoressigsäure in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 10. Januar 2017. (JavaScript erforderlich)
3. ↑ Datenblatt Trifluoressigsäure bei Merck, abgerufen am 19. Januar 2011.
4. ↑ ^{a b} chem.wisc.edu: pKa Data, Compiled by R. Williams (PDF; 645 kB).
5. ↑ ^{a b} Eintrag zu Trifluoressigsäure. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 20. Mai 2014.
6. ↑ Eintrag zu Trifluoroacetic acid im Classification and Labelling Inventory der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA), abgerufen am 1. Februar 2016. Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.
7. ↑ David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press / Taylor and Francis, Boca Raton FL, Standard Thermodynamic Properties of Chemical Substances, S. 5-21.
8. ↑ Shira Joudan, Amila O. De Silva, Cora J. Young: Insufficient evidence for the existence of natural trifluoroacetic acid. In: Environmental Science: Processes & Impacts. Band 23, Nr. 11, 17. November 2021, S. 1641–1649, doi:10.1039/D1EM00306B (rsc.org [abgerufen am 2. Januar 2024]). 
9. ↑ Hartmut Frank, Eugen H. Christoph, Osmund Holm-Hansen, John L. Bullister: Trifluoroacetate in ocean waters. In: Environmental Science & Technology. Band 36, Nr. 1, 1. Januar 2002, S. 12–15, doi:10.1021/es0101532, PMID 11811478. 
10. ↑ E.H. Christoph: Bilanzierung und Biomonitoring von Trifluoracetat und anderen Halogenacetaten, Dissertation, 2002, Universität Bayreuth
11. ↑ Cormac D. Murphy: Microbial degradation of fluorinated drugs: biochemical pathways, impacts on the environment and potential applications. In: Applied Microbiology and Biotechnology. Band 100, Nr. 6, 1. März 2016, S. 2617–2627, doi:10.1007/s00253-016-7304-3. 
12. ↑ Marco Scheurer, Karsten Nödler: Ultrashort-chain perfluoroalkyl substance trifluoroacetate (TFA) in beer and tea – An unintended aqueous extraction. In: Food Chemistry. Band 351, 2021, S. 129304, doi:10.1016/j.foodchem.2021.129304. 
13. ↑ Verband der Kantonschemiker der Schweiz (Hrsg.): Auswertung VKCS-Kampagne PFAS in Trinkwasser 2023. 2023 (kantonschemiker.ch [PDF]). 
14. ↑ Brockhaus ABC Chemie, 3. Auflage, F.A. Brockhausverlag Leipzig 1971, S. 1436.
15. ↑ F. Swarts, Bull. Acad. R. Belg. Classe Sci. 8, 343, 1922.
16. ↑ Joseph J. Katz: Anhydrous Trifluoroacetic Acid as a Solvent for Proteins. In: Nature. Band 174, Nr. 4428, 11. September 1954, S. 509–509, doi:10.1038/174509a0.