トリフルオロ酢酸

トリフルオロ酢酸（トリフルオロさくさん、）は化学式が C2HF3O2、またはCF3COOH と表されるカルボン酸であり、有機フッ素化合物である。しばしば TFA と略される。

近年環境汚染物質として新たに注目を集めるパーフルオロアルキル化合物（PFAS）の一種である超短鎖パーフルオロアルキル酸（PFAA）として知られる。自然界では TFAは生物学的にも非生物的にも生成されない。TFAは環境中に存在するPFASの中で最も多い。

有機化学において様々な目的で広く使用されている。

概要 吸湿性があり、酸化力の無い有機強酸である。

分子構造は酢酸と似ているが、メチル基の水素が3個のフッ素原子に置換している。フッ素の電子求引性によりプロトン解離時のアニオン（共役塩基）は負電荷が非局在化し安定化されるため、酢酸よりも強い酸性を示す。トリフルオロ酢酸は有機溶媒に可溶な強酸であるという特徴から、しばしば有機合成化学において用いられる。酢酸と似た刺激臭を持つ無色の液体で、水にも混和性があり、酸解離定数 は -0.3 である。

国際化学物質安全性カード (ICSC) ではhttps://chemicalsafety.ilo.org/dyn/icsc/showcard.display?p_lang=ja&p_card_id=1673&p_version=2ヒトの身体への暴露について、「あらゆる接触を避ける」と記している。特に水中生物への有害性が高いため、漏洩物処理については「環境中に放出してはならない」とする。

環境 TFAの環境への潜在的な影響についての理解には不確実性が残っている。 TFAの持続性、環境中の遍在性、および世界的に濃度が増加しているため、その生態学的リスクに関する議論が続いている。 TFAへの曝露は広範囲に及んでおり、増加しており、環境中に存在するPFASの中で最も豊富である。 TFAには、他のPFAAのように確立された健康勧告や規制値がない。

トリフルオロ酢酸は生物学的にも非生物的にも天然には生成されない。

麻酔 吸入麻酔薬であるハロタンの代謝分解産物である。また、ハロタン誘発性肝炎の原因物質とも考えられている。

農薬 トリフルオロ酢酸は、フルフェナセットのようなCF3基を含む農薬の分解によっても生成される。ドイツ連邦環境庁は、農業地域の水中のTFAの主な発生源として農薬を特定した。

冷媒 一般的に使用されている冷媒の一つである1,1,1,2-テトラフルオロエタン（R-134a）の光酸化によっても生成される可能性がある。 さらに、 2,3,3,3-テトラフルオロプロペン(R-1234yf)などのほぼすべての第4世代合成冷媒（ハイドロフルオロオレフィン（HFO）とも呼ばれる）の大気分解生成物としても生成される。

R-134aでは大気寿命が14年と比較的長いため、広範囲に拡散し濃度は低くなる一方、R-1234yfはTFAの生成との時間差は数か月程度であると予想され、局所的に高濃度の汚染が生じる可能性がある。

動態 トリフルオロ酢酸は環境中で非常にゆっくりと分解し、水、土壌、食品、人体への汚染物質として増加していることが判明している。ビールやお茶では、1リットルあたり数マイクログラムの中央値濃度が検出されている。 脱炭酸によるフルオロホルムへの生体内変換が議論されている。 海水には、1リットルあたり約200 ngのTFAが含まれている可能性がある。 水の入れ替わりのない閉鎖性水圏、とりわけ蒸発速度の大きい水圏では、蓄積されるTFAの濃度は今後数十年の期間において降雨中の濃度の百倍以上に達しうると考えられている。

2024年10月、 CFCと同様に、 TFAをプラネタリー・バウンダリーの脅威として分類することが提案された。

ヨーロッパの水質汚染 TFAは、2016年にドイツのカールスルーエ水技術センターの研究者によって発見されて以来、ヨーロッパの水路全体で重大な環境汚染物質として浮上している。 他のPFAS化合物とは異なり、TFAは水溶性が高いため、土壌や有機物に結合するのではなく、河川や降水を通じて急速に拡散する。

ヨーロッパの水源におけるTFA濃度は、1990年代以降劇的に増加している。ドイツの研究では、1990年代以降、降水量中のTFA濃度が5倍に増加したことが記録されている。一方、デンマークの地下水では、同時期に10倍以上の増加が見られた。反農薬ネットワークPAN Europeの調査によると、EU10カ国で採取された水サンプルで検出されたPFASの98%がTFAだった。

ドイツ環境庁は、ドイツだけで農薬の使用により年間約500トンのTFAが排出され、冷媒の使用により年間約1,170トンのTFAが排出されると推定している。 2024年11月、スイス当局はTFAによる広範囲にわたる地下水汚染の概要を発表した。

合成 トリフルオロ酢酸の合成には、シモンズ法による酢酸のフッ素化が最も良い方法とされている。フッ化水素と酢酸の混合物を適切な電圧で電気分解させると陽極で電気的フッ素化反応が起こる。この反応はカルボン酸が壊れないため非常に穏やかな反応である。

CHCOOH+3 HF->CFCOOH +3 H

出典

外部リンク