Thiophène

Thiophène
Structure chimique du thiophène
Identification
Nom UICPA	Thiophène
Synonymes	Sulfure de divinylène Thiacyclopentadiène Thiofurane
No CAS	110-02-1
No ECHA	100.003.392
No CE	203-729-4
No RTECS	XM7350000
PubChem	8030
ChEBI	30856
SMILES	C1=CSC=C1 PubChem, vue 3D
InChI	Std. InChI : vue 3D InChI=1S/C4H4S/c1-2-4-5-3-1/h1-4H Std. InChIKey : YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N
Apparence	liquide incolore, d'odeur âcre[1] rappelant celle du benzène[2].
Propriétés chimiques
Formule	C4H4S  [Isomères]
Masse molaire[4]	84,14 ± 0,008 g/mol C 57,1 %, H 4,79 %, S 38,11 %,
pKa	38,4
Moment dipolaire	0,55 ± 0,01 D [3]
Propriétés physiques
T° fusion	−38 °C[1]
T° ébullition	84 °C[1]
Solubilité	dans l'eau : nulle[1]
Paramètre de solubilité δ	20,1 MPa1/2 (25 °C)[5]
Masse volumique	1,06 g·cm-3[1] à 20 °C, 2,9 (air = 1) équation[6] : ${\displaystyle \rho =1.2875/0.28195^{(1+(1-T/579.35)^{0.3077})}}$ Masse volumique du liquide en kmol·m-3 et température en kelvins, de 234,94 à 579,35 K. Valeurs calculées : 1,05869 g·cm-3 à 25 °C. T (K) T (°C) ρ (kmol·m-3) ρ (g·cm-3) 234,94 −38,21 13,431 1,13011 257,9 −15,25 13,12966 1,10476 269,38 −3,77 12,97626 1,09185 280,86 7,71 12,82073 1,07876 292,34 19,19 12,66294 1,06549 303,82 30,67 12,50275 1,05201 315,3 42,15 12,33998 1,03831 326,78 53,63 12,17445 1,02438 338,26 65,11 12,00595 1,0102 349,74 76,59 11,83426 0,99576 361,22 88,07 11,6591 0,98102 372,7 99,55 11,48017 0,96596 384,18 111,03 11,29714 0,95056 395,66 122,51 11,10959 0,93478 407,15 134 10,91706 0,91858 T (K) T (°C) ρ (kmol·m-3) ρ (g·cm-3) 418,63 145,48 10,71901 0,90192 430,11 156,96 10,51477 0,88473 441,59 168,44 10,30357 0,86696 453,07 179,92 10,08442 0,84852 464,55 191,4 9,85614 0,82932 476,03 202,88 9,61719 0,80921 487,51 214,36 9,36559 0,78804 498,99 225,84 9,09865 0,76558 510,47 237,32 8,81266 0,74152 521,95 248,8 8,50217 0,71539 533,43 260,28 8,15861 0,68648 544,91 271,76 7,7672 0,65355 556,39 283,24 7,29805 0,61407 567,87 294,72 6,66952 0,56119 579,35 306,2 4,566 0,38419
T° d'auto-inflammation	395 °C[1]
Point d’éclair	−1 °C[1] ; −9 °C
Limites d’explosivité dans l’air	1,5–12,5 %vol[1]
Pression de vapeur saturante	à 12,5 °C : 5,3 kPa[1] équation[6] : ${\displaystyle P_{vs}=exp(89.171+{\frac {-6860.3}{T}}+(-10.104)\times ln(T)+(7.4769E-6)\times T^{2})}$ Pression en pascals et température en kelvins, de 234,94 à 579,35 K. Valeurs calculées : 10 483,64 Pa à 25 °C. T (K) T (°C) P (Pa) 234,94 −38,21 185,38 257,9 −15,25 1 058,43 269,38 −3,77 2 215,87 280,86 7,71 4 315,29 292,34 19,19 7 891,54 303,82 30,67 13 660,3 315,3 42,15 22 534,12 326,78 53,63 35 629,58 338,26 65,11 54 265,36 349,74 76,59 79 952,78 361,22 88,07 114 380,91 372,7 99,55 159 398,72 384,18 111,03 216 996,9 395,66 122,51 289 291,71 407,15 134 378 512,81 T (K) T (°C) P (Pa) 418,63 145,48 486 996,39 430,11 156,96 617 184,63 441,59 168,44 771 632,1 453,07 179,92 953 019,1 464,55 191,4 1 164 172,14 476,03 202,88 1 408 091,34 487,51 214,36 1 687 984,58 498,99 225,84 2 007 308,42 510,47 237,32 2 369 815,64 521,95 248,8 2 779 609,63 533,43 260,28 3 241 206 544,91 271,76 3 759 601,92 556,39 283,24 4 340 353,94 567,87 294,72 4 989 665,33 579,35 306,2 5 714 500
Thermochimie
S0liquide, 1 bar	181 J/mol·K
ΔfH0gaz	115,0 kJ/mol
ΔfH0liquide	81 kJ/mol
Cp	122.4 J/mol·K (liq.) équation[6] : ${\displaystyle C_{P}=(8.1350E4)+(129.80)\times T+(-3.9000E-3)\times T^{2}}$ Capacité thermique du liquide en J·kmol-1·K-1 et température en kelvins, de 234,94 à 357,31 K. Valeurs calculées : 119,703 J·mol-1·K-1 à 25 °C. T (K) T (°C) Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kmol\times K}})}$ Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kg\times K}})}$ 234,94 −38,21 111 630 1 327 243 −30,15 112 661 1 339 247 −26,15 113 173 1 345 251 −22,15 113 684 1 351 255 −18,15 114 195 1 357 259 −14,15 114 707 1 363 263 −10,15 115 218 1 369 267 −6,15 115 729 1 375 271 −2,15 116 239 1 381 275 1,85 116 750 1 388 279 5,85 117 261 1 394 283 9,85 117 771 1 400 287 13,85 118 281 1 406 292 18,85 118 919 1 413 296 22,85 119 429 1 419 T (K) T (°C) Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kmol\times K}})}$ Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kg\times K}})}$ 300 26,85 119 939 1 425 304 30,85 120 449 1 431 308 34,85 120 958 1 438 312 38,85 121 468 1 444 316 42,85 121 977 1 450 320 46,85 122 487 1 456 324 50,85 122 996 1 462 328 54,85 123 505 1 468 332 58,85 124 014 1 474 336 62,85 124 523 1 480 340 66,85 125 031 1 486 345 71,85 125 667 1 494 349 75,85 126 175 1 500 353 79,85 126 683 1 506 357,31 84,16 127 230 1 512 équation[7] : ${\displaystyle C_{P}=(22.037)+(1.2481E-1)\times T+(2.4505E-4)\times T^{2}+(-3.3887E-7)\times T^{3}+(1.1175E-10)\times T^{4}}$ Capacité thermique du gaz en J·mol-1·K-1 et température en kelvins, de 50 à 1 500 K. Valeurs calculées : 72,934 J·mol-1·K-1 à 25 °C. T (K) T (°C) Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kmol\times K}})}$ Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kg\times K}})}$ 50 −223,15 28 848 343 146 −127,15 44 479 529 195 −78,15 53 342 634 243 −30,15 62 363 741 291 17,85 71 559 850 340 66,85 80 975 962 388 114,85 90 093 1 071 436 162,85 98 989 1 176 485 211,85 107 735 1 280 533 259,85 115 884 1 377 581 307,85 123 544 1 468 630 356,85 130 798 1 554 678 404,85 137 303 1 632 726 452,85 143 183 1 702 775 501,85 148 523 1 765 T (K) T (°C) Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kmol\times K}})}$ Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kg\times K}})}$ 823 549,85 153 103 1 820 871 597,85 157 050 1 866 920 646,85 160 455 1 907 968 694,85 163 220 1 940 1 016 742,85 165 476 1 967 1 065 791,85 167 326 1 989 1 113 839,85 168 780 2 006 1 161 887,85 169 977 2 020 1 210 936,85 171 052 2 033 1 258 984,85 172 090 2 045 1 306 1 032,85 173 254 2 059 1 355 1 081,85 174 735 2 077 1 403 1 129,85 176 645 2 099 1 451 1 177,85 179 194 2 130 1 500 1 226,85 182 663 2 171
Propriétés électroniques
1re énergie d'ionisation	8,86 ± 0,02 eV (gaz)[8]
Propriétés optiques
Indice de réfraction	1,529 (20 °C)
Précautions
SGH[2]
Danger H225, H302, H319, H412, P210, P260, P262, P273, P305+P351+P338 et P403+P235 H225 : Liquide et vapeurs très inflammables H302 : Nocif en cas d'ingestion H319 : Provoque une sévère irritation des yeux H412 : Nocif pour les organismes aquatiques, entraîne des effets à long terme P210 : Tenir à l’écart de la chaleur/des étincelles/des flammes nues/des surfaces chaudes. — Ne pas fumer. P260 : Ne pas respirer les poussières/fumées/gaz/brouillards/vapeurs/aérosols. P262 : Éviter tout contact avec les yeux, la peau ou les vêtements. P273 : Éviter le rejet dans l’environnement. P305+P351+P338 : En cas de contact avec les yeux : rincer avec précaution à l’eau pendant plusieurs minutes. Enlever les lentilles de contact si la victime en porte et si elles peuvent être facilement enlevées. Continuer à rincer. P403+P235 : Stocker dans un endroit bien ventilé. Tenir au frais.
NFPA 704
3 1 0
Transport[2]
33    2414    Code Kemler : 33 : matière liquide très inflammable (point d'éclair inférieur à 23 °C) Numéro ONU : 2414 : THIOPHÈNE Classe : 3 Étiquette : 3 : Liquides inflammables Emballage : Groupe d'emballage II : matières moyennement dangereuses ;
Écotoxicologie
LogP	1,81[1]
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
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Le thiophène est un composé chimique de formule C₄H₄S. C'est un composé organosulfuré hétérocyclique de la classe des métalloles. Sa nature aromatique se traduit par un grand nombre de réactions de substitution. Il se présente sous la forme d'un liquide incolore à l'odeur rappelant celle du benzène. Sa chimie rappelle également celle du benzène.

On trouve souvent le thiophène naturellement dans le pétrole, à des concentrations pouvant atteindre 1 à 3 %. Il a également été détecté sur Mars dans des échantillons prélevés dans le cratère Gale^[9] et dont le contenu organique évoque le kérogène terrestre^[10].

Le thiophène est un des composés utilisés pour dénaturer l'alcool. Les analogues du thiophène sont par exemple le furane C₄H₄O, le sélénophène C₄H₄Se et le pyrrole C₄H₄NH, qui se distinguent les uns des autres par l'hétéroatome présent dans le cycle.

La réaction de polymérisation du thiophène conduit au polythiophène.

Chimie

La chimie du thiophène est essentiellement marquée par son caractère aromatique (quatre électrons apportés par les doubles liaisons, deux par le soufre). Le cycle peut donc subir les substitutions électrophiles aromatiques classiquement rencontrées sur les aromatiques, telles les halogénations, les réactions de Friedel-Crafts (rarement en présence de chlorure d'aluminium AlCl₃, qui a tendance à favoriser des polymérisations par ouverture du cycle, néanmoins), des formylations de Wilsmeier-Haack, …

De par la présence du soufre, les substitutions sont fortement orientées sur les carbones 2 et 5, et il est quasiment impossible d'orienter une réaction en position 3 ou 4 si ces deux positions ne sont pas déjà occupées. Une exception notable est par exemple l'isomérisation du 2-bromothiophène en 3-bromothiophène en présence de silice acide.

Le thiophène est cependant nettement plus fragile qu'un aromatique simple, et peut subir des réactions de dégradation en présence d'acide fort (notamment l'acide sulfurique H₂SO₄) ou d'acide de Lewis (AlCl₃).

L'hydrogénation des doubles liaisons est nettement plus simple que sur le benzène, mais il est très difficile de s'arrêter à une seule réaction.

Voir aussi

Composés structurellement ou chimiquement apparentés :

• Analogues du thiophène
  • Pyrrole, hétérocyclique avec un atome d'azote
  • Furane, hétérocyclique avec un atome d'oxygène
  • Sélénophène hétérocyclique avec un atome de sélénium
  • Tellurophène hétérocyclique avec un atome de tellure

Liens externes

• Fiche internationale de sécurité ;

Notes et références

• Portail de la chimie