Anidride ftalica

Anidride ftalica
Formula di struttura
Formula di struttura
Modello 3D della molecola
Modello 3D della molecola
Nome IUPAC
isobenzofuran-1,3-dione
Nomi alternativi
anidride dell'acido 1,2-benzendicarbossilico
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolareC8H4O3
Massa molecolare (u)148,12
Aspettosolido cristallino bianco
Numero CAS85-44-9
Numero EINECS201-607-5
PubChem6811
SMILES
C1=CC=C2C(=C1)C(=O)OC2=O
Proprietà chimico-fisiche
Solubilità in acqua6 g/l a 20 °C, idrolisi
Temperatura di fusione129 °C (402 K)
Temperatura di ebollizione285 °C (558 K)
Tensione di vapore (Pa) a K< 1
Proprietà termochimiche
ΔfH0 (kJ·mol−1)−460,1
S0m(J·K−1mol−1)180
C0p,m(J·K−1mol−1)160
Indicazioni di sicurezza
Punto di fiamma151 °C (424 K)
Limiti di esplosione1,7 - 10,4% vol.
Temperatura di autoignizione580 °C (853 K)
Simboli di rischio chimico
tossico a lungo termine irritante corrosivo
pericolo
Frasi H302 - 315 - 317 - 318 - 334 - 335
Consigli P260 - 262 - 280 - 302+352 - 304+340 - 305+351+338 - 313 [1]
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L'anidride ftalica è un'anidride organica. È l'anidride dell'acido ftalico, nel quale si converte per addizione di una molecola di acqua.

A temperatura ambiente è una polvere bianca dal lieve odore caratteristico; una sua soluzione acquosa satura ha pH circa 2.

È la forma commerciale principale di acido ftalico, viene prodotta per ossidazione catalitica del naftalene o dell'orto-xilene e trova uso come intermedio nella sintesi di altri prodotti chimici - coloranti, insetticidi, plastificanti, farmaci.

Nel 2000, il volume di produzione mondiale era stimato a circa 3 milioni di tonnellate all'anno.[2]

Sintesi e produzione

L'anidride ftalica fu scoperta per la prima volta nel 1836 da Auguste Laurent. I processi contemporanei di produzione includono l'ossidazione catalitica dell'orto-xilene e, in maniera minore, del naftalene (processo di Gibbs). A partire dall'o-xilene, l'ossidazione segue la seguente stechiometria:

C 6 H 4 ( CH 3 ) 2 + 3 O 2 ⟶ C 6 H 4 ( CO ) 2 O + 3 H 2 O {\displaystyle {\ce {C6H4(CH3)2 + 3 O2 -> C6H4(CO)2O + 3 H2O}}}

La reazione procede con il 70% di selettività circa. Viene prodotto anche il 10% circa di anidride maleica:

C 6 H 4 ( CH 3 ) 2 + 7 , 5 O 2 ⟶ C 4 H 2 O 3 + 4 H 2 O + 4 CO 2 {\displaystyle {\ce {C6H4(CH3)2 + 7,5 O2 -> C4H2O3 +4 H2O + 4 CO2}}}

La reazione è catalizzata dal pentossido di vanadio tra i 320 e 400 °C. L'anidride ftalica è separata dai sottoprodotti da una serie di "condensatori". L'anidride ftalica e l'anidride maleica vengono recuperate per distillazione. L'anidride ftalica può anche essere preparata dall'acido ftalico.[2]

Utilizzo

L'anidride ftalica viene comunemente impiegata in chimica analitica qualitativa, come reagente per la separazione di sostanze organiche con gruppi amminici o alcolici. Essa infatti reagisce con le sostanze basiche che presentano un gruppo amminico primario o secondario, formando l'ammide acida delle ammine secondarie e l'immide neutra (previo riscaldamento a 150 °C) delle ammine primarie.

Plastificanti

L'uso primario dell'anidride ftalica è come precursore degli esteri dello ftalato, usati come plastificanti nel cloruro di vinile. Gli esteri dello ftalato derivano dall'anidride ftalica attraverso la reazione con gli alcoli, che produce monoesteri:[2]

C 6 H 4 ( CO ) 2 O + ROH ⟶ C 6 H 4 ( CO 2 H ) CO 2 R {\displaystyle {\ce {C6H4(CO)2O + ROH -> C6H4(CO2H)CO2R}}}

La seconda esterificazione è più difficile e richiede la rimozione dell'acqua:

C 6 H 4 ( CO 2 H ) CO 2 R + ROH ↽ − − ⇀ C 6 H 4 ( CO 2 R ) 2 + H 2 O {\displaystyle {\ce {C6H4(CO2H)CO2R + ROH <=> C6H4(CO2R)2 + H2O}}}

Il diestere più importante è di-(2-etilesil)-ftalato (DEHP), utilizzato nella produzione del polivinilcloruro.

Precursore dei coloranti

L'anidride ftalica è ampiamente utilizzata nell'industria per la produzione di coloranti. Un'applicazione nota è la preparazione dell'antrachinone chinizarina mediante reazione con para-clorofenolo seguita da idrolisi del cloruro.[3] La fenolftaleina può essere sintetizzata dalla condensazione dell'anidride ftalica con due equivalenti di fenolo in condizioni acide (da cui il nome). La reazione fu scoperta nel 1871 da Adolf von Baeyer.[4][5][6]

Sintesi della fenofltaleina[2]

Prodotti farmaceutici

L'anidride ftalica trattata con acetato di cellulosa produce cellulosa acetato ftalato (CAP), un comune eccipiente per rivestimento di farmaci enterici che ha dimostrato di avere anche un'attività antivirale.[7] L'anidride ftalica è un prodotto di degradazione del CAP.[8]

Reazioni

L'anidride ftalica è un intermedio versatile e precursore di una grande varietà di reagenti utili nella sintesi organica.

Idrolisi, alcolisi, ammonolisi

L'anidride ftalica sottoposta a idrolisi mediante acqua calda forma l'acido orto-ftalico.[9]

C 6 H 4 ( CO ) 2 O + H 2 O 2 ⟶ C 6 H 4 ( CO 3 H ) CO 2 H {\displaystyle {\ce {C6H4(CO)2O + H2O2 -> C6H4(CO3H)CO2H}}}

L'idrolisi delle anidridi in genere non è un processo reversibile. L'acido ftalico viene facilmente disidratato, per formare l'anidride ftalica.

Gli alcoli chirali formano semiesteri, che sono derivati risolvibili perché formano sali diastereomerici con ammine chirali come la brucina.[10] Una reazione correlata di apertura dell'anello coinvolge i perossidi per dare perossiacidi.[11] La ftalimmide può essere preparata riscaldando l'anidride ftalica con ammoniaca acquosa (resa del 95-97%), oppure trattando l'anidride con carbonato di ammonio o urea. Infine può essere prodotta mediante ammossidazione dell'orto-xilene.[12] La ftalimmide di potassio può essere preparata aggiungendo una soluzione calda di ftalimmide a una soluzione di idrossido di potassio; ottenendo un precipitato del sale.[13]

Sicurezza

L'esposizione umana all'anidride ftalica avviene principalmente attraverso il contatto con la pelle o l'inalazione durante la sua fabbricazione o il suo utilizzo. Gli studi dimostrano che l'esposizione all'anidride ftalica può causare rinite, bronchite cronica e asma. L'effetto dell'anidride ftalica sulla salute umana è generalmente una sindrome di tipo asma-rinite-congiuntivite o una reazione ritardata con sintomi simil-influenzali e aumento dei livelli di immunoglobuline nel sangue (IgE, IgG).[14]

Note

  1. ^ scheda dell'anidride ftalica su IFA-GESTIS Archiviato il 16 ottobre 2019 in Internet Archive.
  2. ^ a b c d (EN) Phthalic Acid and Derivatives, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim, Wiley-VCH, 2007.
  3. ^ (EN) Harry H. Reynolds e Lucius A. Bigelow, A STUDY OF THE PREPARATION OF QUINIZARIN1, in Journal of the American Chemical Society, vol. 48, n. 2, 1º febbraio 1926, pp. 420–422, DOI:10.1021/ja01413a017. URL consultato il 19 marzo 2018.
  4. ^ (DE) Baeyer, A., Ueber eine neue Klasse von Farbstoffen, in Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, vol. 4, n. 2, 1871, pp. 555–558, DOI:10.1002/cber.18710040209.
  5. ^ (DE) Adolf Baeyer, Ueber die Phenolfarbstoffe, in Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft, vol. 4, n. 2, --, pp. 658–665, DOI:10.1002/cber.18710040247.
  6. ^ (DE) Polytechnisches Journal - Baeyer, über die Phenolfarbstoffe., su dingler.culture.hu-berlin.de. URL consultato il 19 marzo 2018 (archiviato dall'url originale il 4 maggio 2019).
  7. ^ (EN) A.R. Neurath, Microbicide for prevention of sexually transmitted diseases using a pharmaceutical excipient, in AIDS patient care and STDs, vol. 14, n. 4, aprile 2000, pp. 215–219, DOI:10.1089/108729100317830. URL consultato il 19 marzo 2018.
  8. ^ (EN) James W. Mayhew, Lulu T. Gideon, Bryan Ericksen, John J. Hlavaty, Simon M. Yeh, Charles G. Chavdarian, Nathan Strick e A. Robert Neurath, Development of a gel permeation chromatographic assay to achieve mass balance in cellulose acetate phthalate stability studies, in Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, vol. 49, n. 2, --, pp. 240–246, DOI:10.1016/j.jpba.2008.10.039.
  9. ^ Noller, Carl R. (1965). Chemistry of Organic Compounds 3 ed. Philadelphia: W. B. Saunders. p. 602.
  10. ^ (EN) d- and l-OCTANOL-2, in Organic Syntheses, vol. 6, DOI:10.15227/orgsyn.006.0068. URL consultato il 19 marzo 2018.
  11. ^ (EN) MONOPERPHTHALIC ACID, in Organic Syntheses, vol. 42, DOI:10.15227/orgsyn.042.0077. URL consultato il 19 marzo 2018.
  12. ^ Bohnet, Matthias, 1933- e Wiley InterScience (Online service), Ullmann's encyclopedia of industrial chemistry, 6th, completely rev. ed, Wiley-VCH, 2003, ISBN 978-3-527-30385-4, OCLC 751968805.
  13. ^ (EN) b-BROMOETHYLPHTHALIMIDE, in Organic Syntheses, vol. 7, DOI:10.15227/orgsyn.007.0008. URL consultato il 19 marzo 2018.
  14. ^ (EN) ICSC 0315-Phthalic Anhdride, su inchem.org. URL consultato il 19 marzo 2018.

Bibliografia

  • (EN) Klaus Weissermel, Hans-Jürgen Arpe, Charlet R. Lindley, Industrial organic chemistry, 4ª ed., Wiley-VCH, 2003, pp. 387-393, ISBN 3-527-30578-5.

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