Anidride ftalica

Anidride ftalica
Formula di struttura
Modello 3D della molecola
Nome IUPAC
2-benzofuran-1,3-dione
Nomi alternativi
isobenzofuran-1,3-dione anidride dell'acido 1,2-benzendicarbossilico
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare	C8H4O3
Massa molecolare (u)	148,12
Aspetto	solido cristallino bianco
Numero CAS	85-44-9
Numero EINECS	201-607-5
PubChem	6811
SMILES	C1=CC=C2C(=C1)C(=O)OC2=O
Proprietà chimico-fisiche
Solubilità in acqua	6 g/L a 20 °C, idrolisi
Temperatura di fusione	129 °C (402 K)
Temperatura di ebollizione	285 °C (558 K)
Tensione di vapore (Pa) a K	< 1
Proprietà termochimiche
ΔfH^0 (kJ·mol^−1)	−460,1
S^0m(J·K^−1mol^−1)	180
C^0p,m(J·K^−1mol^−1)	160
Indicazioni di sicurezza
Punto di fiamma	151 °C (424 K)
Limiti di esplosione	1,7 - 10,4% vol.
Temperatura di autoignizione	580 °C (853 K)
Simboli di rischio chimico
pericolo
Frasi H	302 - 315 - 317 - 318 - 334 - 335
Consigli P	260 - 262 - 280 - 302+352 - 304+340 - 305+351+338 - 313 [1]

L'anidride ftalica è un composto organico aromatico ed è l'anidride dell'acido ftalico, un acido bicarbossilico, avente formula molecolare C₈H₄O₃.[2] Si converte facilmente in esso 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.[3]

Etimologia

Il termine «ftalico» prende origine dal nome del naftalene (o naftalina) [(na)ftalico][4] e indica una molecola derivata da quest'ultima, formata da un anello benzenico recante due gruppi carbossilici o da essi derivati, come estere, immide, anidride (e simili),[5] come in questo caso in cui l'anidride ftalica o il corrispondente acido si ottengono per ossidazione del naftalene.

Sintesi e produzione

L'anidride ftalica fu scoperta per la prima volta nel 1836 dal chimico francese Auguste Laurent.[6][7] 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:

${\displaystyle {\ce {C6H4(CH3)2 + 3 O2 -> C6H4(CO)2O + 3 H2O}}}$

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

${\displaystyle {\ce {C6H4(CH3)2 + 7,5 O2 -> C4H2O3 +4 H2O + 4 CO2}}}$

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.[3]

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:[3]

${\displaystyle {\ce {C6H4(CO)2O + ROH -> C6H4(CO2H)CO2R}}}$

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

${\displaystyle {\ce {C6H4(CO2H)CO2R + ROH <=> C6H4(CO2R)2 + H2O}}}$

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.[8] 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.[9][10][11]

Sintesi della fenofltaleina[3]

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.[12] L'anidride ftalica è un prodotto di degradazione del CAP.[13]

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.[14]

${\displaystyle {\ce {C6H4(CO)2O + H2O2 -> C6H4(CO3H)CO2H}}}$

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.[15] Una reazione correlata di apertura dell'anello coinvolge i perossidi per dare perossiacidi.[16] 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.[17] 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.[18]

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).[19]

Note

1. scheda dell'anidride ftalica su IFA-GESTIS (archiviato dall'url originale il 16 ottobre 2019).
2. (EN) PubChem, Phthalic anhydride, su pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. URL consultato il 16 ottobre 2024.
3. (EN) Phthalic Acid and Derivatives, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim, Wiley-VCH, 2007.
4. Ftàlico - Significato ed etimologia - Vocabolario, su Treccani. URL consultato il 16 ottobre 2024.
5. Ftalico > significato - Dizionario italiano De Mauro, su Internazionale. URL consultato il 16 ottobre 2024.
6. (DE) Phthalic Anhydride - produced in Vienna/Europe by ATMOSA, su www.atmosa.at. URL consultato il 16 ottobre 2024.
7. (EN) Annales de chimie et de physique ser.2:t.61 (1836)., su HathiTrust. URL consultato il 16 ottobre 2024.
8. (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.
9. (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.
10. (DE) Adolf Baeyer, Ueber die Phenolfarbstoffe, in Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft, vol. 4, n. 2, --, pp. 658–665, DOI:10.1002/cber.18710040247.
11. (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).
12. (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.
13. (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.
14. Noller, Carl R. (1965). Chemistry of Organic Compounds 3 ed. Philadelphia: W. B. Saunders. p. 602.
15. (EN) d- and l-OCTANOL-2, in Organic Syntheses, vol. 6, DOI:10.15227/orgsyn.006.0068. URL consultato il 19 marzo 2018.
16. (EN) MONOPERPHTHALIC ACID, in Organic Syntheses, vol. 42, DOI:10.15227/orgsyn.042.0077. URL consultato il 19 marzo 2018.
17. 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.
18. (EN) b-BROMOETHYLPHTHALIMIDE, in Organic Syntheses, vol. 7, DOI:10.15227/orgsyn.007.0008. URL consultato il 19 marzo 2018.
19. (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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Collegamenti esterni

• (EN) phthalic anhydride, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.

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