Acido adipico

L'acido adipico o "acido esandioico" è il composto organico con la formula (CH₂)₄(COOH)₂. Dal punto di vista industriale, è l'acido dicarbossilico più importante: ne vengono prodotti ogni anno circa 2,5 miliardi di chilogrammi l'anno, principalmente come precursore per la produzione di nylon. L'acido adipico altrimenti si presenta raramente in natura.^[2] Come additivo alimentare è indicato come E355.

Acido adipico
formula di struttura e modello molecolare
modello ad asta e sfera
Nome IUPAC
acido 1,6-esandioico
Nomi alternativi
acido 1,4-butandicarbossilico
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare	C6H10O4
Massa molecolare (u)	146,14
Aspetto	solido bianco
Numero CAS	124-04-9
Numero EINECS	204-673-3
PubChem	196 e 22494954
SMILES	C(CCC(=O)O)CC(=O)O
Proprietà chimico-fisiche
Costante di dissociazione acida (pKa) a 298 K	4,4; 5,4
Solubilità in acqua	24 g/l a 25 °C
Temperatura di fusione	151,5 °C (424,5 K)
Proprietà termochimiche
ΔfH0 (kJ·mol−1)	−994,3
Indicazioni di sicurezza
Punto di fiamma	196 °C (469 K)
Temperatura di autoignizione	405 °C (678 K)
Simboli di rischio chimico
attenzione
Frasi H	319
Consigli P	305+351+338 [1]

A temperatura ambiente è una polvere cristallina bianca, poco solubile in acqua. È solubile in acetone, metanolo, etanolo.

Fu sintetizzato la prima volta da Auguste Laurent nel 1837.

Produzione

L'acido adipico è prodotto da una miscela di cicloesanone e cicloesanolo, che viene ossidata con acido nitrico per dare acido adipico, attraverso una reazione a più fasi. All'inizio della reazione, il cicloesanolo viene convertito in chetone, rilasciando acido nitroso:

${\displaystyle {\ce {HOC6H11 + HNO3 -> OC(CH2)5 + HNO2 + H2O}}}$

Tra le sue numerose reazioni, il cicloesanone è nitrosato, ponendo le basi per la scissione del legame C-C:

${\displaystyle {\ce {HNO2 + HNO3 -> NO + NO3- + H2O}}}$

${\displaystyle {\ce {OC6H10 + NO+ -> OC6H9-2-NO + H+}}}$

I prodotti collaterali del metodo includono gli acidi glutarico e succinico.^[3] Il protossido di azoto viene prodotto in circa 1 a 1 rapporto molare con l'acido adipico, anche attraverso l'intermediazione di un acido nitrolico.^[2]

I processi correlati iniziano dal cicloesanolo, che si ottiene dall'idrogenazione del fenolo.^[2][4]

Metodi di produzione alternativi

Diversi metodi sono stati sviluppati mediante carbonilazione del butadiene. Ad esempio, l'idrocarbossilazione procede come segue:

${\displaystyle {\ce {CH2=CH-CH=CH2 + 2CO + 2H2O -> HO2C(CH2)4CO2H}}}$

Un altro metodo è la scissione ossidativa del cicloesene usando perossido di idrogeno.^[5]

Storicamente, l'acido adipico veniva preparato mediante ossidazione di vari grassi, da cui il nome.^[6]

Reazioni

L'acido adipico è un acido diprotico (ha due gruppi acidi). I valori di pK_a per le loro deprotonazioni successive sono 4.41 e 5.41.^[7]

Con i gruppi carbossilati separati da quattro gruppi di metilene, l'acido adipico è adatto per le reazioni di condensazione intramolecolare. Dopo il trattamento con idrossido di bario a temperature elevate, viene sottoposto a chetonizzazione per dare ciclopentanone.^[8]

Utilizzi

Circa il 60% dei 2,5 miliardi di kg di acido adipico prodotti ogni anno viene utilizzato come monomero per la produzione di nylon^[9] mediante una reazione di policondensazione con esametilendiammina formando nylon-6,6. Altre applicazioni importanti riguardano anche i polimeri; è un monomero per la produzione di poliuretano e i suoi esteri sono usati come plastificanti, specialmente nel PVC.

In medicina

L'acido adipico è stato incorporato in compresse a matrice di formulazione a rilascio controllato per ottenere un rilascio indipendente dal pH sia per i farmaci debolmente basici che debolmente acidi. È stato anche incorporato nel rivestimento polimerico di sistemi monolitici idrofili per modulare il pH intragel, con conseguente rilascio di ordine zero di un farmaco idrofilo. È stato riportato che la disintegrazione a pH intestinale della gommalacca polimerica enterica migliora quando si usa l'acido adipico come agente di formazione dei pori senza influenzare il rilascio nel mezzo acido. Altre formulazioni a rilascio controllato hanno incluso l'acido adipico con l'intenzione di ottenere un profilo di rilascio ritardato.^[10]

Negli alimenti

Piccole quantità di acido adipico vengono utilizzate come ingrediente alimentare come aiuto per aromatizzare e gelificare.^[11] È usato in alcuni antiacidi di carbonato di calcio per renderli aspri. Trova inoltre impiego come acidulante nei lieviti chimici e evita le indesiderabili proprietà igroscopiche dell'acido tartarico.^[12] L'acido adipico, raro in natura, si trova naturalmente nelle barbabietole, ma questa non è una fonte economica per il commercio rispetto alla sintesi industriale.^[13]

Sicurezza

L'acido adipico, come la maggior parte degli acidi carbossilici, è un lieve irritante per la pelle. È leggermente tossico.^[2]

Pericolo ambientale

La produzione di acido adipico è legata alle emissioni di N₂O,^[14] un potente gas serra e causa dell'esaurimento stratosferico dell'ozono. Ai produttori di acido adipico DuPont e Rhodia (rispettivamente Invista e Solvay), sono stati implementati processi per convertire cataliticamente il protossido di azoto in prodotti innocui:^[15]

${\displaystyle {\ce {2 N2O -> 2 N2 + O2}}}$