Anidride ftalica

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.

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
ΔfH0 (kJ·mol−1)	−460,1
S0m(J·K−1mol−1)	180
C0p,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]

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]