Cicloesanone

Il cicloesanone è un chetone ciclico a sei termini avente formula semistrutturale (CH₂)₅CO. È l'omologo superiore del ciclopentanone.

Cicloesanone
formula di struttura
modello ad asta e sfera
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare	C6H10O
Massa molecolare (u)	98,14 g/mol
Aspetto	liquido incolore
Numero CAS	108-94-1
Numero EINECS	203-631-1
PubChem	7967
DrugBank	DBDB02060
SMILES	C1CCC(=O)CC1
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.)	0,95 (20 °C)
Solubilità in acqua	95 g/l (20 °C)
Temperatura di fusione	−26 °C (242 K)
Temperatura di ebollizione	156 °C (429 K)
Indicazioni di sicurezza
Punto di fiamma	43 °C (316 K)
Limiti di esplosione	1,3 - 9,4 Vol%
Temperatura di autoignizione	430 °C (703 K)
Simboli di rischio chimico
attenzione
Frasi H	226 - 302+312+332 - 315 - 318
Consigli P	280 - 305+351+338 [1]

A temperatura ambiente si presenta come un liquido incolore dall'odore che ricorda l'acetone e la menta piperita.^[2] È un composto infiammabile e dotato di proprietà solventi verso diverse sostanze organiche, inclusa la gomma naturale (caucciù). Insieme al toluene, al cloroformio e all'etere di petrolio, infatti, è stato usato per gli studi compiuti sull'isolamento dell'unità strutturale del caucciù (isoprene).

Produzione

Il cicloesanone è prodotto dall'ossidazione del cicloesano nell'aria, tipicamente usando catalizzatori al cobalto:^[3]

${\displaystyle {\ce {C6H12 + O2 -> (CH2)5CO + H2O}}}$

Questo processo co-forma il cicloesanolo e questa miscela, chiamata "olio di KA" per l'olio di alcol chetonico, è la materia prima principale per la produzione di acido adipico. L'ossidazione coinvolge i radicali e l'intermediazione dell'idroperossido C₆H₁₁O₂H. In alcuni casi, il cicloesanolo purificato, ottenuto per idratazione del cicloesene, è il precursore. In alternativa, il cicloesanone può essere prodotto mediante l'idrogenazione parziale del fenolo:

${\displaystyle {\ce {C6H5OH + 2 H2 -> (CH2)5CO}}}$

Questo processo può anche essere regolato per favorire la formazione di cicloesanolo.^[3]

ExxonMobil ha sviluppato un processo in cui il benzene è idroalchilato in cicloesilbenzene. Quest'ultimo prodotto viene ossidato in un idroperossido e quindi scisso in fenolo e cicloesanone.^[4] Pertanto, questo nuovo processo che non produce il sottoprodotto dell'acetone appare attraente ed è simile al processo al cumene quando si forma un idroperossido e quindi decomposto per produrre due prodotti chiave.^[5]

Metodi di laboratorio

Il cicloesanone può essere preparato dal cicloesanolo mediante ossidazione con triossido di cromo (ossidazione di Jones). Un metodo alternativo utilizza l'ipoclorito di sodio come ossidante, più sicuro e più facilmente disponibile.^[6]

Usi

La grande maggioranza del cicloesanone viene consumata nella produzione di precursori del Nylon 6,6 e Nylon 6. Circa metà della fornitura mondiale viene convertita in acido adipico, uno dei due precursori per nylon 6,6. Per questa applicazione, l'olio di KA (vedi sopra) viene ossidato con acido nitrico. L'altra metà della fornitura di cicloesanone viene convertita in cicloesanone ossima. In presenza di acido solforico in quantità catalitica l'ossima si riarrangia in caprolattame, un precursore del nylon 6.^[3]

Reazioni di laboratorio

Oltre alle reazioni su larga scala condotte al servizio dell'industria dei polimeri, sono state sviluppate molte reazioni per il cicloesanone. In presenza di luce, subisce alfa-clorurazione per dare 2-clorocicloesanone. Forma un etere trimetilsililenolico al trattamento con trimetilsililcloruro in presenza di una base.^[7] Inoltre forma un'enammina con pirolidina.^[8]

Uso illecito

Il cicloesanone è stato utilizzato nella produzione illecita di fenciclidina e suoi analoghi^[9] e come tale è spesso soggetto a controlli aggiuntivi prima dell'acquisto.

Effetti biologici e rischi per la salute

La molecola del cicloesanone come tale possiede già una certa tossicità per l'uomo. Grazie al suo tropismo per le strutture lipidiche, può venire rapidamente assorbito tramite la cute e l'apparato respiratorio e raggiungere le strutture nervose, ricche appunto di lipidi (mielina).

Il cicloesanone, inoltre, va incontro a metabolismo endogeno trasformandosi in 1,3-cicloesan-dione, 1,4-cicloesan-dione ed i corrispettivi alcoli. È stata provata anche la metabolizzazione ad 1,2-dione. Tutte queste reazioni hanno luogo prevalentemente in sede epatica.

Esistono modelli animali dove l'esposizione sia acuta che cronica al cicloesanone ha provocato assonopatia nervosa, un tipo di tossicità a carico della struttura nervosa deputata alla conduzione degli impulsi neuronali, l'assone.

La tossicità sembra esplicarsi attraverso il blocco o il rallentamento del trasporto di proteine e sostanze nutrienti lungo queste strutture (distrofia). I derivati dionici, inoltre, si coniugano covalentemente ai gruppi amminici (reazione di Schiff) delle strutture proteiche dell'assone, come i canali ionici, impedenedone il corretto funzionamento.

Non ultimo, sembra che la contaminazione da cicloesanone in circuiti usati per apparati di supporto cardiaco e renale, abbia effetti negativi anche sul cuore, come ha sperimentalmente dimostrato un lavoro pubblicato nel 2009.^[10]