Catecol ( / k æ t ɪ tʃ ɒ l / o / k æ t ɪ k ɒ l / ), también conocido como pirocatecol o 1,2-dihidroxibenceno , es un compuesto orgánico tóxico con la fórmula molecular C 6 H 4 ( OH) 2 . Es el isómero orto de los tres bencenodioles isómeros . Este compuesto incoloro se encuentra naturalmente en pequeñas cantidades. Fue descubierto por primera vez por destilación destructiva.del extracto de la planta catequina . Aproximadamente 20.000 toneladas de catecol se producen ahora sintéticamente al año como producto químico orgánico básico, principalmente como precursor de pesticidas, sabores y fragancias.
Nombres | |||
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Nombre IUPAC preferido Benceno-1,2-diol [1] | |||
Otros nombres Pirocatecol [1] 1,2-bencenodiol 2-hidroxifenol 1,2-dihidroxibenceno o -Benzenediol o -Dihydroxybenzene | |||
Identificadores | |||
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Modelo 3D ( JSmol ) | |||
471401 | |||
CHEBI | |||
CHEMBL | |||
ChemSpider | |||
DrugBank | |||
Tarjeta de información ECHA | 100.004.025 | ||
Número CE |
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2936 | |||
KEGG | |||
PubChem CID | |||
Número RTECS |
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UNII | |||
Tablero CompTox ( EPA ) | |||
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Propiedades | |||
C 6 H 6 O 2 | |||
Masa molar | 110,112 g · mol −1 | ||
Apariencia | cristales plumosos de blanco a marrón | ||
Olor | olor tenue y fenólico | ||
Densidad | 1,344 g / cm 3 , sólido | ||
Punto de fusion | 105 ° C (221 ° F; 378 K) | ||
Punto de ebullición | 245,5 ° C (473,9 ° F; 518,6 K) (sublima) | ||
430 g / L | |||
Solubilidad | muy soluble en piridina soluble en cloroformo , benceno , CCl 4 , éter , acetato de etilo | ||
log P | 0,88 | ||
Presión de vapor | 20 Pa (20 ° C) | ||
Acidez (p K a ) | 9,45, 12,8 | ||
Susceptibilidad magnética (χ) | −6,876 × 10 −5 cm 3 / mol | ||
Índice de refracción ( n D ) | 1,604 | ||
Momento bipolar | 2,62 ± 0,03 D [2] | ||
Estructura | |||
Estructura cristalina | monoclínico | ||
Peligros | |||
Ficha de datos de seguridad | Sigma-Aldrich | ||
Pictogramas GHS | |||
Palabra de señal GHS | Peligro | ||
Declaraciones de peligro GHS | H301 , H311 , H315 , H317 , H318 , H332 , H341 | ||
Consejos de prudencia del SGA | P261 , P301 , P330 , P331 , P310 , P302 , P352 , P312 , P305 , P351 , P338 , P310 | ||
NFPA 704 (diamante de fuego) | 3 1 0 | ||
punto de inflamabilidad | 127 ° C (261 ° F; 400 K) | ||
autoignición temperatura | 510 ° C (950 ° F; 783 K) | ||
Límites explosivos | 1,4% -? [3] | ||
Dosis o concentración letal (LD, LC): | |||
LD 50 ( dosis media ) | 300 mg / kg (rata, oral) | ||
NIOSH (límites de exposición a la salud de EE. UU.): | |||
PEL (permitido) | ninguno [3] | ||
REL (recomendado) | TWA 5 ppm (20 mg / m 3 ) [piel] [3] | ||
IDLH (peligro inmediato) | ND [3] | ||
Compuestos relacionados | |||
Bencenodioles relacionados | Hidroquinona resorcinol | ||
Compuestos relacionados | 1,2-benzoquinona | ||
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |||
verificar ( ¿qué es ?) | |||
Referencias de Infobox | |||
El catecol se presenta en forma de cristales blancos como plumas que son muy rápidamente solubles en agua.
Aislamiento y síntesis
El catecol fue aislado por primera vez en 1839 por Edgar Hugo Emil Reinsch (1809-1884) al destilarlo de la preparación tánica sólida catequina , que es el residuo de catechu , el jugo hervido o concentrado de Mimosa catechu ( Acacia catechu ). [4] Al calentar la catequina por encima de su punto de descomposición, una sustancia que Reinsch llamó por primera vez Brenz-Katechusäure (ácido de catechu quemado) se sublimó como una eflorescencia blanca. Este fue un producto de descomposición térmica de los flavanoles en la catequina. En 1841, tanto Wackenroder como Zwenger redescubrieron el catecol de forma independiente; al informar sobre sus hallazgos, Philosophical Magazine acuñó el nombre de pirocatequina . [5] En 1852, Erdmann se dio cuenta de que el catecol era benceno al que se le añadían dos átomos de oxígeno; En 1867, August Kekulé se dio cuenta de que el catecol era un diol del benceno, por lo que en 1868 el catecol se incluyó en la lista como pirocatecol . [6] En 1879, la Revista de la Sociedad Química recomendó que el catecol se llamara "catecol", y al año siguiente se incluyó como tal. [7]
Desde entonces, se ha demostrado que el catecol se presenta en forma libre de forma natural en el kino y en el alquitrán de madera de haya . Su ácido sulfónico se ha detectado en la orina de caballos y humanos. [8]
El catecol se produce industrialmente mediante la hidroxilación de fenol utilizando peróxido de hidrógeno . [9]
- C 6 H 5 OH + H 2 O 2 → C 6 H 4 (OH) 2 + H 2 O
Anteriormente, se producía por hidroxilación de salicilaldehído con peróxido de hidrógeno , [10] así como por hidrólisis de fenoles 2-sustituidos, especialmente 2-clorofenol , con soluciones acuosas calientes que contienen hidróxidos de metales alcalinos. Su derivado de éter metílico, guayacol , se convierte en catecol mediante la hidrólisis del enlace CH 3 –O promovido por el ácido yodhídrico . [10]
Reacciones
Química Orgánica
Como otros derivados de benceno difuncionales, el catecol se condensa fácilmente para formar compuestos heterocíclicos . Cíclicos ésteres se forman tras el tratamiento con dicloro electrófilos . Por ejemplo, utilizando tricloruro de fósforo o oxicloruro de fósforo da la cloro cíclico fosfonito o cloro fosfonato , respectivamente; el cloruro de sulfurilo da el sulfato ; y el fosgeno da el carbonato :
- C 6 H 4 (OH) 2 + XCl 2 → C 6 H 4 (O 2 X) + 2 HCl
- donde X = PCl o POCl; SO 2 ; CO.
Los catecoles producen quinonas con la adición de nitrato de amonio cérico (CAN).
Con iones metálicos
El catecol es el ácido conjugado de un agente quelante muy utilizado en la química de coordinación . Las soluciones básicas de catecol reaccionan con el hierro (III) para dar el rojo [Fe (C 6 H 4 O 2 ) 3 ] 3− . El cloruro férrico da una coloración verde con la solución acuosa, mientras que la solución alcalina cambia rápidamente a un color verde y finalmente a un color negro al exponerse al aire. [11] Las enzimas dioxigenasa que contienen hierro catalizan la escisión del catecol.
Química redox
El catecol es producido por una reducción reversible de dos electrones y dos protones de 1,2-benzoquinona ( E 0 = +795 mV frente a SHE ; E m (a pH 7) = +380 mV frente a SHE). [12] [13]
El dianión de catecolato de la serie redox, el semiquinonato monoaniónico y la benzoquinona se denominan colectivamente dioxolinos . Los dioxolinos se utilizan como ligandos . [14]
Sucesos naturales
Pequeñas cantidades de catecol se encuentran naturalmente en frutas y verduras , junto con la enzima polifenol oxidasa (también conocida como catecolasa o catecol oxidasa). Al mezclar la enzima con el sustrato y exponerse al oxígeno (como cuando se corta una papa o una manzana y se deja afuera), el catecol incoloro se oxida a pigmentos melanoides de color marrón rojizo, derivados de la benzoquinona. La enzima se inactiva añadiendo un ácido, como el ácido cítrico contenido en el jugo de limón . La exclusión de oxígeno también previene la reacción de pardeamiento . Sin embargo, la actividad de la enzima aumenta a temperaturas más frías. Se dice que la benzoquinona es antimicrobiana , una propiedad que retarda el deterioro de las frutas dañadas y otras partes de la planta.
Es uno de los principales fenoles naturales del aceite de argán , [ cita requerida ] y es un componente del castóreo , una sustancia de la glándula de ricino de los castores , que se utiliza en perfumería . También se encuentra en Agaricus bisporus . [15]
Presencia de la fracción catecol
Los restos de catecol también se encuentran ampliamente en el mundo natural. La cutícula de los artrópodos consiste en quitina unida por un resto catecol a la proteína . La cutícula puede reforzarse mediante reticulación ( bronceado y esclerotización ), en particular, en insectos , y por supuesto mediante biomineralización . [16] Los catecoles como el DHSA se producen a través del metabolismo del colesterol por bacterias como Mycobacterium tuberculosis . [17]
Los urushioles son compuestos orgánicos que existen de forma natural que tienen la estructura del esqueleto de catecol y la funcionalidad difenol, pero con grupos alquilo sustituidos en el anillo aromático. Los urushioles son venenos irritantes para la piel que se encuentran en plantas como la hiedra venenosa , etc.
Las catecolaminas son hormonas fenetilamina y neurotransmisores bioquímicamente significativos en los que el grupo fenilo tiene una estructura de esqueleto de catecol.
La molécula catequina , otro compuesto natural presente en el té , contiene un grupo catecol.
Usos
Aproximadamente el 50% del catecol sintético se consume en la producción de pesticidas, y el resto se utiliza como precursor de productos químicos finos como perfumes y productos farmacéuticos. [9] Es un componente común en la síntesis orgánica . [18] Se preparan varios aromas y fragancias de importancia industrial a partir del catecol. El guayacol se prepara por metilación de catecol y luego se convierte en vainillina en una escala de aproximadamente 10 millones de kg por año (1990). El éter monoetílico relacionado del catecol, el guetol , se convierte en etilvainillina , un componente de los dulces de chocolate. El 3- trans- isocanfilciclohexanol, ampliamente utilizado como sustituto del aceite de sándalo , se prepara a partir de catecol mediante guayacol y alcanfor . Piperonal , un aroma floral, se prepara a partir del metilen dieter de catecol seguido de condensación con glioxal y descarboxilación . [19]
Catechol se utiliza como revelador fotográfico en blanco y negro , pero, excepto para algunas aplicaciones de propósito especial, su uso es en gran parte histórico. Se rumorea que se ha utilizado brevemente en el revelador HC-110 de Eastman Kodak y se rumorea que es un componente del revelador Neofin Blau de Tetenal. [20] Es un componente clave de Finol de Moersch Photochemie en Alemania. El desarrollo de la catecolía moderna fue iniciado por el destacado fotógrafo Sandy King. Su fórmula "PyroCat" es popular entre los fotógrafos de películas en blanco y negro modernos. [21] Desde entonces, el trabajo de King ha inspirado un mayor desarrollo del siglo XXI por parte de otros como Jay De Fehr con los desarrolladores de Hypercat y Obsidian Acqua, y otros. [20]
Derivados de catecol
El esqueleto de catecol se encuentra en una variedad de productos naturales como los urushioles , que son venenos irritantes para la piel que se encuentran en plantas como la hiedra venenosa y las catecolaminas , medicamentos que las imitan (como MDMA ), hormonas / neurotransmisores y catequina , que se encuentra en el té . Se han sugerido muchos derivados de pirocatequina para aplicaciones terapéuticas.
Nomenclatura
Aunque rara vez se encuentra, el " nombre IUPAC preferido " (PIN) oficial de catecol es benceno-1,2-diol . [22] El nombre trivial pyrocatechol es un nombre de IUPAC retenido, de acuerdo con las Recomendaciones de 1993 para la Nomenclatura de Química Orgánica . [23] [24]
Ver también
- Tiotimolina
- Enol
Referencias
- ^ a b "Materia principal". Nomenclatura de la química orgánica: Recomendaciones y nombres preferidos de la IUPAC 2013 (Libro azul) . Cambridge: La Real Sociedad de Química . 2014. p. 691. doi : 10.1039 / 9781849733069-FP001 . ISBN 978-0-85404-182-4.
- ^ Lander, John J .; Svirbely, WJ (1945). "Los momentos dipolares de catecol, resorcinol e hidroquinona". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 67 (2): 322–324. doi : 10.1021 / ja01218a051 .
- ^ a b c d Guía de bolsillo de NIOSH sobre peligros químicos. "# 0109" . Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
- ^ Hugo Reinsch (1839) "Einige Bemerkungen über Catechu" (Algunas observaciones sobre catechu), Repertorium für die Pharmacie , 68 : 49-58. Reinsch describe la preparación de catecol en la p. 56: "Bekanntlich wird die Katechusäure bei der Destillation zerstört, während sich ein geringer Theil davon als krystallinischer Anflug sublimirt, welcher aber noch nicht näher untersucht worden ist. Diese Säure ist viena (Como es bien sabido, el ácido de catechu se destruye por destilación, mientras que una pequeña porción de él se sublima como una eflorescencia cristalina, que sin embargo aún no ha sido examinada de cerca. Este ácido es quizás el mismo que obtuve por destilación destructiva de catechu ;…). En P. 58, Reinsch nombra el nuevo compuesto: "Die Eigenschaften dieser Säure sind so bestimmt, dass man sie füglich als eine eigenthümliche Säure betrachten und sie mit dem Namen Brenz-Katechusäure belegen kann". (Las propiedades de este ácido son tan definidas que uno puede considerarlo justificadamente como un ácido extraño y darle el nombre de "ácido catechu quemado".)
- ^ Ver:
- H. Wackenroder (1841) "Eigenschaften der Catechusäure" (Propiedades del ácido catechu), Annalen der Chemie und Pharmacie , 37 : 306-320.
- Constantin Zwenger (1841) "Ueber Catechin" (Sobre la catequina), Annalen der Chemie und Pharmacie , 37 : 320-336.
- (Anon.) (1841) "Sobre catequina (ácido catequínico) y pirocatequina (ácido pirocatequínico)" , Philosophical Magazine , 19 : 194-195.
- ^ Ver:
- Rudolf Wagner (1852) "Ueber die Farbstoffe des Gelbholzes (Morus tinctoria.)" (Sobre la materia colorante de la morera de Dyer (Morus tinctoria.)), Journal für praktische Chemie , 55 : 65-76. Ver pág. sesenta y cinco.
- August Kekulé (1867) "Ueber die Sulfosäuren des Phenols" (Sobre los sulfonatos de fenol) Zeitschrift für Chemie , nueva serie, 3 : 641-646; ver p. 643.
- Joseph Alfred Naquet, con William Cortis, trad. y Thomas Stevenson, ed., Principles of Chemistry, fundado en Modern Theories , (Londres, Inglaterra: Henry Renshaw, 1868), p. 657. Ver también p. 720.
- ^ Ver:
- En 1879, el Comité de Publicaciones de la Revista de la Sociedad Química emitió instrucciones a sus extractores para "Distinguir todos los alcoholes, es decir, las derivaciones hidroxílicas de los hidrocarburos, por nombres que terminan en ol, por ejemplo , quinol, catecol, ..." Ver: Alfred H . Allen (20 de junio de 1879) "Nomenclatura de cuerpos orgánicos", English Mechanic and World of Science , 29 (743): 369.
- William Allen Miller, ed., Elementos de la Química: Teórico y Práctico, Parte III: Química de los Compuestos de Carbono o Química Orgánica, Sección I… , 5ª ed. (Londres, Inglaterra: Longmans, Green and Co., 1880), p. 524.
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- ^ IUPAC, Comisión de Nomenclatura de Química Orgánica. Una guía para la nomenclatura de compuestos orgánicos de la IUPAC (Recomendaciones 1993) R-5.5.1.1 Alcoholes y fenoles.
- ^ Panico, R .; Powell, WH, eds. (1994). Una guía para la nomenclatura de compuestos orgánicos de la IUPAC 1993 . Oxford: Blackwell Science. ISBN 978-0-632-03488-8.
Este artículo incorpora texto de una publicación que ahora es de dominio público : Chisholm, Hugh, ed. (1911). " Catechu ". Encyclopædia Britannica (11ª ed.). Prensa de la Universidad de Cambridge.
enlaces externos
- Tarjeta internacional de seguridad química 0411
- Guía de bolsillo de NIOSH sobre peligros químicos
- Monografía IARC: "Catechol"
- Nomenclatura de Química Orgánica de la IUPAC (versión en línea del " Libro Azul ")