Acetilacetone
| Acetilacetone | |
|---|---|
 | |
| Nome IUPAC | |
| 2,4-pentandione | |
| Caratteristiche generali | |
| Formula bruta o molecolare | C5H8O2 |
| Massa molecolare (u) | 100,12 g/mol |
| Aspetto | liquido incolore |
| Numero CAS | |
| Numero EINECS | 204-634-0 |
| PubChem | 31261 |
| SMILES | CC(=O)CC(=O)C |
| Proprietà chimico-fisiche | |
| Densità (g/cm3, in c.s.) | 0,97 (20 °C) |
| Solubilità in acqua | 200 g/L (20 °C) |
| Temperatura di fusione | −23 °C (250 K) |
| Temperatura di ebollizione | 140 °C (413 K) (1013 hPa) |
| Indicazioni di sicurezza | |
| Punto di fiamma | 35 °C (308 K) (c,c,) |
| Limiti di esplosione | 2,4 - 11,6 Vol% |
| Temperatura di autoignizione | 335 °C (608 K) |
| Simboli di rischio chimico | |
  
| |
| attenzione | |
| Frasi H | 226 - 302 - 311+331 |
| Consigli P | 210 - 261 - 280 - 302+352 - 312 - 304+340+310 - 403+233 [1] |
L'acetilacetone (nome sistematico: 2,4-pentandione) è un β-dichetone (1,3-dichetone) a cinque atomi di carbonio avente formula molecolare C5H8O2 e formula semistrutturale CH3COCH2COCH3.[2] È un composto infiammabile e nocivo.[3]
Forma importanti complessi con cationi metallici o organometallici e rappresenta una importante molecola di partenza per la sintesi di composti organici eterociclici.
Proprietà
[modifica | modifica wikitesto]L'acetilacetone è un composto termodinamicamente molto stabile, ΔHƒ° = -427,6 kJ/mol.[4] La molecola è molto polare, il suo momento di dipolo è pari a μ = 3,03 D, più polare dell'acetone (2,88 D[5]).[6]
A temperatura ambiente si presenta come un liquido incolore, dall'odore gradevole, se puro.[7] Tale liquido consiste in realtà di due forme tautomere in equilibrio tra loro (tautomeria cheto-enolica): la forma chetonica, CH3−C(=O)−CH2−C(=O)−CH3, e la forma enolica, CH3−C(=O)−CH=C(−OH)−CH3; tuttavia, per molti scopi è trattabile come un singolo composto.[8]
L'acetilacetone è molto solubile in acqua, 160 g/L (≈1,6 mol/L); tra i solventi organici è solubile in ogni rapporto con l'alcool, l'etere, l'acetone, il benzene e il cloroformio.[9] Quando l'acetilacetone si trova in soluzione la forma chetonica è favorita in solventi polari, mentre in fase vapore o in solventi non polari è favorita la forma enolica.[10]
Preparazione
[modifica | modifica wikitesto]I metodi per sintetizzare l'acetilacetone sono principalmente tre[11].
A livello industriale questo dichetone si produce tramite isomerizzazione termica o catalitica dell'acetato di isopropenile (Me−CO−O−C(=CH2)−CH3) e successiva distillazione frazionata per allontanare prodotti indesiderati.[12]
Una seconda sintesi prevede una semplice condensazione di Claisen tra l'acetone e l'acetato di etile in presenza di etanoato di sodio in etanolo seguita da un trattamento idrolitico (ad opera per esempio di acido solforico).[13]
Una terza sintesi invece fa uso di acetone ed anidride acetica con trifluoruro di boro come catalizzatore.[13]
Equilibrio tautomerico, acidità e ione acetilacetonato
[modifica | modifica wikitesto]L'acetilacetone è un composto che va incontro ad una tautomeria cheto-enolica, e le due forme possono prevalere l'una sull'altra in funzione dello stato di aggregazione e del solvente: in solventi polari e protici, per esempio, è favorita la forma chetonica, per i legami ad idrogeno che essa può ricevere sui carbonili.
Nell'acetilacetone in fase vapore l'equilibrio tautomerico favorisce la forma enolica (Keq = 11,7), la cui formazione comporta la chiusura di un ciclo tramite un legame idrogeno intramolecolare a dare una strutura notevolmente simmetrica, simmetria C2v: questo implica che l'atomo di idrogeno è ugualmente condiviso dai due ossigeni.[14]
Per confronto, nell'acetone la forma di gran lunga prevalente è invece quella chetonica: la forma enolica è presente solo nel 2,4×10−7% delle molecole.[15]
L'acetilacetone è un acido debole, con un pKa in soluzione acquosa che è pari a 8,95,[16] o 8,93.[17] Di conseguenza, per azione di una base perde facilmente un protone (H+) in posizione alfa ai due carbonili perché la coppia elettronica che così si forma sull'atomo di carbonio viene delocalizzata (tre forme di risonanza) su entrambi gli atomi di ossigeno dei carbonili. La presenza nella molecola dei due carbonili rende l'acetilacetone un acido di circa 10 ordini di grandezza più forte dell'acetone (pKa = 19,16).[18] La base coniugata in tal modo ottenuta è il carbanione acetilacetonato (simbolo: acac[19]), importante intermedio utilizzato estesamente in chimica inorganica e organometallica come ligando bidentato chelante, oltre che in sintesi organica.[20] I complessi metallici, in particolare metalli di transizione, sono principalmente quelli omolettici del tipo M(acac)3, per cationi trivalenti, o M(acac)2, per cationi bivalenti, ma anche complessi misti, come VO(acac)2.[21]
In presenza di basi ancora più forti (come gli organolitio) l'acetilacetone può essere deprotonato anche due volte.
Utilizzi
[modifica | modifica wikitesto]L'acetilacetone viene utilizzato come intermedio nelle sintesi di composti eterociclici, coloranti; come componente di catalizzatori per reazioni di polimerizzazione; come solvente o come agente estrattivo.[22]
L'anione acetilacetonato viene invece impiegato come legante bidentato e per complessare i metalli (soprattutto quelli di transizione) per produrre gli acetilacetonati metallici, composti usati come catalizzatori in varie sintesi industriali[23][10] o studiati per le loro attività biologiche[24][25].
La reazione che produce l'acetilacetonato metallico è la seguente:
![{\displaystyle {\mathrm {M} {\vphantom {A}}^{z+}{}+{}z\,\mathrm {H} (\mathrm {Acac} ){}\mathrel {\longrightleftharpoons } {}\mathrm {M} (\mathrm {Acac} ){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{z}}{}+{}z\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}^{+}}}](/web/20180317132104*/https://developer.android.com/reference/java/sql/package-https-wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/f27e1b34c7ea719fb517bb1c48443a792db230b7)
Note
[modifica | modifica wikitesto]- ↑ scheda dell'acetilacetone su IFA-GESTIS (archiviato dall'url originale il 16 ottobre 2019).
- ↑ acetylacetone (CHEBI:14750), su www.ebi.ac.uk. URL consultato il 28 agosto 2025.
- ↑ gestis.dguv.de, https://gestis.dguv.de/data?name=030800&lang=en. URL consultato il 9 giugno 2026.
- ↑ (EN) NIST Office of Data and Informatics, Acetylacetone, su webbook.nist.gov. URL consultato il 9 giugno 2026.
- ↑ Experimental data for CH3COCH3 (Acetone), su Computational Chemistry Comparison and Benchmark DataBase. URL consultato il 9 giugno 2026.
- ↑ 2,4-pentanedione, su www.stenutz.eu. URL consultato il 28 agosto 2025.
- ↑ (EN) PubChem, Acetylacetone, su pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. URL consultato il 28 agosto 2025.
- ↑ (EN) Thomas M. Harris, 2,4-Pentanedione, John Wiley & Sons, Ltd, 2001, DOI:10.1002/047084289X.rp030, ISBN 978-0-470-84289-8. URL consultato il 9 giugno 2026.
- ↑ 2,4-pentanedione, su chemister.ru. URL consultato il 28 agosto 2025.
- 1 2 Kimberly D. M. Charleton e Ernest M. Prokopchuk, Coordination Complexes as Catalysts: The Oxidation of Anthracene by Hydrogen Peroxide in the Presence of VO(acac)2, in Journal of Chemical Education, vol. 88, n. 8, 1º agosto 2011, pp. 1155-1157, DOI:10.1021/ed100843a. URL consultato il 1º giugno 2017.
- ↑ (EN) Pubchem, 2,4-Pentanedione | C5H8O2 - PubChem, su pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. URL consultato il 1º giugno 2017.
- ↑ (EN) Hardo Siegel e Manfred Eggersdorfer, Ketones, John Wiley & Sons, Ltd, 2000, DOI:10.1002/14356007.a15_077, ISBN 978-3-527-30673-2. URL consultato il 9 giugno 2026.
- 1 2 ACETYLACETONE, in Organic Syntheses, vol. 20, 1940, pp. 6, DOI:10.15227/orgsyn.020.0006. URL consultato il 9 giugno 2026.
- ↑ Walther Caminati e Jens-Uwe Grabow, The C2v Structure of Enolic Acetylacetone, su pubs.acs.org. URL consultato il 9 giugno 2026.
- ↑ Jack Hine e Kazushi Arata, Keto-Enol Tautomerism. II. The Calorimetrical Determination of the Equilibrium Constants for Keto-Enol Tautomerism for Cyclohexanone and Acetone, in Bulletin of the Chemical Society of Japan, vol. 49, n. 11, 1º novembre 1976, pp. 3089-3092, DOI:10.1246/bcsj.49.3089. URL consultato il 29 maggio 2024.
- ↑ pKa Data Compiled by R. Williams (PDF), su epfl.ch. URL consultato il 28 agosto 2025.
- ↑ (EN) Michael Chambers, ChemIDplus - 123-54-6 - YRKCREAYFQTBPV-UHFFFAOYSA-N - Acetyl acetone - Similar structures search, synonyms, formulas, resource links, and other chemical information., su chem.nlm.nih.gov. URL consultato il 1º giugno 2017.
- ↑ Yvonne Chiang, A. Jerry Kresge e Yui S. Tang, The pKa and keto-enol equilibrium constant of acetone in aqueous solution, in Journal of the American Chemical Society, vol. 106, n. 2, 1º gennaio 1984, pp. 460–462, DOI:10.1021/ja00314a055. URL consultato il 9 giugno 2026.
- ↑ F. Albert Cotton, Geoffrey Wilkinson, Carlos A. Murillo e Manfred Bochmann, Advanced Inorganic Chemistry, 6ª ed., Wiley Interscience, 1999, p. 784, ISBN 0-471-19957-5.
- ↑ (EN) James Ashenhurst, The Malonic Ester and Acetoacetic Ester Synthesis, su Master Organic Chemistry, 14 agosto 2012. URL consultato il 28 agosto 2025.
- ↑ (EN) Markus Albrecht, Sören Schmid e Marita deGroot, Self-assembly of an unpolar enantiomerically pure helicate-type metalla-cryptand, in Chemical Communications, n. 20, 3 ottobre 2003, pp. 2526–2527, DOI:10.1039/B309026D. URL consultato il 28 agosto 2025.
- ↑ Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, su doi.org, vol. 1.
- ↑ Akira Misono, Yasuzo Uchida e Masanobu Hidai, The Oligomerization of Isoprene by Cobalt or Iron Complex Catalysts, in Bulletin of the Chemical Society of Japan, vol. 39, n. 11, 1º novembre 1966, pp. 2425-2429, DOI:10.1246/bcsj.39.2425. URL consultato il 1º giugno 2017.
- ↑ Shuang-Qing Zhang, Guo-Hua Chen e Wan-Liang Lu, Effects on the bones of vanadyl acetylacetonate by oral administration: a comparison study in diabetic rats, in Journal of Bone and Mineral Metabolism, vol. 25, n. 5, 2007, pp. 293-301, DOI:10.1007/s00774-007-0759-7. URL consultato il 1º giugno 2017.
- ↑ Shuang-Qing Zhang, Xu-Ying Zhong e Wan-Liang Lu, Pharmacodynamics and pharmacokinetics of the insulin-mimetic agent vanadyl acetylacetonate in non-diabetic and diabetic rats, in Journal of Inorganic Biochemistry, vol. 99, n. 5, maggio 2005, pp. 1064-1075, DOI:10.1016/j.jinorgbio.2005.01.015. URL consultato il 1º giugno 2017.
Altri progetti
[modifica | modifica wikitesto]
Wikimedia Commons contiene immagini o altri file su acetilacetone
