Isocianati
L'isocianato è il gruppo funzionale –N=C=O (1 azoto, 1 carbonio, 1 ossigeno) che non deve essere confuso con il gruppo funzionale cianato –O–C≡N. Ogni composto organico che contiene un gruppo isocianato è detto isocianato. Un isocianato può contenere anche più di un gruppo isocianato. Le molecole con due gruppi isocianati sono conosciuti come diisocianati. La principale applicazione di questi ultimi è la produzione di poliuretano per reazione con i polioli.
Sintesi modifica
La reazione chimica usata su scala industriale per la produzione di isocianati è stata scoperta da Hentschel nel 1884[1] e consiste nella reazione fra una molecola con un gruppo funzionale amminico e il fosgene. La reazione sostituisce il gruppo amminico con il gruppo isocianato.
- R-NH2 + Cl2CO -> R-N=C=O + 2 HCl
Metodi comuni per la sintesi degli isocianati in laboratorio (ove il fosgene non è tipicamente disponibile) sono:
- La sostituzione del fosgene con derivati più facilmente maneggiabili ad esempio il difosgène o il trifosgene.
- La Degradazione di Hofmann delle ammidi per la produzione di cicloesano diisocianato.
- Il riarrangiamento di Curtius da azoturi acilici.
- Il riarrangiamento di Lossen dagli acidi idrossamminici.
Chimica modifica
Il carbonio del gruppo isocianato possiede una parziale carica positiva, visualizzabile con le formule di risonanza, che lo rende suscettibile di attacco nucleofilo.
- R-N--C+=O <-> R-N=C=O <-> R-N=C+-O-
Il gruppo isocianato reagisce con il gruppo funzionale ossidrile per formare un legame uretanico. Un diisocianato posto a reagire con un poliolo con due o più gruppi ossidrile forma un polimero a catena lunga noto come poliuretano. Un gruppo isocianato reagisce anche con il gruppo amminico per formare il legame ureico. La reazione tra un diisocianato e un composto con due o più gruppi amminici forma un polimero a catena lunga noto come poliurea. I gruppi isocianati possono anche reagire con loro stessi formando trimeri (detti biureti) o ciclizzare.
Composti comuni modifica
Più di 277 isocianati diversi sono stati sintetizzati fra il 1934 e il 1949[2] tuttavia solo alcuni fra questi hanno trovato applicazioni su larga scala.
Il mercato mondiale per i diisocianati nell'anno 2000 era valutato in 4,4 milioni di tonnellate, così ripartito: 61,3 % difenilmetano diisocianato (MDI), 34,1 % toluendiisocianato (TDI), 3,4 % esametilendiisocianato (HDI) e isoforondiisocianato (IPDI) e il restante 1,2 % altri prodotti. Fra gli altri si distingue un isocianato monofunzionale noto come metilisocianato (MIC) utilizzato nella fabbricazione dei pesticidi.
Pericoli e tossicità modifica
Gli isocianati sono irritanti[3] per inalazione e contatto con la pelle. Il contatto con gli isocianati produce sensibilizzazione e asma. Dallo studio del metabolismo di certi chemioterapici si è notato come la maggior parte degli isocianati è citotossica e può essere cancerogena.
Le nitrosouree, usate largamente nel campo dei tumori ematologici e cerebrali, possono parzialmente originare isocianati dal loro metabolismo. Ad esempio, la carmustina (BCNU) genera il cloroetil-isocianato (Cl-CH2-CH2-N=C=O), che è risultato inibire molti gruppi sulfidrilici delle proteine, tra cui quello della DNA polimerasi (necessaria alla sintesi del DNA). La carmustina è anche un veleno della glutatione reduttasi, enzima dipendente dal NADPH+ che riduce il glutatione ossidato e contribuisce alle difese intracellulari contro l'attacco dei radicali liberi dell'ossigeno (RLOs). Esiste l'evidenza che oltre ad inibire l'enzima direttamente, il cloroetil-isocianato prodotto dal suo metabolismo abbia azione analoga[4].
Note modifica
- ^ W.Hentschel, Chem. Ber. 17 (1884) 1284
- ^ Ullmann's encyclopedia of industrial chemistry
- ^ NIOSH Safety and Health Topic: Isocyanates, dal sito del National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH)
- ^ Chemioterapici Antineoplastici, su unisi.it. URL consultato il 1º maggio 2010 (archiviato dall'url originale il 4 maggio 2010).
Altri progetti modifica
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Collegamenti esterni modifica
- (EN) IUPAC Gold Book, "isocyanates", su goldbook.iupac.org.
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