Acido 2,5-furandicarbossilico: proprietà, sintesi

L’acido 2,5-furandicarbossilico (FDCA) è  un membro della classe dei furani che presenta due gruppi carbossilici nelle posizioni 2 e 5 che si trova in natura nel fungo Phomopsis velata 

Ha assunto un ruolo primario poiché può sostituire in modo più ecologico l’acido tereftalico nella sintesi dei poliesteri bio-based

Proprietà

I dati relativi alla solubilità dell’acido 2,5-furandicarbossilico sono particolarmente importanti per l’analisi del processo di polimerizzazione.

È un solido bianco poco solubile in acqua e in γ-valerolattone ma è solubile in dimetilsolfossido.
Mostra  una maggiore solubilità in metanolo e, tendenzialmente la sua solubilità nei diversi solventi aumenta all’aumentare della temperatura.

Le sue proprietà fisiche, come l’insolubilità nella maggior parte dei comuni solventi e un punto di fusione molto elevato, sembrano compatibili con un legame a idrogeno intermolecolare.

Si comporta come un acido diprotico e ha un valore di K_a1 pari a 4.17 · 10^-5 dello stesso ordine di grandezza dell’acido acetico. Il valore di K_a2 è pari a 1.41 · 10^-6

Sintesi dell’acido 2,5-furandicarbossilico

Può essere ottenuto attraverso diverse vie sintetiche ovvero:

–disidratazione dei derivati ​​esosi

Questa reazione richiede acidi altamente concentrati, temperatura superiore a 120  °C, e lunghi tempi di reazione. Tuttavia si ottengono rese inferiori al 50% e il metodo è scarsamente selettivo

–ossidazione di furani 2,5-disostituiti utilizzando una varietà di ossidanti inorganici

–conversione elettrochimica del 5-idrossimetil-furfurolo (HMF) derivato dalla biomassa che utilizza catalizzatori a basso costo e condizioni blande, ma raggiunge un’elevata attività e selettività

All’anodo avviene la semireazione di ossidazione:
HMF + 6 OH^– → FDCA + 4 H₂O + 6 e^–

Al catodo avviene la semireazione di riduzione:
6 H₂O + 6 e^–→ 3 H₂ + 6 OH^–

Pertanto la reazione complessiva è:
HMF + 2 H₂O → FDCA + 3 H₂

Usi 

Oltre che per la sintesi di poliesteri bio-based è usato come alternativa verde e sostenibile all’acido tereftalico nella sintesi di metal organic frameworks