Acido 4-idrossibenzoico
L’acido 4-idrossibenzoico, spesso chiamato acido p-idrossibenzoico, è un derivato fenolico dell’acido benzoico presentando, in posizione 4, un gruppo -OH con formula molecolare C7H6O3. È un isomero dell’acido 2-idrossibenzoico detto acido o-idrossibenzoico e dell’acido 3-idrossibenzoico detto acido m-idrossibenzoico.
L’acido 4-idrossibenzoico fa parte, insieme ai suoi isomeri, agli acidi che presentano due gruppi -OH come l’acido 2,5-diidrossibenzoico, agli acidi che presentano tre gruppi -OH come l’acido gallico e all’acido vanillico ovvero l’acido 4-idrossi-3-metossi benzoico, degli acidi idrossibenzoici (HBA) detti anche acidi fenolici.
Gli esteri alchilici dell’acido 4-idrossibenzoico sono noti come parabeni e utilizzati come conservanti nei farmaci, nei prodotti cosmetici e nei prodotti alimentari ma classificati come potenziali interferenti endocrini nell’Unione Europea.
Proprietà dell’acido 4-idrossibenzoico
L’acido 4-idrossibenzoico si presenta come un solido cristallino di colore bianco con un debole odore di nocciola. È scarsamente solubile in acqua e cloroformio ma solubile in solventi organici polari come etere etilico, etanolo e acetone. Quando è riscaldato fino alla decomposizione emette fumo acre e vapori irritanti. È un acido carbossilico più forte dell’acido acetico con un valore di pKa di 4.54
Dà luogo a una reazione di decarbossilazione che porta alla rimozione del gruppo carbossilico con formazione di fenolo e biossido di carbonio. L’acido 4-idrossibenzoico dà luogo a degradazione in soluzioni acquose trattate con radiazioni ionizzanti.
Si trova in natura nelle piante del genere Vitex, nell’Hypericum perforatum, nella Spongiocloris spongiosa alga verde d’acqua dolce e nel cocco. Si trova nei batteri dove e funge da precursore per la sintesi dell’ubichinone e può anche essere sintetizzato nelle piante attraverso la via dei fenilpropanoidi. A causa della sua stabilità chimica relativamente elevata, se immesso nell’ambiente, la sua presenza può essere altamente persistente.
Sintesi
L’acido 4-idrossibenzoico fu ottenuto per la prima volta dall’ossidazione della 4-idrossibenzaldeide e attualmente è sintetizzato generalmente a partire dal fenolo tramite la reazione di Kolbe–Schmitt.
A seguito della reazione del fenolo con idrossido di potassio si ottiene il fenossido di potassio che per reazione a caldo con il biossido di carbonio a 5 atmosfere si ottiene l’acido p-idrossibenzoico.
Un’altra via sintetica prevede la reazione del 4-metilfenolo noto come p-cresolo con il disolfato di potassio. Il sale di potassio viene poi sciolto con idrossido di potassio sciolto in poca acqua. Si scalda la soluzione a bagnomaria, e si aggiunge lentamente permanganato di potassio continuando il riscaldamento finché un campione filtrato non presenta più un colore rosa.
Il tutto viene filtrato a caldo, il filtrato acidificato con acido cloridrico, quindi riscaldato a bagnomaria per idrolizzare l’estere solforico. Per raffreddamento la maggior parte dell’acido 4-idrossibenzoico cristallizza ed la parte rimanente viene estratto con etere. Sebbene la sintesi chimica abbia il vantaggio di rese elevate, spesso richiede temperature elevate, solitamente 140–165 °C, condizioni di alta pressione e catalizzatori.
Sintesi verde
Gli amminoacidi rappresentano una classe di materie prime relativamente economiche e facilmente disponibili dall’idrolizzato di rifiuti proteici che vengono prodotti dall’agricoltura e dalla lavorazione alimentare, come scarti di carne nei macelli e residui di produzione nell’industria della fermentazione. Il riciclo di questi rifiuti biologici costituisce una strada percorribile per lo sviluppo sostenibile globale.
Con i recenti progressi della biotecnologia vi è un crescente interesse nell’utilizzo di ospiti microbici per la sintesi di prodotti chimici fini tramite processi di fermentazione. Pertanto sono stati sviluppati processi biocatalitici con cellule microbiche naturali come biocatalizzatori per convertire materie prime rinnovabili in prodotti ad alto valore aggiunto in condizioni blande e senza l’uso di catalizzatori tossici.
Nell’ambito della ricerca la sintesi dell’acido 4-idrossibenzoico è stata ottenuta dalla L-tirosina come substrato tramite la biotrasformazione di cellule intere basata su E. coli ricombinante tramite un percorso sintetico ad opera di enzimi.
Reazioni
L’acido 4-idrossibenzoico reagisce con l’anidride acetica in presenza di acido solforico per dare una acilazione sull’ossigeno con formazione dell’acido 4-(acetilossi)benzoico.
L’acido 4-idrossibenzoico, in presenza di un alcol dà una reazione di esterificazione, con formazione di esteri alchilici dell’acido 4-idrossibenzoiconoti come parabeni come il 4-idrossibenzoato di metile. Tutti i parabeni utilizzati in commercio sono prodotti mediante esterificazione dell’acido p-idrossibenzoico con l’alcol appropriato, come metanolo, etanolo o n-propanolo.
L’acido p-idrossibenzoico può anche essere utilizzato come monomero per la sintesi di polimeri a cristalli liquidi. Un nuovo copoliestere liquido-cristallino biodegradabile e fotoattivo è stato preparato mediante policondensazione allo stato fuso di acido ferulico, acido 4-idrossibenzoico e acido d,l-lattico in presenza di anidride acetica e un catalizzatore.
Dalla copolimerizzazione dell’acido 4-idrossibenzoico con l’acido 6-idrossi-2-naftoico si ottiene un polimero a cristalli liquidi termoplastico e termotropico altamente cristallino commercializzato con il nome di Vectra che presenta straordinaria stabilità dimensionale, ottime prestazioni e resistenza chimica alle alte temperature e utilizzato in numerose applicazioni elettroniche quali spine, bobine, interruttori, connettori, supporti per chip e sensori.
