Chinoni: sintesi, reazioni

I chinoni costituiscono un’importante classe di composti organici di cui l’ 1,4- benzochinone o p-benzochinone è la struttura elementare della classe dei chinoidi.

110217 1 da Chimicamo
p-benzochinone

Essi sono presenti in natura e sono  isolati nei batteri e nelle piante: giocano un ruolo importante nelle funzioni biologiche compresa la fosforilazione ossidativa e il trasferimento di elettroni. Il ruolo dei chinoni come trasportatori di elettroni nei processi metabolici primari come la fotosintesi e la respirazione mitocondriale è vitale per la vita umana. Trovano applicazioni in campo farmacologico come antibiotici, antimalarici, anticoagulanti e antitumorali.

Sintesi

La debole ossidazione dell’1,2-diidrossibenzene e dell’1,4-diidrossibenzene conosciuti rispettivamente come catecolo e idrochinone porta ai corrispondenti chinoni. Dall’ossidazione dell’1,2-diidrossibenzene si ottiene l’o-benzochinone mentre dall’ossidazione dell’1,4-diidrossibenzene si ottiene il p-benzochinone.

Da notare che i chinoni hanno una sola forma di Kekulé e quindi non sono aromatici. Inoltre non esiste il m-chinone perché non è possibile scrivere alcuna forma per questo composto. L’ossidazione dell’1,3-diidrossibenzene (resorcina) porta solo ad acqua ed anidride carbonica.

Reazioni dei chinoni

La caratteristica più importante dei chinoni è la riduzione ai corrispondenti composti diidrossiaromatici

riduzione
riduzione

Tali reazioni sono inusuali tra i composti organici, essendo rapide, reversibili e riproducibili e danno luogo a potenziali elettrodici facilmente riproducibili in una cella elettrolitica. Il potenziale della coppia chinone-idrochinone è sensibile al pH della soluzione e varia di 0.059 V per la variazione di una unità di pH. Mescolando soluzioni alcoliche equimolari di chinone e idrochinone si forma un precipitato costituito da un complesso a trasferimento di carica dei due composti in cui l’idrochinone è il donatore di carica negativa e il chinone è l’accettore.

Un uso pratico del sistema di ossidoriduzione chinone-idrochinone si ha in fotografia: quando i sottili granuli di bromuro di argento di un’emulsione fotografica vengono esposti alla luce si genera una forma stabile attivata di bromuro di argento. In seguito, quando l’emulsione è sviluppata il bromuro di argento attivato dà luogo alla formazione di argento metallico. La soluzione di sviluppo è in genere costituita da una soluzione alcalina di idrochinone e solfito di sodio. La reazione che si ottiene è la seguente:

riduzione ioni argento ad opera di idrochinone1
riduzione ioni argento ad opera di idrochinone1

Il bromuro di argento che non si è ridotto è allontanato con tiosolfato sodico (fissaggio) e l’argento metallico finemente suddiviso che rimane nell’emulsione costituisce il negativo fotografico.

Tra i chinoni complessi identificati in natura si annovera la vitamina K1 che è un 1,4-naftochinone

vitamina K1
vitamina K1

Il 2-idrossi-1,4-naftochinone è contenuto nella Lawsonia inermis nota con il nome di henné, un arbusto della famiglia delle lythraceae.

2 idrossi 1,4 naftochinone
2 idrossi 1,4 naftochinone

A causa della sua colorazione è usato come colorante e riflessante dei capelli e per tatuaggi temporanei della pelle: il tatuaggio all’henné non è permanente avendo una durata variabile da due settimane ad un mese ed è diffuso nella tradizione medio-orientale.

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