Lacetilacetone (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. È un composto infiammabile e nocivo.
Forma importanti complessi con cationi metallici o organometallici e rappresenta una importante molecola di partenza per la sintesi di composti organici eterociclici.
Proprietà L'acetilacetone è un composto termodinamicamente molto stabile, ΔHƒ° = -427,6 kJ/mol. La molecola è molto polare, il suo momento di dipolo è pari a μ = 3,03 D, più polare dell'acetone (2,88 D).
A temperatura ambiente si presenta come un liquido incolore, dall'odore gradevole, se puro. 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.
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. 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.
Preparazione I metodi per sintetizzare l'acetilacetone sono principalmente tre.
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.
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).
Una terza sintesi invece fa uso di acetone ed anidride acetica con trifluoruro di boro come catalizzatore.
Equilibrio tautomerico, acidità e ione acetilacetonato 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.
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.
L'acetilacetone è un acido debole, con un pKa in soluzione acquosa che è pari a 8,95, o 8,93. 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). La base coniugata in tal modo ottenuta è il carbanione acetilacetonato (simbolo: acac), importante intermedio utilizzato estesamente in chimica inorganica e organometallica come ligando bidentato chelante, oltre che in sintesi organica. 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.
In presenza di basi ancora più forti (come gli organolitio) l'acetilacetone può essere deprotonato anche due volte.
Utilizzi 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.
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 o studiati per le loro attività biologiche.
La reazione che produce l'acetilacetonato metallico è la seguente:
M^z+ + z H(Acac) <=> M(Acac)_z + zH+
Note
Altri progetti
Categoria:Chetoni