La 1,4-benzoquinona , comúnmente conocida como para -quinona , es un compuesto químico con la fórmula C6H4O2 . En estado puro, forma cristales de color amarillo brillante con un olor irritante característico, similar al del cloro , la lejía y el plástico caliente o el formaldehído. Este compuesto de anillo de seis miembros es el derivado oxidado de la 1,4- hidroquinona . [ 4] La molécula es multifuncional: exhibe propiedades de una cetona , siendo capaz de formar oximas ; un oxidante, formando el derivado dihidroxi; y un alqueno, experimentando reacciones de adición, especialmente las típicas de las cetonas α,β-insaturadas . La 1,4-benzoquinona es sensible tanto a los ácidos minerales fuertes como a los álcalis, que causan condensación y descomposición del compuesto. [5] [6]
La 1,4-benzoquinona se prepara industrialmente por oxidación de la hidroquinona , que puede obtenerse por varias vías. Una de ellas implica la oxidación del diisopropilbenceno y la transposición de Hock . La reacción neta puede representarse de la siguiente manera:
La reacción se lleva a cabo a través del bis( hidroperóxido ) y la hidroquinona. La acetona es un coproducto. [7]
Otro proceso importante implica la hidroxilación directa del fenol mediante peróxido de hidrógeno ácido : C 6 H 5 OH + H 2 O 2 → C 6 H 4 (OH) 2 + H 2 O Se producen tanto hidroquinona como catecol . La oxidación posterior de la hidroquinona da lugar a la quinona. [8]
La quinona se preparaba originalmente de forma industrial mediante la oxidación de la anilina , por ejemplo con dióxido de manganeso . [9] Este método se practica principalmente en la República Popular China, donde las regulaciones ambientales son más relajadas.
La oxidación de la hidroquinona es fácil. [4] [10] Uno de estos métodos utiliza peróxido de hidrógeno como oxidante y yodo o una sal de yodo como catalizador para la oxidación que ocurre en un solvente polar ; por ejemplo, alcohol isopropílico . [11]
Cuando se calienta hasta cerca de su punto de fusión, la 1,4-benzoquinona sublima , incluso a presión atmosférica, lo que permite una purificación eficaz. Las muestras impuras suelen tener un color oscuro debido a la presencia de quinhidrona, un complejo de transferencia de carga 1:1 de color verde oscuro de quinona con hidroquinona . [12]
La benzoquinona es una molécula plana con enlaces C=C, C=O y C–C localizados y alternados. La reducción da lugar al anión semiquinona C 6 H 4 O 2 − }, que adopta una estructura más deslocalizada. Una reducción adicional acoplada a la protonación da lugar a la hidroquinona, en la que el anillo C6 está completamente deslocalizado. [13]
La quinona se utiliza principalmente como precursor de la hidroquinona, que se utiliza en fotografía y en la fabricación de caucho como agente reductor y antioxidante. [8] El benzoquinonio es un relajante del músculo esquelético, un agente bloqueador ganglionar que se elabora a partir de la benzoquinona. [14]
Se utiliza como aceptor de hidrógeno y oxidante en síntesis orgánica . [15] La 1,4-benzoquinona actúa como reactivo de deshidrogenación . También se utiliza como dienófilo en las reacciones de Diels-Alder . [16]
La benzoquinona reacciona con anhídrido acético y ácido sulfúrico para dar el triacetato de hidroxiquinol . [17] [18] Esta reacción se llama reacción de Thiele o reacción de Thiele-Winter [19] [20] en honor a Johannes Thiele , quien la describió por primera vez en 1898, y a Ernst Winter, quien describió con más detalle su mecanismo de reacción en 1900. En este paso de la síntesis total de metacromina A se encuentra una aplicación: [21]
La benzoquinona también se utiliza para suprimir la migración de doble enlace durante las reacciones de metátesis de olefinas .
Una solución ácida de yoduro de potasio reduce una solución de benzoquinona a hidroquinona, que puede reoxidarse nuevamente a quinona con una solución de nitrato de plata .
Debido a su capacidad para funcionar como oxidante, la 1,4-benzoquinona se puede encontrar en métodos que utilizan la oxidación de Wacker-Tsuji , en la que una sal de paladio cataliza la conversión de un alqueno en una cetona. Esta reacción se lleva a cabo normalmente utilizando oxígeno presurizado como oxidante, pero a veces se prefiere la benzoquinona. También se utiliza como reactivo en algunas variantes de las oxidaciones de Wacker .
La 1,4-benzoquinona se utiliza en la síntesis de bromadol y análogos relacionados.
La 2,3-dicloro-5,6-diciano-1,4-benzoquinona (DDQ) es un oxidante y agente deshidrogenante más potente que la 1,4-benzoquinona. [23] El cloranil 1,4-C 6 Cl 4 O 2 es otro oxidante y agente deshidrogenante potente. La monocloro-p-benzoquinona es otro oxidante más suave. [24]
La 1,4-benzoquinona es un metabolito tóxico que se encuentra en la sangre humana y puede utilizarse para rastrear la exposición al benceno o a mezclas que contienen benceno y compuestos de benceno, como la gasolina. [25] El compuesto puede interferir con la respiración celular y se han encontrado daños renales en animales que recibieron una exposición severa. Se excreta en su forma original y también como variaciones de su propio metabolito, la hidroquinona. [9]
La 1,4-benzoquinona puede teñir la piel de un color marrón oscuro, causar eritema (enrojecimiento, erupciones en la piel) y provocar necrosis tisular localizada . Es particularmente irritante para los ojos y el sistema respiratorio. Su capacidad de sublimar a las temperaturas habituales permite un mayor riesgo de exposición a través del aire del que podría esperarse para un sólido a temperatura ambiente. El IARC no ha encontrado pruebas suficientes para comentar sobre la carcinogenicidad del compuesto, pero ha señalado que puede pasar fácilmente al torrente sanguíneo y que mostró actividad en la depresión de la producción de médula ósea en ratones y puede inhibir las enzimas proteasas implicadas en la apoptosis celular . [9]