La etenona es el nombre formal de la cetena , un compuesto orgánico con fórmula C 2 H 2 O o H 2 C=C=O . Es el miembro más simple de la clase de las cetenas . Es un reactivo importante para las acetilaciones . [4] [5]
Propiedades
La etenona es un gas altamente reactivo (en condiciones estándar ) y tiene un olor fuerte e irritante. Solo es razonablemente estable a bajas temperaturas (−80 °C). Por lo tanto, siempre debe prepararse para cada uso y procesarse inmediatamente, de lo contrario se produce una dimerización a dicetena o reacciona con polímeros que son difíciles de manejar. El contenido de polímero formado durante la preparación se reduce, por ejemplo, añadiendo dióxido de azufre al gas de cetena. [6] Debido a sus dobles enlaces acumulativos, la etenona es altamente reactiva y reacciona en una reacción de adición de compuestos H-ácidos a los derivados de ácido acético correspondientes. Por ejemplo, reacciona con agua para ácido acético o con aminas primarias o secundarias para las acetamidas correspondientes .
Preparación
La etenona se produce por deshidratación térmica del ácido acético a 700–750 °C en presencia de fosfato de trietilo como catalizador: [7] [8]
CH3CO2H → CH2 = C = O + H2O
También se ha producido a escala de laboratorio mediante la termólisis de acetona a 600–700 °C . [9] [10]
CH3 COCH3 → CH2 = C =O + CH4
Esta reacción se llama síntesis de cetena de Schmidlin. [11]
A escala de laboratorio se puede producir mediante la descomposición térmica del ácido de Meldrum a temperaturas superiores a 200 °C. [ cita requerida ]
Historia
Cuando pasa a través de tuberías calentadas o cables de metal calentados eléctricamente (como el cobre ) a 500-600 °C en presencia de disulfuro de carbono , la acetona se descompone en metano y etenona, con un rendimiento del 95%. [12] [13]
La etenona fue descubierta al mismo tiempo por Hermann Staudinger (por reacción de bromuro de bromoacetilo con zinc metálico ) [14] [15] La deshidratación del ácido acético se informó en 1910. [16]
También se describió la descomposición térmica del anhídrido acético. [17]
Ocurrencia natural
Se ha observado que la etenona se encuentra en el espacio, en cometas o en el gas como parte del medio interestelar. [18]
Reacciones con amoniaco, agua, etanol y ácido acético.
Mecanismo de las reacciones anteriores
La etenona reacciona con metanal en presencia de catalizadores como ácidos de Lewis (AlCl 3 , ZnCl 2 o BF 3 ) para dar β-propiolactona . [20] El uso técnicamente más significativo de la etenona es la síntesis de ácido sórbico por reacción con 2-butenal (crotonaldehído) en tolueno a aproximadamente 50 °C en presencia de sales de zinc de ácidos carboxílicos de cadena larga. Esto produce un poliéster de ácido 3-hidroxi-4-hexenoico, que se despolimeriza térmicamente [21] o hidrolíticamente a ácido sórbico.
La etenona es muy reactiva y tiende a reaccionar con nucleófilos para formar un grupo acetilo . Por ejemplo, reacciona con agua para formar ácido acético ; [22] con ácido acético para formar anhídrido acético ; con amoníaco y aminas para formar etanamidas; [23] y con haluros de hidrógeno secos para formar haluros de acetilo. [24]
La formación de ácido acético probablemente ocurre mediante una formación inicial de 1,1-dihidroxieteno , que luego se tautomeriza para dar el producto final. [25]
La exposición a niveles concentrados provoca irritación en partes del cuerpo como los ojos , la nariz , la garganta y los pulmones . Las pruebas de toxicidad prolongadas en ratones, ratas, cobayas y conejos mostraron que la exposición durante diez minutos a concentraciones de etenona recién generada tan bajas como 0,2 mg/litro (116 ppm ) puede producir un alto porcentaje de muertes en animales pequeños. Estos hallazgos muestran que la etenona es toxicológicamente idéntica al fosgeno . [27] [19]
La formación de cetena en la pirólisis del acetato de vitamina E , un aditivo de algunos productos de e-líquido , es un posible mecanismo del daño pulmonar reportado [28] causado por el uso de cigarrillos electrónicos. [29]
Varias patentes describen la formación catalítica de cetena a partir de ácidos carboxílicos y acetatos, utilizando una variedad de metales o cerámicas, algunos de los cuales se sabe que ocurren en dispositivos de cigarrillos electrónicos de pacientes con lesión pulmonar asociada al uso de cigarrillos electrónicos o productos de vapeo (EVALI). [30] [31]
Los límites de exposición ocupacional se establecen en 0,5 ppm (0,9 mg/m 3 ) durante un promedio ponderado en el tiempo de ocho horas. [32]
El límite IDLH se establece en 5 ppm, ya que es la concentración más baja que produce una respuesta fisiológica clínicamente relevante en humanos. [33]
Referencias
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