La 1,4-benzoquinona , comúnmente conocida como paraquinona , es un compuesto químico con la fórmula C 6 H 4 O 2 . En estado puro, forma cristales de color amarillo brillante con un olor irritante característico, parecido 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: presenta propiedades de una cetona , pudiendo formar oximas ; un oxidante, que forma el derivado dihidroxi; y un alqueno, que sufre 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 provocan la condensación y descomposición del compuesto. [5] [6]
La 1,4-benzoquinona se prepara industrialmente mediante oxidación de hidroquinona , que puede obtenerse por varias vías. Una ruta implica la oxidación del diisopropilbenceno y el reordenamiento de Hock . La reacción neta se puede representar de la siguiente manera:
La reacción transcurre 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 la quinona. [8]
La quinona se preparaba originalmente industrialmente mediante oxidación de anilina , por ejemplo mediante 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 se produce en un disolvente polar ; por ejemplo , alcohol isopropílico . [11]
Cuando se calienta cerca de su punto de fusión, la 1,4-benzoquinona se 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 alternos y localizados. La reducción da el anión de semiquinona C 6 H 4 O 2 − }, que adopta una estructura más deslocalizada. Una reducción adicional acoplada a la protonación da 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 fabricación de caucho como agente reductor y antioxidante. [8] El benzoquinonio es un relajante del músculo esquelético y un agente bloqueador de ganglios elaborado a partir de benzoquinona. [14]
Se utiliza como aceptor de hidrógeno y oxidante en síntesis orgánica . [15] La 1,4-benzoquinona sirve como reactivo de deshidrogenación . También se utiliza como dienófilo en reacciones de Diels Alder . [dieciséis]
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 en honor a Ernst Winter, quien describió con más detalle su mecanismo de reacción en 1900. La aplicación se encuentra en este paso de la síntesis total de Metacromina A: [21]
La benzoquinona también se utiliza para suprimir la migración de dobles enlaces durante las reacciones de metátesis de olefinas .
Una solución ácida de yoduro de potasio reduce una solución de benzoquinona a hidroquinona, que puede volver a oxidarse 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 los que una sal de paladio cataliza la conversión de un alqueno en una cetona. Esta reacción normalmente se lleva a cabo utilizando oxígeno presurizado como oxidante, pero a veces se puede preferir la benzoquinona. También se utiliza como reactivo en algunas variantes sobre 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 fuerte que la 1,4-benzoquinona. [23] El cloranil 1,4-C 6 Cl 4 O 2 es otro potente oxidante y agente deshidrogenante. 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 usarse para rastrear la exposición al benceno o mezclas que contienen benceno y compuestos de benceno, como la gasolina. [25] El compuesto puede interferir con la respiración celular y se ha encontrado daño renal 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 color marrón oscuro, provocar eritema (enrojecimiento, erupciones en la piel) y provocar necrosis tisular localizada . Es particularmente irritante para los ojos y el sistema respiratorio. Su capacidad para sublimar a temperaturas comunes permite un riesgo de exposición en el aire mayor que el que se podría esperar para un sólido a temperatura ambiente. La IARC no ha encontrado pruebas suficientes para comentar sobre la carcinogenicidad del compuesto, pero ha observado que puede pasar fácilmente al torrente sanguíneo y que mostró actividad para deprimir la producción de médula ósea en ratones y puede inhibir las enzimas proteasas implicadas en la apoptosis celular . [9]