Acido adipico

L’acido adipico il cui nome I.U.P.A.C. è acido esandioico è un acido bicarbossilico avente formula HOOC(CH₂)₄COOH che si presenta come un solido cristallino di colore bianco solubile in solventi polari come acqua, alcoli a basso peso molecolare e acetone. E’ un acido diprotico e pertanto in acqua dà luogo agli equilibri:

HOOC(CH₂)₄COOH + H₂O ⇌ HOOC(CH₂)₄COO^- + H₃O⁺   K_a1= 3.89 ∙ 10^-5

HOOC(CH₂)₄COO^- + H₂O ⇌ ^-OOC(CH₂)₄COO^- + H₃O⁺   K_a2 = 3.89 ∙ 10^-6

Sintesi

1)      Il cicloesene viene ossidato dal permanganato di potassio per dare l’acido adipico

2)      Il benzene viene idrogenato in presenza di Nichel Raney con ottenimento del cicloesano che per ossidazione dà l’acido adipico.

3)      Carbonilazione del butadiene secondo la reazione:

CH₂=CHCH=CH₂ + 2 CO + 2 H₂O → HOOC(CH₂)₄COOH

L’acido adipico è sempre più richiesto dall’industria per le sue applicazioni: contenendo infatti due gruppi funzionali esso può essere utilizzato nelle reazioni di polimerizzazione per policondensazione. La classe di polimeri in cui l’acido adipico è maggiormente usato è quella delle poliammidi ottenute per policondensazione di una diammina e di un acido bicarbossilico. In particolare il nylon 6,6 è ottenuto dalla policondensazione della esametilendiammina e dell’acido adipico.

L’acido adipico viene utilizzato, oltre che nella sintesi del nylon che assorbe circa il 90% della sua produzione, anche nella sintesi di altri polimeri come i poliesteri, le resine e gli additivi. Trova applicazioni anche come additivo alimentare in qualità di acidificante nelle gelatine dei dessert e nelle marmellate e come agente neutralizzante in altri alimenti in sostituzione degli acidificanti tradizionali come l’acido citrico e l’acido tartarico.

Il metodo maggiormente usato a livello industriale prevede:

4)      L’ossidazione con acido nitrico del cicloesanone che è in equilibrio tautomerico con la sua forma enolica, ad acido adipico

La maggior parte dei problemi ambientali legati a questo processo riguardano l’utilizzo dell’acido nitrico a causa delle grandi quantità di ossidi d’azoto sviluppati ed in particolare del monossido di diazoto, che influisce gravemente all’effetto serra e contribuisce all’assottigliamento dello strato di ozono che è uno schermo fondamentale per l’intercettazione di radiazioni U.V. letali per la vita sulla terra.

A seguito del secondo trattato discusso nel protocollo di Kyoto le aziende produttrici di acido adipico hanno dovuto istallare, dalla fine del 2000, sistemi per la rimozione degli ossidi di azoto che ne consentono la rimozione di circa il 90% del monossido di diazoto ma che comportano costi elevati.

Gli scienziati hanno quindi rivolto le loro ricerche allo studio di metodi alternativi per la sintesi dell’acido adipico ad alte rese e, tra le varie ipotesi formulate, è emergente quella che prevede l’utilizzo del cicloesene che viene ossidato da una soluzione al 30% di H₂O₂ in presenza di tungstato di sodio biidrato  Na₂WO₄∙ 2 H₂O sciolto in Aquat 336 ovvero di un catalizzatore a trasferimento di fase che facilita il trasferimento del reagente da una fase all’altra quando avviene la reazione. L’ Aquat 336 è una miscela di sali di ammonio quaternari costituiti da 3 catene di 8 o di 10 atomi di carbonio legati all’azoto centrale che a sua volta è legato a un gruppo metilico (CH₃(CH₂)₇)₃N⁺CH₃.

La Green Chemistry, il cui scopo è quello di prevenire l’inquinamento, riducendo o eliminando l’uso di prodotti e processi pericolosi, sostituendoli con altri ecocompatibili ed ecosostenibili rappresenta un nuovo modo di concepire la chimica e costituisce per i Chimici una nuova sfida a cui si sapranno rispondere con determinazione e coraggio.

“ Il fascino di una scienza che va crescendo sta nel lavoro dei pionieri che operano alle frontiere dell’ignoto, ma per raggiungere quelle frontiere bisogna percorrere strade molto battute”  Gilbert Newton Lewis