| Fluorantene | |
|---|---|
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| NomeIUPAC | |
| Benzo[jk]fluorene | |
| Caratteristiche generali | |
| Formula bruta omolecolare | C16H10 |
| Massa molecolare (u) | 202,25 |
| Numero CAS | 206-44-0 |
| Numero EINECS | 205-912-4 |
| PubChem | 9154 |
| SMILES | C1=CC=C2C(=C1)C3=CC=CC4=C3C2=CC=C4 |
| Indicazioni di sicurezza | |
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Ilfluorantene (nome sistematico:benzo[jk]fluorene) è unidrocarburo policiclico aromatico (IPA, tetraciclico) aventeformula molecolare C16H10. Il suo nome, come anche quello delfluorene, non ha a che fare con ilfluoro, ma col fatto che mostrafluorescenza quando è investito daradiazione ultravioletta,[1] con un massimo di emissione intorno a 466 nm (blu).[2]
La molecola può esser vista come generata dall'unione di un anellobenzenico (gruppoo-fenilene, >C6H4[3]) con un anellonaftalenico (gruppoperi-naftilene o 1,8-naftilene, >C10H6[4]); l'anello intermedio che si viene in tal modo a creare è pentaatomico e non benzenoide.[5] Può anche essere visto come il risultato della condensazione di un anello benzenico con l'acenaftilene (1,8-vinilen-naftalene).
Il fluorantene è unidrocarburo non alternanteisomero delpirene,[6] che è anch'esso tetraciclicoaromatico, ma alternante e con tutti gli anelli benzenoidi.[7]
Il fluorantene, come gliidrocarburi aromatici in genere, è un compostoendotermico,ΔHƒ° = +190,2 ± 2,8 kJ/mol,[8] ma sensibilmente meno stabiletermodinamicamente (più endotermico) del suo isomero pirene (ΔHƒ° = +125,2 ± 2,3 kJ/mol).[9] All'aria è sufficientemente stabile, ma si degrada in presenza diossidanti.[10]
È una sostanza tossica, classificata comecarcinogena del gruppo 3.[11][12]
Il fluorantene si genera in tracce, insieme ad altri IPA, nellecombustioni incomplete ed è stato isolato nelcatrame dicarbon fosssile, dove è contenuto nella misura di qualche percento e dal quale può venir estratto.[10] È inoltre presente in quantità significative, con riferimento ai problemi ambientali, nelle ceneri di incendi boschivi.[13] Piccole quantità di fluorantene sono state trovate in piante come laPinellia ternata e l'Elsholtzia ciliata.[14]
In condizioni ambiente si presenta come un solido cristallino incolore se puro, ma spesso giallastro o verdino, piuttostodenso (d = 1,252 g/mL[15]), che fonde a 105-110 °C e bolle a 384 °C.[16] È praticamente insolubile in acqua, ma solubile inetere,benzene ecloroformio;[17] invece, è molto poco solubile inmetanolo,etanolo,dimetilsolfossido (DMSO) eacetato di etile.[18] In soluzione dicicloesano, forma con il benzene un tenue complesso molecolare di van der Waals di tipo sandwitch 1:1, dove il benzene è affacciato sulla parte naftalenica del fluorantene.[19]
La molecola del fluorantene è planare consimmetria molecolareC2v[20] e, nonostante sia idrocarburica, presenta unmomento dipolare (μ = 0,35 D), seppur modesto, ma non nullo come per l'isomero pirene (simmetriaD2h).[21]
La molecola contiene 16 atomi dicarbonio, tutti ibridatisp2 e 16 elettroni π (4n elettroni, conn = 4): per laregola di Hückel dovrebbe quindi essereantiaromatica, se fosse monociclica, perché la regola vale strettamente solo per quel tipo di molecola.[22] Alla sua stabilità concorrono 6 forme limite (tutte strutture di Kekulé),[23] delle quali la molecola è un ibrido dirisonanza. Anche nel pirene le forme limite sono 6. Nell'ambito però dellateoria dei sestetti aromatici di Clar,[24] il fluorantene ne presenta 2 (una nella parte naftalenica e una in quella benzenica) e per questo avrebbe minore stabilità rispetto al pirene che ne presenta 3.[25][26] Calcoli deglispostamenti chimici indipendenti dal nucleo (NICS[27]) basati sulfunzionale densità (DFT) per il fluorantene mostrano valori negativi, sebbene minori in valore assoluto rispetto al benzene, per tutti e tre gli anelli benzenoidi, confermandone la corrente diamagnetica tipicamente esibita dei composti aromatici, e mostra valori positivi, ma più piccoli in valore assoluto, per l'anello pentaatomico, indicando per esso carattere antiaromatico.[13]
Da un punto di vista sperimentale il fluorantene subisce le reazioni tipiche dei composti aromatici, cioè lesostituzioni elettrofile aromatiche, che avvengono di preferenza sulla parte naftalenica, piuttosto che su quella benzenica, rispecchiando ill fatto che il naftalene è più reattivo del benzene.[28] Ad esempio: la bromurazione conbromo in soluzione disolfuro di carbonio porta alla sostituzione in posizione 3 (3-bromofluorantene) come prodotto principale;[29] la nitrazione inanidride acetica a 0 °C dà principalmente il 3-nitrofluorantene;[6] lasolfonazione con l'acido clorosolfonico (Cl-SO3H) dà principalmente l'acido 3-fluorantensolfonico;[29] la benzoilazione (acilazione di Friedel-Crafts) del fluorantene concloruro di benzoile ecloruro di alluminio dà una miscela di 3- e 8-benzoilfluorantene.[29] Inoltre, esperimenti di nitrazioni competitive di naftalene e fluorantene in anidride acetica a 0 °C hanno mostrato che il fluorantene è ≈ 3 volte più reattivo del naftalene.[6]
Quindi, l'aromaticità del fluorantene sembra sostanzialmente accertata, sia per via teorica (sestetti aromatici di Clar e NICS), ma anche per via sperimentale.
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