2,2,4,4-tetrametil-1,3-ciclobutanodiol

De Wikipedia, la enciclopedia libre
 
2,2,4,4-tetrametil-1,3-ciclobutanodiol
Nombre IUPAC
2,2,4,4-tetrametilciclobutano-1,3-diol
General
Otros nombres Tetrametil-1,3-ciclobutanodiol
Fórmula molecular C8H16O2
Identificadores
Número CAS 3010-96-6[1]
ChEMBL CHEMBL3186932
ChemSpider 68858
PubChem 76382
UNII 9T56625HW3
CC1(C(C(C1O)(C)C)O)C
Propiedades físicas
Apariencia Sólido blanco (polvo)
Densidad 1017 kg/; 1,017 g/cm³
Masa molar 14 421 g/mol
Punto de fusión 127 °C (400 K)
Punto de ebullición 220 °C (493 K)
Presión de vapor 0,00584 mmHg
Índice de refracción (nD) 1,479
Propiedades químicas
Solubilidad en agua 6675 mg/L
log P 1,1
Familia Alcohol
Peligrosidad
Punto de inflamabilidad 324 K (51 °C)
NFPA 704

2
2
0
 
Compuestos relacionados
alcoholes Ciclobutanol
dioles 1,3-ciclobutanodiol
1,1-ciclobutanodiildimetanol
1,1-bis(hidroximetil)ciclopropano
polioles 1,2,3,4-ciclobutanotetrol
Valores en el SI y en condiciones estándar
(25 y 1 atm), salvo que se indique lo contrario.

El 2,2,4,4-tetrametil-1,3-ciclobutanodiol es un diol alifático de fórmula molecular C8H16O2. Su estructura comprende un anillo de ciclobutano con dos grupos hidroxilo (-OH) en los extremos opuestos del mismo (posiciones 1 y 3). Unidos a cada una de las dos posiciones restantes (2 y 4) hay dos grupos metilo (-CH3). Los carbonos de las posiciones 1 y 3 del anillo son asimétricos, lo que convierte al 2,2,4,4-tetrametil-1,3-ciclobutanodiol en una molécula quiral con dos esteroisómeros, cis y trans.

Propiedades físicas y químicas[editar]

El 2,2,4,4-tetrametil-1,3-ciclobutanodiol es un polvo cristalino blanco cuyo punto de fusión es 127 °C y su punto de ebullición 220 °C. Posee una densidad ligeramente superior a la del agua, 1,017 g/cm³.[2]​ El valor estimado del logaritmo de su coeficiente de reparto, logP ≃ 1,1, denota una solubilidad mayor en disolventes apolares, como el 1-octanol, que en agua. Su solubilidad estimada en agua es de 6,7 g/L. [3][4]

En cuanto a su estabilidad, este compuesto es incompatible con agentes oxidantes fuertes.[5]

Síntesis[editar]

La síntesis del 2,2,4,4-tetrametil-1,3-ciclobutanodiol implica la pirólisis de anhídrido isobutírico seguida de la hidrogenación de la 2,2,4,4-tetrametilciclobutanodiona resultante.[6]​ En la actualidad, el método empleado para producir este diol sigue este esquema. En un primer paso se convierte el ácido isobutírico, o su anhídrido, en cetona. A continuación, esta se dimeriza para crear un anillo de cuatro miembros con dos grupos cetona, que después se hidrogena formándose el diol. Este último paso se lleva a cabo por hidrogenación catalítica con catalizadores de rutenio, níquel o rodio. La hidrogenación del anillo de dicetona da como resultado ambos isómeros, cis y trans. El procedimiento de producción de este diol se puede esquematizar de la siguiente manera:[7][8]

Usos[editar]

El 2,2,4,4-tetrametil-1,3-ciclobutanodiol se utiliza como monómero para la producción de polímeros. Actualmente este diol se investiga como alternativa al bisfenol A (BPA). Este último compuesto es un precursor utilizado en la producción de una amplia gama de polímeros que incluyen policarbonatos, poliésteres, polisulfonas y cetonas poliéster.

La controversia suscitada por el uso del BPA se relaciona, en última instancia, con su capacidad disruptiva endocrina.[9]​ Al igual que el BPA, el 2,2,4,4-tetrametil-1,3-ciclobutanodiol es un diol con una estructura adecuada para la fabricación de poliésteres, dado que su anillo es lo suficientemente rígido para evitar que los dos grupos -OH formen estructuras cíclicas. Pero a diferencia del BPA, no existe evidencia de que el 2,2,4,4-tetrametil-1,3-ciclobutanodiol tenga efectos carcinogénicos o tóxicos.

Por otra parte, el 2,2,4,4-tetrametil-1,3-ciclobutanodiol posee ciertas ventajas potenciales en relación con el BPA como componente básico en la producción de poliésteres, pues es muy estable a nivel térmico y mecánico. Los poliésteres preparados a partir de 2,2,4,4-tetrametil-1,3-ciclobutanodiol son materiales rígidos, pero su combinación con otros dioles flexibles da como resultado materiales con alta resistencia al impacto, estabilidad térmica, buena estabilidad fotooxidativa y transparencia.[10]​ Como beneficio adicional, los polímeros derivados de 2,2,4,4-tetrametil-1,3-ciclobutanodiol tienen una alta ductilidad.[7]​ Como ejemplo, este diol se utiliza en copoliésteres empleados para moldear por soplado artículos huecos, como botellas o recipientes, donde es importante que las paredes laterales tengan un grosor uniforme;[11]​ también en resinas de poliéster insaturadas, útiles en revestimientos cuya superficie está constantemente expuesta a líquidos orgánicos o acuosos.[12]

Precauciones[editar]

El 2,2,4,4-tetrametil-1,3-ciclobutanodiol es un producto irritante para piel y ojos. Es también un compuesto combustible cuyo punto de inflamabilidad es 51 °C.[5]

Véase también[editar]

Los siguientes dioles son isómeros del 2,2,4,4-tetrametil-1,3-ciclobutanodiol:

Referencias[editar]

  1. Número CAS
  2. 2,2,4,4-Tetramethyl-1,3-cyclobutanediol (Chemical Book)
  3. 2,2,4,4-Tetramethyl-1,3-cyclobutanediol (ChemSpider)
  4. 2,2,4,4-Tetramethylcyclobutane-1,3-diol (PubChem)
  5. a b «2,2,4,4-Tetramethyl-1,3-cyclobutanediol. Safety Data Sheet (ThermoFisher)». Archivado desde el original el 19 de octubre de 2018. Consultado el 19 de octubre de 2018. 
  6. Wedekind, E., Weisswange, W. "Berichte Ueber die Synthese eines Diketons der Cyclobutanreihe" Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft, 1906, Vol. 39, pp.1631.doi 10.1002/cber.19060390287
  7. a b Kelsey, Donald R., Scardion, Betty M., Grebowicz, Jamusz S., Chuah, Hoe H. High Impact, Amorphous Terephthalate Copolyesters of Rigid 2,2,4,4-Tetramethyl-1,3-cyclobutanediol with Flexible Diols. Macromolecules. Vol. 33, 2000, pp. 5810-5818.doi 10.1021/ma000223+
  8. W. Theilheimer "1,3-Cyclobutanediols from 1,3-cyclobutandiones" Synthetic Methods of Organic Chemistry, 1962, Vol. 16, pp. 29.
  9. vom Saal Frederick S., Hughes Claude. An Extensive New Literature Concerning Low-Dose Effects of Bisphenol A Shows the Need for a New Risk Assessment. Environ. Health Perspective. Vol. 113, 2005, pp. 926–33.doi 10.1289/ehp.7713
  10. Hoppens, Nathan C., Hudnall, Todd W., Foster, Adam, Booth, Chad J. Aliphatic-aromatic copolyesters derived from 2,2,4,4-tetramethyl-1,3-cyclobutanediol. Journal of Polymer Science: Part A: Polymer Chemistry. Vol. 42, 2004, pp. 3473-3478. doi 10.1002/pola.20197
  11. Blow-molding polyesters from terephthalic acid, 2,2,4,4-tetramethyl-1,3-cyclobutanediol, and ethylene glycol. Morris, J.C.; Bradley, J.R.; Seo, K.S. (1996) Patente US6096854A
  12. Unsaturated polyester resin compositions containing 2,2,2,4-tetramethyl-1,3-cyclobutanediol and articles made therefrom. Powell, J.E.; Honeycutt, A.H. (2009) Patente US20100204413A1