1,4-benzoquinona

1,4-benzoquinona
Fórmula estructural de la 1,4-benzoquinona.
Nombre IUPAC
Cyclohexa-2,5-diene-1,4-diona
General
Fórmula semidesarrollada	O=C(C4H4)C=O
Fórmula molecular	C6H4O2
Identificadores
Número CAS	106-51-4[1]​
Número RTECS	DK2625000
ChEBI	16509
ChEMBL	CHEMBL8320
ChemSpider	4489
PubChem	4650
UNII	3T006GV98U
KEGG	C00472 C15602, C00472
InChI InChI=1S/C6H6O2/c7-5-1-2-6(8)4-3-5/h1-4,7-8H Key: AZQWKYJCGOJGHM-UHFFFAOYSA-N
Propiedades físicas
Apariencia	Amarillo (a menudo de color marrón por impurezas de HOC6H4OH*O=CC4H4C=O)
Densidad	1320 kg/m³; 132 g/cm³
Masa molar	1081 g/mol
Punto de fusión	115 °C (388 K)
Propiedades químicas
Acidez	- pKa
Solubilidad en agua	10 g L^-1
Peligrosidad
Temperatura de autoignición	636 K (363 °C)
Frases R	R23/25 R36/37/38 R50
Frases S	S1/2 S7 S16
Compuestos relacionados
quinonas	hidroquinona, 1,2-benzoquinona
Valores en el SI y en condiciones estándar (25 ℃ y 1 atm), salvo que se indique lo contrario.

La 1,4-benzoquinona también se conoce como p-benzoquinona, 1,4-ciclohexadiendiona o a veces como protoquinona o simplemente como quinona. Es la sustancia más simple del grupo de las p-quinonas. Su fórmula química es C₆H₄O₂.

Historia

El químico ruso Alejandro Abramowitsch Woskressenskien descubrió la 1,4-benzoquinona durante sus trabajos sobre los compuestos presentes en la corteza de la cinchona. Al oxidar el ácido quínico con dióxido de manganeso (MnO₂) en presencia de ácido sulfúrico, obtuvo un nuevo compuesto de color dorado y de olor irritante.

Formación de 1,4-Benzoquinona por Oxidación del Ácido Chínico (Ácido Quínico)

Por su origen a partir del ácido quínico, le dio el nombre de "quinil",^[2]​ que luego se cambió por quinona ya que el sufijo -il está reservado para los radicales.

Síntesis

La 1,4-benzoquinona se puede obtener fácilmente por oxidación de 1,4-dihidroxibenceno (= hidroquinona) con clorato de sodio en presencia de pentóxido de divanadio como catalizador y ácdo sulfúrico como disolvente.^[3]​ También es posible usar dicromato de sodio como oxidante.^[4]​ También es accesible por oxidación de la anilina con dióxido de manganeso o cromato en disolución ácida^[5]​ o a partir de 1,4-diisopropilbenceno y oxidación con oxígeno elemental usando el reagrupamiento de Hook y obteniendo acetona como producto acoplado.^[6]​

C₆H₄(CH(CH₃)₂)₂ + 3 O₂ → C₆H₄O₂ + 2 O=C(CH₃)₂ + H₂O

La 1,4-dibenzoquinona también se forma en el proceso fotográfico a partir de la hidroquinona cuando esta reduce el Ag⁺ a Ag metálica.

Propiedades

La benzoquinona es un sólido con una elevada presión de vapor. Ya que se reduce fácilmente a la hidroquinona puede ser usado como medio oxidante suave en síntesis orgánica. Su poder oxidante puede ser aumentado por sustituyentes como el cloro p.ej. en la 2,3,5,6-tetracloro-1,4-benzoquinona. La reducción suele pasar por dos reacciones de transferencia de un electrón. Como intermedio se forma una semiquinona H-O-C₆H₄O^.. Esta a pesar de tratarse de un radical es relativamente estable ya que el electrón se deslocaliza por mesomería. En la propia 1-4-dibenzoquinona los enlace simples y dobles se alternan. En la siguiente imagen se pueden comparar las longitudes de enlace entre la quinona Q, la semiquinona Q^. y la hidroquinona H₂Q.

distancias C–C y C–O en benzoquinona (Q), el anión de su semiquinona (Q⁻), y la hydroquinona (H₂Q).^[7]​

^[7]​

Usos y aplicaciones

La benzoquinona se usa como precursor de la hidroquinona. En química orgánica se emplea como aceptor de hidrógeno en reacciones de deshidrogenación. En reacciones del tipo Diels-Alder se emplea como dienófilo electrofílico. Como tal reacciona por ejemplo con ciclopentadieno. También se usa como precursor de algunos narcóticos como el tramadol.

Seguridad

La 1,4-benzoquinona interfiere con la respiración celular, es tóxica para las células de la sangre y se sospecha que provoca leucemia. La benzoquinona reacciona rápidamente con macromoléculas como el ADN o las proteínas y productos derivados de tal interacción se detectan en gran parte de la población expuesta. Algunas mezclas de hidrocarburos, incluyendo los combustibles de los automóviles, y el humo del tabaco producen benzoquinona por la oxidación del benceno.^[8]​ En animales se han observado daño en los riñones después de una exposición servera.^[5]​

Importancia biológica

La benzoquinona es el producto de reacción entre la hidroquinona y el peróxido de hidrógeno. Esta reacción es muy exotérmica, y los "escarabajos bombarderos" la aprovechan para lanzar la mezcla hirviente e irritante sobre posibles atacantes cuando se sienten amenazados.^[9]​ Otros artrópodos como el milpiés también la segregan como protección contra sus depredadores.

Referencias

1. Número CAS
2. A. Woskressenski: Über die Zusammensetzung der Chinasäure. (= Sobre la composición del ácido quínico) En: Liebigs Annalen der Pharmazie, 17, 257 (1838).
3. H. W. Underwood, Jr. and W. L. Walsh "Quinone" año=1936 Volume=16 páginas=73 ColVol=2
4. E. B. Vliet "Quinone" año=1922 Volume 2 Páginas=85 ColVol=1
5. «1,4-BENZOQUINONE (para-QUINONE)» (pdf). IARC Monograph. 
6. Gerhard Franz, Roger A. Sheldon "Oxidation" En: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim, 2000 doi 10.1002/14356007.a18_261
7. J.-M. Lü, S. V. Rosokha, I. S. Neretin and J. K. Kochi, "Quinones as Electron Acceptors. X-Ray Structures, Spectral (EPR, UV-vis) Characteristics and Electron-Transfer Reactivities of Their Reduced Anion Radicals as Separated vs Contact Ion Pairs" Journal of the American Chemical Society 2006 128, 16708–19.doi 10.1021/ja066471o
8. Lin, Y. S.; McKelvey, W.; Waidyanatha, S.; Rappaport, S. M. (2006). «Variability of Albumin Adducts of 1,4-Benzoquinone, a Toxic Metabolite of Benzene, in Human Volunteers». Biomarkers 11 (1): 14-27. PMID 16484134. doi:10.1080/13547500500382975. 
9. Bernhard Klausnitzer: Käfer. Nikol Verlagsgesellschaft mbH & Co. KG, Hamburg 2005, ISBN 3-937872-15-9.

• Datos: Q402719
• Multimedia: 1,4-Benzoquinone / Q402719