| Perilene | |
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| Nome IUPAC | |
| Perilene | |
| Nomi alternativi | |
| peri-dinaftilene peri-dinaftalene dibenz[de,kl]antracene | |
| Caratteristiche generali | |
| Formula bruta o molecolare | C20H12 |
| Massa molecolare (u) | 252,32 |
| Aspetto | solido cristallino giallo |
| Numero CAS | |
| Numero EINECS | 205-900-9 |
| PubChem | 9142 |
| SMILES | c1ccc5cccc4c5c1c2cccc3cccc4c23 |
| Proprietà chimico-fisiche | |
| Densità (g/cm3, in c.s.) | 1,35 |
| Indice di rifrazione | 1,887 (stimato) |
| Solubilità in acqua | praticamente insolubile |
| Coefficiente di ripartizione 1-ottanolo/acqua | 6,25 |
| Temperatura di fusione | 276-279 °C (549-552 K) |
| Temperatura di ebollizione | 350-400 °C (sublima) |
| Tensione di vapore (Pa) a 293 K | <0,001 hPa |
| Indicazioni di sicurezza | |
| Frasi H | --- |
| Consigli P | --- [1] |
Il perilene[2] è un idrocarburo policiclico aromatico con 5 anelli benzenici condensati e 20 elettroni π, avente formula molecolare C20H12. La sua molecola si può considerare come derivante dall'unione di due unità naftaleniche tramite le rispettive posizioni peri (1 - 8),[3] da cui l'altro nome di peri-dinaftilene[4][5] (o di peri-dinaftalene), dal quale deriva per contrazione il nome "perilene".[6]
In condizioni normali è un solido cristallino giallo.[2] È il capostipite dei coloranti detti rileni (rylene dyes).[7] Molti di questi si basano in particolare sulla struttura molecolare della doppia immide N,N'- disostituita del 3,4,9,10-tetracarbossipirene.[8]
Proprietà fisiche
[modifica | modifica wikitesto]Come gli idrocarburi aromatici in genere, il perilene è un composto endotermico: ΔHƒ° = +182,4 ± 2,7 kJ/mol.[9] In condizioni ambiente perilene è un solido cristallino giallo e fonde a 276-279 °C. Come tutti i composti policiclici aromatici, il perilene è poco solubile in acqua (1,2 × 10-5 mmol/L), mentre è solubile in solventi organici, salvo gli idrocarburi alifatici; in particolare, è solubile in cloroformio, solfuro di carbonio, benzene, etere, acetone, ma molto poco in etere di petrolio.[10]
Ha un massimo di assorbimento a 434 nm, con coefficiente di assorbimento molare ε = 38.500 a questa lunghezza d'onda. Il perilene è un semiconduttore organico.[11] I derivati del perilene sono più intensamente colorati e sono resistenti al calore e alle sostanze chimiche.
Luminescenza
[modifica | modifica wikitesto]Sotto luce ultravioletta il perilene manifesta una fluorescenza azzurra. Il perilene e i suoi derivati sono usati come droganti per generare luminescenza blu in dispositivi OLED.
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Perilene sciolto in diclorometano irradiato con raggi UVA -
Perilene sciolto in diclorometano irradiato con raggi UVC
Struttura, aromaticità e reattività
[modifica | modifica wikitesto]La molecola del perilene può essere considerata come formata da due unità di naftalene private di due atomi H nelle posizioni 1 e 8 (posizioni peri) e sovrapposte, connesse tra loro da due "legami singoli" carbonio-carbonio nelle stesse posizioni di entrambe.[12] Tutti gli atomi di carbonio sono ibridati sp2.
La molecola del perilene è un ibrido di risonanza di 9 forme limite, tutte strutture di Kekulé.[13] Il fatto di avere un totale di 4n elettroni π (con n = 5) non la rende antiaromatica, dato che la regola di Hückel per l'aromaticità si applica strettamente solo a molecole monocicliche.[14] Secondo la teoria dei sestetti aromatici di Clar,[15] l'anello centrale che si viene in tal modo a creare tra le due unità naftaleniche non contribuisce significativamente all'aromaticità del perilene.[16] D'altro canto, gli indici di aromaticità per la molecola, HOMA (0,7735), NICS (-8,38) e SCI (0,0237) indicano tutti che il perilene è complessivamente aromatico.[17]
Reattività
[modifica | modifica wikitesto]Inoltre, dal punto di vista sperimentale, sul perilene è possibile effettuare le acilazioni di Friedel-Crafts, che avvengono principalmente nelle posizioni equivalenti 3-4-9-10; queste reazioni vanno fatte a bassa temperatura perché il perilene risulta un substrato molto attivato verso le sostituzioni elettrofile aromatiche, altrimenti si ottengono prodotti di doppia sostituzione, o sostituzione multipla.[18] La nitrazione, condotta con acido nitrico in soluzione di anidride acetica a freddo , dà risultati molto simili.[19] Le alogenazioni e le solfonazioni danno anch'esse risultati simili.[20]
Struttura cristallografica
[modifica | modifica wikitesto]La struttura del perilene è stata ampiamente studiata tramite cristallografia a raggi X. La molecola risulta planare entro i limiti sperimentali, con simmetria D2h (come per il naftalene).[21]
Dall'analisi di una successiva indagine diffrattometrica dei raggi X[22] risulta che le lunghezze dei legami C−C interni alle unità naftaleniche vanno da un minimo di 137,0 pm a un massimo di 142,5 pm, mentre nel naftalene stesso vanno da 138,1 pm a 142,2 pm,[23] e quindi le differenze sono piccole, come se le due unità naftaleniche nel perilene fossero molto simili al naftalene tal quale, senza una interazione di qualche importanza tra le due. Tuttavia, i due legami «singoli» che le connettono hanno lunghezza media di 147,1 pm, un valore un po' minore di quello atteso per un legame singolo tra carboni sp2 con normale coniugazione (148 pm nel butadiene),[24] il che testimonia invece che l'interazione tra le due unità naftaleniche è sì modesta, ma non trascurabile.[22]
Sintesi
[modifica | modifica wikitesto]Il perilene fu isolato per la prima volta da Roland Scholl nel 1910. Si prepara per riscaldamento della naftalina con cloruro di alluminio o altri acidi di Lewis.
Reazioni con metalli alcalini
[modifica | modifica wikitesto]Come accade per altri idrocarburi policiclici aromatici, a contatto con metalli alcalini il perilene reagisce con formazione di sali del suo anione o del suo dianione, che sono di color rosso cupo; in particolare, il dianione [C20H12]2−, con 22 elettroni π si conforma alla regola di Hückel per l'aromaticità. Gli addotti con eteri corona di questi anioni sono stati caratterizzati con la cristallografia a raggi X.[25]
Tossicità / Indicazioni di sicurezza
[modifica | modifica wikitesto]A differenza di altri idrocarburi policiclici aromatici, che sono spesso cancerogeni, il perilene non è considerato pericoloso secondo la Direttiva 67/548/CEE.[26] Va comunque maneggiato con le normali precauzioni dovute con i composti chimici.
Reperibilità in natura
[modifica | modifica wikitesto]Il perilene sulla terra è presente nel catrame e nel particolato dovuto all'inquinamento atmosferico. Si può ritrovare anche in crinoidi fossili e in termitai tropicali, nonché nella torba, in rocce sedimentarie recenti in fondo a corpi idrici, e in petrolio greggio. Vi sono dibattiti sulla possibile origine del perilene dalla degradazione del legno ad opera di funghi.[27]
Note
[modifica | modifica wikitesto]- ^ Sigma Aldrich; rev. del 27.05.2014
- ^ a b I. L. Finar, ORGANIC CHEMISTRY The fundamental principles, Fourth Edition, Longmans, 1963, pp. 353-354.
- ^ Il naftilene (un arilene, come il fenilene, il vinilene, etc.) è un gruppo funzionale bivalente del naftalene (in questo caso, nelle posizioni 1,8).
- ^ (EN) Definition of NAPHTHYLENE, su merriam-webster.com. URL consultato il 1º ottobre 2024.
- ^ US Patent for Passivation and reflector structure for electroluminescent devices Patent (Patent # 4,317,086 issued February 23, 1982) - Justia Patents Search, su patents.justia.com. URL consultato il 1º ottobre 2024.
- ^ (EN) PubChem, Perylene, su pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. URL consultato il 1º ottobre 2024.
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- ^ Perylene, su webbook.nist.gov.
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- ^ Scheda di sicurezza del perilene (Merck) (PDF) [collegamento interrotto], su assets.chemportals.merck.de. URL consultato l'8-3-2011.
- ^ K. Grice, H. Lu, P. Atahan, M. Asif, C. Hallmann, P. Greenwood, E. Maslen, S. Tulipani, K. Williford, J. Dodson, New insights into the origin of perylene in geological samples, in Geochimica et Cosmochimica Acta, vol. 73, n. 21, 2009, pp. 6531-6543, DOI:10.1016/j.gca.2009.07.029. URL consultato il 6-3-2011.
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