Morfolina

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Morfolina
Formula di struttura della morfolina con numerazione degli atomi
Formula di struttura della morfolina con numerazione degli atomi
Modello 3D della morfolina
Modello 3D della morfolina
Nome IUPAC
Morfolina
Nomi alternativi
Tetraidro-1, 4-ossazina
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolareC4H9NO
Massa molecolare (u)87,192
Aspettoliquido incolore
Numero CAS110-91-8
Numero EINECS203-815-1
PubChem8083
DrugBankDB13669
SMILES
C1COCCN1
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.)1,007
Indice di rifrazione1,455
Costante di dissociazione acida (pKa) a 298 K8,36
Solubilità in acquasolubile
Temperatura di fusione-5 °C
Temperatura di ebollizione129 °C
Indicazioni di sicurezza
Simboli di rischio chimico
corrosivo infiammabile
Frasi H226 - 302 - 311 - 314 - 331 [1]

La morfolina (1-ossa-4-azacicloesano o tetraidro-1,4-ossazina) è un composto eterociclico organico costituito da un anello a 6 atomi di cui quelli in posizione 1 e 4 sono rispettivamente un atomo di ossigeno e uno di azoto. Si presenta come un liquido incolore, igroscopico, dall'odore di ammina, completamente solubile in acqua[2] (come il diossano) e avente praticamente la stessa densità, ma maggiore viscosità[3]; è molto solubile nei comuni solventi organici ed essa stessa è buon solvente di uso generale[3]; la molecola in sé è discretamente polare (μ = 1,71 D),[4] ma un po' meno dell'acqua (μ = 1,86 D); il liquido ha tuttavia costante dielettrica bassa (εr = 7,40), ma comunque più alta sia della piperidina (εr = 5,8), che del diossano (εr = 2,0) [1].

Questa molecola eterociclica presenta sia un gruppo funzionale amminico (ammina secondaria), sia un gruppo funzionale etereo. Quest'ultimo aumenta la polarità della molecola rispetto alla piperidina (μ = 0,73 D)[5] e non intralcia la sua normale reattività amminica. Come ogni ammina, la morfolina ha comportamento basico; il suo acido coniugato si chiama ione morfolinio;i suoi sali si ottengono, ad esempio, mediante reazione della morfolina con acido cloridrico che dà il cloruro di morfolinio [C4H10NO] +Cl .

Sintesi[modifica | modifica wikitesto]

La morfolina è ottenuta industrialmente per disidratazione della dietanolammina con acido solforico e concomitante ciclizzazione:[6][7]

Morpholine from DEA.png

Reattività[modifica | modifica wikitesto]

La morfolina subisce molte reazioni chimiche tipiche delle ammine secondarie, sebbene la presenza dell'atomo di ossigeno del gruppo etereo riduca la densità elettronica disponibile sull'atomo di azoto, rendendolo meno basico (pKa = 8,36[8]) rispetto alle ammine secondarie strutturalmente analoghe, come ad esempio la piperidina (pKa = 11,22) e la pirrolidina (pKa = 11,27)[9].

Per questa ragione, essa forma una clorammina stabile (CAS#23328-69-0)[10]. Per reazione con alogenuri alchilici può dare le corrispondenti ammine terziarie, come ad esempio la N-metilmorfolina, e può anche essere quaternizzata, ottenendo ad esempio i sali di N,N-dimetilmorfolinio. La N-metilmorfolina può essere ossidata con perossidi per dare l'N-ossido di N-metilmorfolina, un importante solvente della cellulosa[11] e un ossidante selettivo nella cis-diidrossilazione di alcheni con tetrossido di osmio.[12]

In quanto ammina secondaria, la morfolina è comunemente utilizzata per la sintesi di enammine.[13][14][15] Con l'acido nitroso, o con nitriti metallici in ambiente acido, fornisce la corrispondente nitrosammina, la N-nitrosomorfolina.[16]

Inoltre, essa è ampiamente utilizzata nella sintesi organica come blocco di costruzione di molecole di interesse farmaceutico, come ad esempio nella preparazione dell'antibiotico linezolid, dell'agente antitumorale gefitinib (Iressa) e dell'analgesico dextromoramide.

Sia nella ricerca che nell'industria chimica, il suo basso costo e la sua polarità fanno della morfolina un solvente di uso comune per l'esecuzione di reazioni chimiche.

Produttori[modifica | modifica wikitesto]

La maggior parte dei produttori di morfolina è ubicata in Europa e Stati Uniti d'America. Questi produttori sono in grado di coprire il fabbisogno sia per i mercati domestici sia per i mercati esteri.

Usi[modifica | modifica wikitesto]

Applicazioni industriali[modifica | modifica wikitesto]

La morfolina è un additivo comune, utilizzato in concentrazione dell'ordine delle parti per milione, per la regolazione del pH dei circuiti a vapore sia delle centrali termoelettriche sia di quelle nucleari. Si utilizza la morfolina per il fatto che la sua volatilità è circa la stessa dell'acqua, cosicché, una volta solubilizzata in acqua, la sua concentrazione è approssimativamente la stessa sia nella fase liquida sia nella fase vapore. La sua capacità di correzione del pH si distribuisce in tutto il circuito a vapore, fornendo protezione dalla corrosione.

La morfolina è spesso utilizzata insieme a basse concentrazioni di idrazina o ammoniaca per garantire un trattamento chimico comprensivo completamente volatile per la protezione dalla corrosione dei circuiti a vapore di questi impianti. La morfolina si decompone in maniera ragionevolmente lenta in assenza di ossigeno alle elevate temperature e pressioni presenti in questi sistemi a vapore.

Agricoltura[modifica | modifica wikitesto]

Come rivestimento protettivo per la frutta[modifica | modifica wikitesto]

La morfolina è utilizzata come emulsionante chimico nel procedimento di ricopertura cerosa della frutta. In natura, i frutti producono cere per proteggersi da attacchi da insetti e funghi, ma queste possono andar perse quando la frutta è pulita. Si applica quindi una piccola quantità di nuova cera per sostituire quella andata persa. La morfolina è utilizzata come emulsionante e adiuvante per la solubilizzazione della gommalacca, che è impiegata come cera per la ricopertura della frutta[17].

L'Unione europea ha vietato l'utilizzo di morfolina nel rivestimento della frutta[18][19].

Componente in fungicidi[modifica | modifica wikitesto]

I derivati della morfolina sono utilizzati in agricoltura come fungicidi a protezione delle coltivazioni di cereali. Essi sono noti come inibitori della biosintesi dell'ergosterolo.

I principali sono:

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ Scheda della morfolina su IFA GESTIS, su gestis-en.itrust.de. URL consultato il 4 maggio 2021 (archiviato dall'url originale il 16 ottobre 2019).
  2. ^ Morfolina | Chimicamo.org, su chimicamo.org. URL consultato il 28 giugno 2020.
  3. ^ a b (EN) PubChem, Morpholine, su pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. URL consultato il 28 giugno 2020.
  4. ^ morpholine, su www.stenutz.eu. URL consultato l'11 giugno 2022.
  5. ^ piperidine, su stenutz.eu. URL consultato il 24 luglio 2021.
  6. ^ Klaus Weissermel, Hans-Jürgen Arpe, Charlet R. Lindley, Stephen Hawkins, Chap. 7. Oxidation Products of Ethylene, in Industrial Organic Chemistry, Wiley-VCH, 2003, pp. 159–161, ISBN 3-527-30578-5.
  7. ^ R.O.C. Norman, CHIMICA ORGANICA Principi e Applicazioni alla Sintesi, traduzione di Paolo Da Re, Piccin, 1973, p. 588.
  8. ^ Hall, H.K., J. Am. Chem. Soc., vol. 79, n. 20, 1957, p. 5441, DOI:10.1021/ja01577a030, https://oadoi.org/10.1021/ja01577a030.
  9. ^ H. K. Hall, Correlation of the Base Strengths of Amines1, in Journal of the American Chemical Society, vol. 79, n. 20, 1º ottobre 1957, pp. 5441–5444, DOI:10.1021/ja01577a030. URL consultato il 28 giugno 2020.
  10. ^ Lindsay Smith, J. R.; McKeer, L. C.; Taylor, J. M. (1993), "4-Chlorination of Electron-Rich Benzenoid Compounds: 2,4-Dichloromethoxybenzene" Archiviato il 9 giugno 2012 in Internet Archive., Org. Synth., Coll. Vol. 8: 167
  11. ^ (EN) Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 1ª ed., Wiley, 15 giugno 2000, DOI:10.1002/14356007.a05_375.pub2, ISBN 978-3-527-30385-4. URL consultato il 24 luglio 2021.
  12. ^ (EN) Yasukazu Ogino, Hou Chen e Hoi-Lun Kwong, On the timing of hydrolysis / reoxidation in the osmium-catalyzed asymmetric dihydroxylation of olefins using potassium ferricyanide as the reoxidant, in Tetrahedron Letters, vol. 32, n. 32, 1991-08, pp. 3965–3968, DOI:10.1016/0040-4039(91)80601-2. URL consultato il 24 luglio 2021.
  13. ^ Noyori, R.; Yokoyama, K.; Hayakawa, Y. (1988), "Cyclopentenones from α,α'-Dibromoketones and Enamines: 2,5-Dimethyl-3-Phenyl-2-Cyclopenten-1-one" Archiviato il 9 giugno 2012 in Internet Archive., Org. Synth., Coll. Vol. 6: 520
  14. ^ Michael B. Smith e Jerry March, MARCH’S ADVANCED ORGANIC CHEMISTRY, 6ª ed., 2007, p. 635, ISBN 978-0-471-72091-1.
  15. ^ Enamines: Synthesis: Structure, and Reactions, Second Edition, Gilbert Cook (Editor). 1988, Marcel Dekker, NY. ISBN 0-8247-7764-6
  16. ^ (EN) PubChem, N-Nitrosomorpholine, su pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. URL consultato il 24 luglio 2021.
  17. ^ Raymond G. McGuire; Dimitrios A. Dimitroglou, Evaluation of Shellac and Sucrose Ester Fruit Coating Formulations that Support Biological Control of Post-harvest Grapefruit Decay, in Bio-control Science and Technology, vol. 9, n. 1, 1999, pp. 53–65.
  18. ^ Morpholine, su salltd.co.uk, Scientific Analysis Laboratories Ltd (archiviato dall'url originale il 26 aprile 2012).
  19. ^ Morpholine Issues in the United Kingdom, su nwhort.org, Northwest Horticultural Council, 28 settembre 2010 (archiviato dall'url originale il 26 aprile 2012).


Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]

Altri progetti[modifica | modifica wikitesto]

Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]