Aromatizzazione di anelli a sei membri: reazione, metodi industriali

L’aromatizzazione di anelli a sei membri prevede la formazione del benzene o suoi derivati partendo da composti non aromatici

La riduzione del benzene a cicloesano è la prima reazione, relativa ai composti aromatici, in cui ci si imbatte in quanto dal suo studio si comprende la stabilizzazione per risonanza del capostipite degli aromatici.

La reazione di idrogenazione del benzene avviene in presenza di catalizzatore come nichel Raney a una temperatura di circa 150°.

Al contrario, per ottenere composti aromatici a partire da anelli a sei membri, si può ricorrere a diverse metodologie tra cui la deidrogenazione del cicloesano a benzene in presenza di catalizzatore.

Reazione di aromatizzazione

La reazione di aromatizzazione, descritta per la prima volta nel 1911 è la seguente:

C₆H₁₂ → C₆H₆ + 3 H₂

Il benzene e i suoi derivati sono preparati per deidrogenazione del cicloesano, del cicloesene e del cicloesadiene e dei loro derivati. Tali composti aromatici trovano un largo utilizzo sia come prodotti chimici di base che come solventi e sono inoltre addizionati alle benzine per aumentarne il numero di ottani.

Le reazioni vengono condotte a circa 300°C in presenza di platino o di palladio quali catalizzatori che vengono finemente suddivisi e depositati su carbone attivo.

L’allontanamento dell’idrogeno gassoso prodotto nella reazione sposta a destra la reazione di equilibrio con conseguente maggiore produzione di benzene.

L’equilibrio può essere spostato verso destra anche aumentando la temperatura in quanto l’ottenimento di un elevato numero di molecole provoca un aumento di entropia.

Presumibilmente il meccanismo di deidrogenazione avviene nel modo opposto a quello di idrogenazione;  la formazione del terzo legame π avviene in condizioni più blande rispetto alla formazione dei primi due in quanto il sistema raggiunge una maggiore stabilizzazione dovuta alla risonanza.

Produzione industriale

A livello industriale il benzene e i suoi derivati come toluene e xilene sono sintetizzati a partire da idrocarburi contenenti da 6 a 8 atomi di carbonio ottenuti dalla raffinazione del petrolio tramite reforming catalitico. In tali processi gli idrocarburi sono deidrogenati a composti aromatici a una temperatura da 450 a 550 °C e a una pressione da 1 a circa 5 atm. Il catalizzatore usato in tali processi è il platino su ossido di alluminio.

Un altro metodo per l’aromatizzazione di anelli a sei membri ne prevede l’ossidazione in presenza di zolfo o selenio secondo la reazione:

C₆H₁₂ + 3 S → C₆H₆ + 3 H₂S

Un altro metodo di aromatizzazione di anelli a sei membri prevede l’utilizzo di chinoni che nel corso della reazione vengono ridotti ai corrispondenti idrossichinoni