Il gruppo benzoile è un gruppo funzionale costituito da un anello benzenico sostituto da un gruppo carbonilico con formula C6H5CO- e pertanto può essere visto come derivante formalmente dall’acido benzoico per rimozione del gruppo -OH o dalla benzaldeide per rimozione di un idrogeno.
Il gruppo benzoile è spesso indicato con il simbolo Bz e si differenzia dal gruppo benzile C6H5CH2– indicato con il simbolo Bn. Tra i composti più noti contenenti il gruppo benzoile vi è il perossido di benzoile che, grazie all’azione del gruppo perossidico in cui l’ossigeno ha numero di ossidazione -1 è usato come agente sbiancante per i denti e i capelli, come iniziatore radicalico nelle polimerizzazioni e nella cura dell’acne.
Un altro dei composti più noti è il cloruro di benzoile che è uno degli alogenuri acilici che costituisce importante intermedio chimico per la produzione di altri prodotti, coloranti, profumi, erbicidi e prodotti farmaceutici.
Il cloruro di benzoile a seguito della reazione con acqua ossigenata e idrossido di sodio dà luogo alla formazione del perossido di benzoile.
Benzoilazione e gruppo benzoile
La benzoilazione, nota anche come reazione di Schotten-Baumann, dal nome dei chimici tedeschi Carl Schotten e Eugen Baumann, è una reazione importante nella sintesi organica in cui un gruppo benzoile è introdotto in una molecola.
Il processo di benzoilazione di composti contenenti idrogeno attivo come, ad esempio, fenolo, anilina, amminoacidi e alcooli, avviene in una soluzione alcalina in presenza di NaOH o, in alternativa, può essere usata la piridina. Il cloruro di benzoile è la sostanza chimica comunemente usata che costituisce la fonte del gruppo benzoile in questo tipo di reazioni.
Un esempio di reazione di benzoilazione è quello tra le ammine e il cloruro di benzoile che dà, come prodotto di reazione, le ammidi. Ad esempio la metanammina reagisce con il cloruro di benzoile per dare, come prodotti di reazione la N-metilbenzammide che contiene il gruppo benzoile e l’acido cloridrico.
La reazione procede con l’attacco del doppietto elettronico solitario dell’azoto al carbonio carbonilico. Analoga reazione avviene anche con le ammine aromatiche come l’anilina da cui si ottiene la N-fenilbenzammide.
Dalla reazione tra il fenolo e il cloruro di benzoile di ottiene un estere ovvero il fenil benzoato che, come tutti gli esteri può essere ottenuto per reazione di un alcol, nella fattispecie il fenolo e un acido carbossilico ovvero l’acido benzoico.
Tali reazioni sono spesso utilizzate non solo per ottenere i prodotti di reazione ma anche per proteggere i gruppi funzionali amminici e alcolici. Il gruppo benzoile, infatti, è un buon gruppo protettore.
Benzoilazione e chimica verde
Nell’ambito del rispetto dei principi della Chimica verde che mira a ridurre o eliminare completamente l’uso e la formazione di sostanze pericolose per l’ambiente e la salute umana e di sviluppare processi chimici efficienti ed ecocompatibili sono state sviluppate procedure per la benzoilazione delle ammine aromatiche e alifatiche senza l’uso di solventi o alcali.
Nella reazione di Schotten-Baumann, infatti il prodotto è solitamente contaminato da tracce di cloruro di benzoile che richiede la cristallizzazione da metanolo o etanolo in modo da convertire il cloruro acido nel suo estere.
È stata sperimentata, infatti, una metodologia green assolutamente priva di solventi per la benzoilazione di ammine sia aromatiche che alifatiche primarie e secondarie che non prevede l’utilizzo di alcali e altre basi che consente di ottenere un prodotto di elevata purezza, con rese molto elevate e in tempi molto brevi.
Nella procedura sperimentale vengono miscelate quantità esattamente equimolari, generalmente 10 mmol, in fase pura di ammina primaria o secondaria e cloruro di benzoile.
Dopo agitazione si riscalda con conseguente sviluppo di cloruro di idrogeno gassoso con formazione del prodotto di reazione che si presenta sotto forma di una massa solida su cui può aderire l’eventuale cloruro di benzoile non reagito.
A seguito di aggiunta di ghiaccio tritato la massa solida diventa morbida e il prodotto si deposita sulle pareti del recipiente mentre l’eventuale cloruro di benzoile di disperde nella fase acquosa. La reazione delle ammine primarie aromatiche, eterocicliche, alifatiche e alicicliche avviene nel giro di 3-5 minuti mentre quella delle ammine secondarie avviene in un tempo più lungo che si aggira intorno ai 20-25 minuti.