Università degli Studi di Pavia - Dipartimento di Chimica Organica
15-03-2007
Il Fenolo e i suoi derivati
di
Simone Lazzaroni
Prologo
FENOLO (acido fenico) – Composto più semplice della propria classe,
composti aromatici derivati dal benzene che recano un gruppo -OH
direttamente legato all'anello aromatico.
OH (R')
R
Gli svariati usi
Medico
Alimentare
Sociale
Industriale
La chirurgia del XIX secolo
Chirurghi operano, con strumenti incrostati e sudici in anfiteatri pieni di
osservatori (studenti), in abiti normali.
Ai nuovi pazienti vengono di solito assegnati letti nei quali non viene neppure
cambiata la biancheria dopo che il paziente precedente è tornato a casa o è
MORTO.
Mortalità post-operatoria altissima per le condizioni igieniche in cui vengono
praticati gli interventi e che determinano fatalmente una infezione
(concettualmente sconosciuta) spesso letale (40-70%).
La teoria del miasma
Infezione causata un gas venefico generato da scarichi e fognature si diffonda
nell’aria e possa raggiungere i pazienti.
Per contrastare il miasma i medici
prescrivono vari rimedi che vanno
dai liquori alle erbe agli impiastri di
carote crude
Gli occasionali successi di ognuno
di questi vari rimedi sono fortuiti e
non possono essere replicati.
Joseph Lister
(5 aprile 1827- 10 febbraio 1912)
Professore di chirurgia a Glasgow
Nota che la cancrena, molto diffusa in ambiente ospedaliero è piuttosto
rara all’esterno.
Inoltre ritiene che la causa delle infezioni sia da attribuire a qualcosa di
microscopico invisibile dall’occhio umano piuttosto che da un gas
velenoso.
In quel periodo Louis Pasteur pubblica una relazione in cui sostiene che
la fermentazione è provocata da germi onnipresenti ma eliminabili
attraverso bollitura (pastorizzazione).
Lister intuì che nelle ferite avveniva qualcosa di simile alla
fermentazione studiata da Pasteur bisognava cercare di
impedire la putrefazione delle ferite analogamente a quanto
faceva il calore impedendo la fermentazione.
La scoperta dell'antisepsi
A quei tempi l'acido fenico viene utilizzato come deodorante e
disinfettante per le fogne.
Lister decide di utilizzarlo su una frattura esposta, patologia drammatica
che si conclude inevitabilmente con la morte per cancrena.
Il paziente si salva e i risultati degli esperimenti su questo nuovo metodo di
cura delle fratture vengono pubblicati sulla prestigiosa rivista "The Lancet“
(16 marzo 1867):
“Antiseptic Principle of the Practice of Surgery”
L'acido fenico viene in seguito applicato per nebulizzazione degli ambienti
operatori per lavare lo strumentario, il materiale d’uso chirurgico e le mani
dei chirurghi.
La scoperta di Lister non è accolta ovunque con consenso e plauso.
In molti ambienti, soprattutto scientifici, le sue teorie vengono osteggiate e
derise, ma i risultati ed il tempo gli danno ragione.
In ambito medico (fitoterapia), il
peperoncino viene utilizzato per
alleviare i dolori muscolari e artritici
e per normalizzare la pressione
sanguigna.
O
O
N
H
HO
Capsaicina
La capsaicina, uno dei principi attivi del peperoncino, è contenuta nella
placenta, un velo sottile attaccato nell'interno del frutto che sorregge i
semi.
La radice dello zenzero ha proprietà antitumorali nei casi di carcinomi del
colon-retto.
O
O
Zingerone
HO
Acido (acetil)salicilico
Ippocrate descrisse nel V secolo AC una polvere amara estratta dalla corteccia
del salice bianco che era utile per alleviare mal di testa, febbre, muscoli
doloranti, reumatismi e brividi.
Tale sostanza (acido salicilico) fu isolata nel 1828 da Henri Leroux e da
Raffaele Piria.
Salix alba
Nel 1897 Hoffmann, chimico presso la Bayer & Co., sostituì il gruppo
ossidrile dell'acido salicilico con un gruppo acetile, formando l'acido
acetil-salicilico, avente gli stessi effetti terapeutici, ma minori effetti
collaterali.
OH
O
O
OH
O
O
OH
Nacque il primo farmaco sintetico – una molecola nuova, non una copia di una
molecola già esistente in natura - e la moderna industria farmaceutica.
E’ un fenolo che si trova nella Cannabis sativa (canapa indiana).
Tetraidrocannabinolo
(THC)
OH
O
Questa pianta viene coltivata per le fibre robuste presenti nel fusto dalle quali
si possono produrre funi resistenti e tessuti grossolani….
… ma anche per le proprietà
molecola
inebrianti, sedative e allucinogene della
In alcuni stati si permette l’uso medicinale del THC per combattere la
nausea, il dolore e la perdita dell’appetito in pazienti che soffrono di cancro
e AIDS.
Il tè verde
Recentemente le è stata
attribuita un’azione protettiva
contro vari tipi di cancro.
HO
OH
OH
O
OH
O
OH
OH
O
OH
Epigallocatechin-3-gallato
OH
OH
O
Vanillina
O
H
La vanillina è presente nei frutti essiccati fermentati della
Vanilla planifolia.
Nei profumi si usa la vaniglia per il suo aroma inebriante e
caratterestico.
Nello stesso periodo in cui Lister
sperimenta il fenolo l’uso dell’avorio
nella produzione di svariati oggetti è
in rapida crescita
Perciò la popolazione degli elefanti
inizia a calare sensibilmente e
l’avorio a scarseggiare e costare
sempre più.
L’apprensione per il calo della
popolazione degli elefanti è
particolarmente grande negli Stati
Uniti…
…non per ragioni conservazionistiche della specie, ma a causa della
popolarità in rapida crescita del biliardo.
Le palle di biliardo richiedono un avorio di
altissima qualità per poter rotolare in modo
perfetto, devono essere ricavate dal centro
zanne prive di difetto e solo una zanna su
50 ha le caratteristiche necessarie.
Alternative all’avorio
Una prima scelta è la celluloide, materiale termoplastico, basato sulla
cellulosa, la cui durezza e densità può essere controllata in processo di
produzione.
Problema importante connesso a questo tipo di polimeri è l’infiammabilità
e, specialmente quando è in gioco la nitro cellulosa, la tendenza ad
esplodere.
Non ci sono documentazioni di palle da biliardo di celluloide esplose, ma
la celluloide rappresenta un rischio per la sicurezza…
In quel periodo Leo Baekeland, chimico brillante ed inventivo che aveva
conseguito il dottorato a ventun’anni, anziché optare per la carriera
accademica, decide di immigrare negli USA dove crede ci siano più
opportunità di sviluppare e produrre sostanze da lui inventate.
Fortunatamente riesce a vendere a George Eastman (Kodak) il brevetto di
un nuovo tipo di carta fotografica da lui ideata, preparata con
un’emulsione di cloruro d’argento che eliminava i primi passi di lavaggio
e riscaldamento nello sviluppo delle immagini.
La bachelite
Baekeland rivolge la sua attenzione alla creazione di una versione
sintetica della gommalacca, utile con isolante negli impianti elettrici.
La gommalacca di norma viene ottenuta da un’escrezione delle ghiandole
laccifere della femmina del Laccifer lacca, una cocciniglia (chilogrammo di
lacca/33000 femmine).
Baekeland si rende conto che una lacca artificiale sarebbe diventata una
necessità per gli isolanti in questo mercato in espansione
Fa reagire fenolo e formaldeide.
Reazioni rapide e non sufficientemente controllate avevano condotto a
materiali insolubili e non fusibili che erano troppo fragili e troppo poco
flessibili per essere utili.
Baekeland riconosce però che tali proprietà sono idonee per raggiungere il
suo scopo.
In seguito a vari tentativi (5 anni)
ottiene una resina termoindurente che
solidifica rapidamente trasformandosi
in un solido
ambrato trasparente
esattamente simile alla forma dello
stampo o del recipiente in cui viene
versato.
Mentre la lacca esposta al calore si
deforma, la bachelite (termostabile)
conserva la sua forma anche ad alte
temperature, in contrasto con un
materiale termoplastico come la
celluloide.
Questa caratteristica è dovuta alla sua
struttura chimica.
La bachelite venne utilizzata per ottenere oggetti con le caratteristiche
fisiche, meccaniche, elettriche più diverse, molte parti protettive di
apparecchi elettrici, apparecchi telefonici, cruscotti delle automobili...
Conclusioni
Il fenolo fu la sostanza che permise l’avvento della chimica antisettica,
rendendo possibile l’esecuzione di operazioni chirurgiche abbassando il
rischio di infezioni pericolose e aumentando le prospettive di
sopravvivenza del paziente.
Baekeland sviluppò il primo materiale veramente sintetico dell’epoca
della plastica, usato per produrre gli isolatori necessari per l’uso
onnipresente dell’energia elettrica, un fattore importante nel moderno
mondo industriale.
Senza il fenolo e i suoi derivati non sarebbero mai stati possibili gli
straordinari risultati della chimica di oggi.
I fenoli di cui ci siano occupati hanno cambiato la nostra vita in molti
modi.
Disponendo di una tale incredibile varietà di strutture, è probabile che i
fenoli continuino a plasmare la nostra storia.