Bifenilo

El bifenilo (también conocido como difenilo , fenilbenceno , 1,1′-bifenilo , limoneno ^{[ 4 ]} o BP ) es un compuesto orgánico que forma cristales incoloros. Particularmente en la literatura antigua, los compuestos que contienen el grupo funcional bifenilo menos un hidrógeno (el sitio donde está unido) pueden usar los prefijos xenilo o difenililo . ^{[ 5 ]}

Tiene un olor agradable y distintivo. El bifenilo es un _hidrocarburo aromático con fórmula molecular (C₆H₅ ₎ ₂ _. Es conocido por ser una materia prima para la producción de bifenilos policlorados (PCB), que en su momento se utilizaron ampliamente como fluidos dieléctricos y agentes de transferencia de calor .

El bifenilo también es un intermediario en la producción de una gran variedad de compuestos orgánicos , como emulsionantes , abrillantadores ópticos , productos fitosanitarios y plásticos . El bifenilo es insoluble en agua, pero soluble en disolventes orgánicos comunes. La molécula de bifenilo consta de dos anillos fenilo conectados .

El bifenilo es un sólido a temperatura ambiente, con un punto de fusión de 69,2 °C (156,6 °F) . En la fase gaseosa, la molécula existe en dos formas retorcidas enantiomórficas con un ángulo entre los planos de los dos anillos de 44,4(2)°. ^{[ 6 ]} En el sólido a temperatura ambiente, el bifenilo es cristalino con grupo espacial P2 ₁ /c, que no permite cristales quirales . En la primera determinación de la estructura en estado sólido, la molécula se describió como perfectamente plana dentro de los límites de error. ^{[ 7 ] [ 8 ]} Se supone que la disposición planar en la fase cristalina I resulta de un desorden dinámico, es decir, representa un promedio de dos estructuras retorcidas. Las fases sólidas de menor temperatura II y III se han descrito como estructuras moduladas con las moléculas de bifenilo bloqueadas en una de las dos conformaciones no planas con ángulos de torsión que van de 9 a 21°. ^{[ 9 ]} Un estudio de 2021 concluye que en la fase cristalina a 100 K no hay potencial de doble pozo asociado con las dos conformaciones retorcidas, pero la energía potencial se minimiza a torsión cero. ^{[ 10 ] [ 11 ]} En relación con la molécula libre, representa por lo tanto un estado de transición de inversión estabilizado por las interacciones intermoleculares en un cristal molecular.   

El bifenilo se encuentra de forma natural en el alquitrán de hulla , el petróleo crudo y el gas natural , y puede aislarse de estas fuentes mediante destilación . ^{[ 12 ]} Se produce industrialmente como subproducto de la desalquilación del tolueno para producir metano :

C ₆ H ₅ CH ₃ + C ₆ H ₆ → C ₆ H ₅ −C ₆ H ₅ + CH ₄

La otra ruta principal es mediante la deshidrogenación oxidativa del benceno :

2 C ₆ H ₆ + 1 / 2 O 2 _→ C ₆ H ₅ −C ₆ H ₅ + H ₂ O

Anualmente  se producen 40.000.000 kg por estas rutas. ^{[ 13 ]}

En el laboratorio, el bifenilo también se puede sintetizar tratando el bromuro de fenilmagnesio con sales de cobre(II).

También se puede preparar utilizando sales de diazonio . Cuando la anilina se trata con NaNO₂ ₊ HCl diluido a 5  °C, se obtiene cloruro de bencenodiazonio. Al reaccionar este con benceno, se forma bifenilo. Este proceso se conoce como reacción de Gomberg-Bachmann .

${\displaystyle {\ce {Ph-NH2->[{\text{NaNO}}_{2}{\text{(aq), HCl}}][T\;=\;273-278\;\mathrm {K} ]Ph-N2+->[{\text{Ph-H, Δ}}]Ph-Ph}}}$

Al carecer de grupos funcionales, el bifenilo es bastante poco reactivo, lo que constituye la base de su principal aplicación: en una mezcla eutéctica con éter difenilo , como agente de transferencia de calor. Esta mezcla es estable hasta 400  °C. ^{[ 13 ]}

El bifenilo sufre sulfonación , la cual, seguida de hidrólisis básica, produce p -hidroxibifenilo y p , p′ -dihidroxibifenilo, fungicidas útiles. En otras reacciones de sustitución , sufre halogenación. Los bifenilos policlorados fueron plaguicidas populares en el pasado. ^{[ 13 ]}

La rotación alrededor del enlace simple en el bifenilo, y especialmente en sus derivados orto-sustituidos , está estéricamente impedida . Por esta razón, algunos bifenilos sustituidos muestran atropoisomería ; es decir, los isómeros individuales con simetría _{C2 son} ópticamente estables . Algunos derivados, así como moléculas relacionadas como BINAP , se utilizan como ligandos en síntesis asimétrica . En el caso del bifenilo no sustituido, el ángulo de torsión de equilibrio es de 44,4° y las barreras de torsión son bastante pequeñas, 6,0 kJ/mol a 0° y 6,5 kJ/mol a 90°. ^{[ 18 ]} La adición de sustituyentes orto aumenta considerablemente la barrera: en el caso del derivado 2,2'-dimetilo, la barrera es de 17,4 kcal/mol (72,8 kJ/mol). ^{[ 19 ]}

Los bifenilos sustituidos tienen muchos usos. Se preparan mediante varias reacciones de acoplamiento, incluyendo la reacción de Suzuki-Miyaura y la reacción de Ullmann . Los bifenilos policlorados se usaban antiguamente como fluidos refrigerantes y aislantes, y los bifenilos polibromados son retardantes de llama . El motivo bifenilo también aparece en fármacos como el diflunisal y el telmisartán . La abreviatura E7 corresponde a una mezcla de cristal líquido compuesta por varios cianobifenilos con largas colas alifáticas que se utilizan comercialmente en pantallas de cristal líquido ( 5CB , 7CB , 8OCB y 5CT ^{[ 20 ]} ). Una variedad de derivados de la bencidina se utilizan en colorantes y polímeros. La investigación sobre candidatos a cristal líquido de bifenilo se centra principalmente en moléculas con cabezas altamente polares (por ejemplo, grupos ciano o haluro) y colas alifáticas. Forma parte del grupo activo del antibiótico oritavancina .

El bifenilo previene el crecimiento de mohos y hongos , por lo que se utiliza como conservante ( E230 , en combinación con E231, E232 y E233), especialmente para la conservación de cítricos durante el transporte. Ya no está aprobado como aditivo alimentario en la Unión Europea.

El bifenilo es ligeramente tóxico, pero puede degradarse biológicamente mediante su conversión en compuestos no tóxicos. Algunas bacterias son capaces de hidroxilar el bifenilo y sus bifenilos policlorados (PCB). ^{[ 21 ]}

• Naftaleno , donde los anillos están fusionados
• Terfenilo , análogo de tres anillos
• Bitiofeno
• Polipirrol
• OMRE , reactor nuclear orgánico experimental que probó el bifenilo como refrigerante del reactor.

• "Aislamiento e identificación de bifenilos del petróleo crudo de West Edmond". NG Adams y DM Richardson. Analytical Chemistry 1953 25 (7), 1073–1074.
• Bifenilo (1,1-Bifenilo) . Wiley/VCH, Weinheim (1991), ISBN 3-527-28277-7.

• Ficha Internacional de Seguridad Química 0106
• Guía de bolsillo del CDC-NIOSH sobre riesgos químicos
• Inventario Nacional de Contaminantes - Bifenilo
• Hoja de datos de seguridad externa