الكاتيكول

الموسوعة الحرة

الكاتيكول ( يُلفظ / ˈkætɪtʃɒl / أو / ˈkætɪkɒl / ) ، المعروف أيضًا باسم بيروكيتيكول أو 1،2 -ثنائي هيدروكسي بنزين ، هو مركب عضوي صيغته الجزيئية C₆H₄ ( OH) ₂ . وهو المتصاوغ الأورثو من بين متصاوغات البنزينديولات الثلاثة . يوجد هذا المركب عديم اللون بشكل طبيعي بكميات ضئيلة. وقد اكتُشف لأول مرة عن طريق التقطير الإتلافي لمستخلص نبات الكاتشين . يُنتج حاليًا حوالي 20,000 طن من الكاتيكول صناعيًا سنويًا كمادة كيميائية عضوية أساسية، ويُستخدم بشكل رئيسي كمادة أولية للمبيدات الحشرية والنكهات والعطور. توجد كميات صغيرة من الكاتيكول في الفواكه والخضراوات . [ 2 ]

العزل والتخليق

عُزل الكاتيكول لأول مرة عام 1839 على يد إدغار هوغو إميل راينش (1809-1884) بتقطيره من مستحضر الكاتشين الصلب التانيني ، وهو بقايا الكاتشو ، العصير المغلي أو المركز لنبات الميموزا كاتيشو ( أكاسيا كاتيشو ). [ 5 ] عند تسخين الكاتشين فوق درجة تحلله، تتصاعد مادة أطلق عليها راينش في البداية اسم حمض الكاتشو المحروق ( Brenz-Katechusäure ) على شكل تزهير أبيض . كان هذا ناتجًا عن التحلل الحراري للفلافانولات الموجودة في الكاتشين. في عام 1841، أعاد كل من واكنرودر وزفينغر اكتشاف الكاتيكول بشكل مستقل؛ وفي تقريرهما عن اكتشافاتهما، صاغت مجلة الفلسفة اسم بيروكاتيشين . [ 6 ] بحلول عام 1852، أدرك إردمان أن الكاتيكول هو بنزين مضاف إليه ذرتان من الأكسجين. في عام 1867، أدرك أوغست كيكولي أن الكاتيكول هو ثنائي هيدروكسيل البنزين، لذا بحلول عام 1868، تم إدراج الكاتيكول تحت اسم بيروكاتيكول . [ 7 ] وفي عام 1879، أوصت مجلة الجمعية الكيميائية بتسمية الكاتيكول "كاتيكول"، وفي العام التالي، تم إدراجه بهذا الاسم. [ 8 ]

وقد تبين منذ ذلك الحين أن الكاتيكول يوجد بشكل طبيعي في شكل حر في الكينو وفي قطران خشب الزان . وقد تم الكشف عن حمض السلفونيك الخاص به في بول الخيول والبشر. [ 9 ]

يتم إنتاج الكاتيكول صناعياً عن طريق هيدروكسيل الفينول باستخدام بيروكسيد الهيدروجين . [ 2 ]

C₆H₅OH + H₂O₂ → C₆H₄ ( OH ) ₂ + H₂O​​ ​​​​

يمكن إنتاجه عن طريق تفاعل ساليسيل ألدهيد مع قاعدة وبيروكسيد الهيدروجين ( أكسدة داكين )، [ 10 ] وكذلك عن طريق تحلل الفينولات المستبدلة في الموضع 2، وخاصة 2-كلوروفينول ، باستخدام محاليل مائية ساخنة تحتوي على هيدروكسيدات الفلزات القلوية. ويتحول مشتق ميثيل الإيثر الخاص به، غاياكول ، إلى كاتيكول عن طريق تحلل الرابطة CH3 - O بواسطة حمض الهيدرويوديك (HI). [ 10 ]

ردود الفعل

مثل بعض مشتقات البنزين ثنائية الوظيفة الأخرى، يتكثف الكاتيكول بسهولة لتكوين مركبات حلقية غير متجانسة . على سبيل المثال، استخدام ثلاثي كلوريد الفوسفور أو أوكسي كلوريد الفوسفور يعطي الكلوروفوسفونيت الحلقي أو الكلوروفوسفونات ، على التوالي؛ كلوريد السلفوريل يعطي الكبريتات ؛ والفوسجين ( COCl2 ) يعطي الكربونات : [ 11 ]

C₆H₄ (OH) ₂ + XCl₂ → C₆H₄ ( O₂X ) + 2 HCl حيث X = PCl₃ أو POCl₃؛ SO₂ ؛ CO

تتفاعل المحاليل القاعدية للكاتيكول مع الحديد الثلاثي لإنتاج المركب الأحمر [ Fe( C₆H₄O₂ ) ₃ ] ³⁻ . يُعطي كلوريد الحديديك لونًا أخضر مع المحلول المائي، بينما يتحول المحلول القلوي بسرعة إلى اللون الأخضر ثم إلى الأسود عند تعرضه للهواء. [ 12 ] تحفز إنزيمات ثنائي الأكسجيناز المحتوية على الحديد انشطار الكاتيكول .

كيمياء الأكسدة والاختزال

تتحول الكاتيكولات إلى جذر شبه الكينون. عند درجة حموضة تساوي 7 ، يحدث هذا التحول عند جهد 100  ملي فولت:

C₆H₄ (OH) ₂ → C₆H₄ ( O ) ( OH ) + ½ H₂

يمكن اختزال جذر شبه الكينون إلى أنيون الكاتيكولات الثنائي، ويعتمد الجهد على درجة الحموضة:

C₆H₄ ( O ) ( OH ) + e⁻ → [ C₆H₄O₂ ] ²⁻ + H⁺​​

يتم إنتاج الكاتيكول عن طريق اختزال عكسي ثنائي الإلكترون وثنائي البروتون لـ 1،2-بنزوكينون ( E 0 = +795 mV مقابل قطب الهيدروجين القياسي ؛ E m (عند الرقم الهيدروجيني  7) = +380 mV مقابل قطب الهيدروجين القياسي). [ 13 ]

تُعرف سلسلة الأكسدة والاختزال ، التي تضم كاتيكولات ثنائي الأنيون، وسيميكوينونات أحادي الأنيون، وبنزوكينون، مجتمعةً باسم الديوكسولينات . ويمكن للديوكسولينات أن تعمل كروابط لأيونات المعادن. [ 14 ]

مشتقات الكاتيكول

توجد مشتقات الكاتيكول بكثرة في الطبيعة، وغالبًا ما تنشأ عن طريق هيدروكسلة الفينولات. [ 16] يتكون غلاف المفصليات من الكيتين المرتبط بالبروتين بواسطة مجموعة الكاتيكول . ويمكن تقوية هذا الغلاف عن طريق التشابك ( الدباغة والتصلب ) ، وخاصة في الحشرات ، وبالطبع عن طريق التمعدن الحيوي . [ 17 ]

يستخدم المشتق الاصطناعي 4- ثالثي بوتيل كاتيكول كمضاد للأكسدة ومثبط للبلمرة .

الاستخدامات

يُستهلك ما يقارب 50% من الكاتيكول الاصطناعي في إنتاج المبيدات الحشرية ، بينما يُستخدم الباقي كمادة أولية في صناعة مواد كيميائية دقيقة كالعطور والمستحضرات الصيدلانية. [ 2 ] وهو عنصر أساسي شائع في التخليق العضوي . [ 18 ] تُحضّر العديد من النكهات والعطور ذات الأهمية الصناعية انطلاقًا من الكاتيكول. يُحضّر الجواياكول عن طريق مثيلة الكاتيكول، ثم يُحوّل إلى فانيلين بكميات تصل إلى حوالي 10 ملايين كيلوغرام سنويًا (1990). يُحوّل الإيثر أحادي الإيثيل للكاتيكول، وهو الجويثول ، إلى إيثيل فانيلين ، وهو أحد مكونات حلويات الشوكولاتة . يُحضّر 3- ترانس -أيزوكامفيل سيكلوهكسانول، المستخدم على نطاق واسع كبديل لزيت خشب الصندل ، من الكاتيكول عبر الجواياكول والكافور . يتم تحضير البيبرونال ، وهو عطر زهري، من ثنائي إيثر الميثيلين للكاتيكول متبوعًا بالتكثيف مع الجليوكسال وإزالة الكربوكسيل . [ 19 ]

نشر جوزيف ماريا إيدر في عام 1879 نتائج بحثه حول استخدام الكاتيكول كمُظهِر للأفلام الفوتوغرافية بالأبيض والأسود ، [ 20 ] [ 21 ] ولكن، باستثناء بعض التطبيقات الخاصة، فإن استخدامه تاريخي في الغالب. ويُشاع أنه استُخدم لفترة وجيزة في مُظهِر HC-110 من شركة إيستمان كوداك ، ويفترض أنشيل أنه كان أحد مكونات مُظهِر نيوفين بلاو من شركة تيتينال . [ 22 ] وهو مكون رئيسي في تانول من شركة مويرش فوتوكيمي في ألمانيا. [ 23 ] وقد كان المصور الفوتوغرافي الشهير ساندي كينغ رائدًا في مجال تحميض الكاتيكول الحديث ، حيث تحظى تركيبته "بايروكات" بشعبية واسعة بين مصوري الأفلام بالأبيض والأسود المعاصرين. [ 24 ] وقد ألهم عمل كينغ منذ ذلك الحين المزيد من التطورات في القرن الحادي والعشرين من قِبل آخرين مثل جاي دي فير مع مُظهِري هايبركات وأوبسيديان أكوا، وغيرهم. [ 22 ]

التسمية

على الرغم من ندرة استخدامه، فإن الاسم الرسمي المفضل للكاتيكول وفقًا لتسمية الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) هو بنزين-1،2-ديول . [ 25 ] أما الاسم الشائع بيروكيتيكول فهو اسم معتمد من الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية، وفقًا لتوصيات عام 1993 لتسمية الكيمياء العضوية . [ 26 ] [ 27 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 "مقدمة". تسمية الكيمياء العضوية: توصيات الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية والأسماء المفضلة 2013 (الكتاب الأزرق) . كامبريدج: الجمعية الملكية للكيمياء . 2014. ص  691. doi : 10.1039/9781849733069-FP001 . ISBN 978-0-85404-182-4.
  2. 1 2 3 4 فيج، هيلموت؛ فوج، هاينز-فيرنر؛ هاماموتو، توشيكازو؛ أوميمورا، سوميو؛ إيواتا، تاداو؛ ميكي، هيسايا؛ فوجيتا، ياسوهيرو؛ بويش، هانز جوزيف؛ جاربي دوروثيا. بولوس ، ويلفريد (2000)، “مشتقات الفينول”، موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية ، دوى : 10.1002 / 14356007.a19_313 ، ISBN 978-3-527-30385-4
  3. ↑ لاندر، جون جيه؛ سفيربيلي، دبليو جيه (1945). "العزوم ثنائية القطب للكاتيكول، والريسورسينول، والهيدروكينون". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 67 (2): 322-324 . Bibcode : 1945JAChS..67..322L . doi : 10.1021/ja01218a051 .
  4. 1 2 3 4 دليل الجيب الخاص بالمعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية (NIOSH) حول المخاطر الكيميائية. "#0109" . المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية (NIOSH).
  5. ^ هوغو راينش (1839) “Einige Bemerkungen über Catechu” (بعض الملاحظات حول الكاتشو)، Repertorium für die Pharmacie ، 68  : 49-58. يصف رينش تحضير الكاتيكول في ص. 56: "Bekanntlich wird die Katechusäure bei der Destillation zerstört، während sich ein geringer Theil davon als crystallinischer Anflug sublimirt، welcher aber noch nicht näher unter sucht worden ist. Diese Säure is vielleicht Dieselbe، welche ich bei der zerstörenden Destillation des Katechus erhalten؛ … " (كما هو معروف، يتم تدمير حمض الكاتيشو عن طريق التقطير، بينما يتسامى جزء صغير منه على شكل إزهار بلوري، والذي لم يتم فحصه عن كثب بعد. ربما يكون هذا الحمض هو نفسه، الذي حصلت عليه عن طريق التقطير المدمر للكاتيشو؛ ...). على ص. 58، يسمي راينش المركب الجديد: "Die Eigenschaften dieser Säure sind so bestimmt، dass man sie füglich als eine eigenthümliche Säure betrachten und sie mit dem Namen Brenz-Katechusäure belegen kann." (خصائص هذا الحمض واضحة للغاية، بحيث يمكن للمرء أن يعتبره حمضًا غريبًا بشكل مبرر ويطلق عليه اسم "حمض الكاتشو المحروق".)
  6. ↑ انظر:
  7. ↑ انظر:
    • رودولف فاغنر (1852) "Ueber die Farbstoffe des Gelbholzes (Morus tinctoria.)" (حول مسألة تلوين توت داير (Morus tinctoria.)))، مجلة für praktische Chemie ، 55  : 65-76. انظر ص. 65.
    • أغسطس كيكولي (1867) "Ueber die Sulfosäuren des Phenols" (حول سلفونات الفينول) Zeitschrift für Chemie ، سلسلة جديدة، 3  : 641–646؛ انظر ص. 643.
    • جوزيف ألفريد ناكيه، مع ويليام كورتيس، مترجم وتوماس ستيفنسون، محرر، مبادئ الكيمياء، المؤسسة على النظريات الحديثة ، (لندن، إنجلترا: هنري رينشو، 1868)، ص 657. انظر أيضًا ص 720.
  8. ↑ انظر:
    • في عام 1879، أصدرت لجنة النشر في مجلة الجمعية الكيميائية تعليمات إلى مُلخصيها لـ "تمييز جميع الكحولات، أي مشتقات الهيدروكسيل من الهيدروكربونات، بالأسماء التي تنتهي بـ ol، على سبيل المثال ، quinol، catehol، ..." انظر: ألفريد هـ. ألين (20 يونيو 1879) "تسمية الأجسام العضوية"، الميكانيكي الإنجليزي وعالم العلوم ، 29 (743)  : 369.
    • ويليام ألين ميلر، محرر، عناصر الكيمياء: النظرية والعملية، الجزء الثالث: كيمياء مركبات الكربون أو الكيمياء العضوية، القسم الأول ... ، الطبعة الخامسة (لندن، إنجلترا: لونجمانز، جرين وشركاه، 1880)، ص 524.
  9. ↑ Zheng, LT; Ryu, GM; Kwon, BM; Lee, WH; Suk, K. (2008). "التأثيرات المضادة للالتهاب للكاتيكولات في خلايا الدبق الصغير المحفزة بالليبوساكاريد: تثبيط السمية العصبية للدبق الصغير". المجلة الأوروبية لعلم الأدوية . 588 (1): 106-113 . doi : 10.1016/j.ejphar.2008.04.035 . PMID 18499097 . 
  10. 1 2 إتش دي داكين، إتش تي كلارك، إي آر تايلور (1923). "الكاتيكول". التوليفات العضوية . 3 : 28. دوى : 10.15227/orgsyn.003.0028 .{{cite journal}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  11. ↑ RS Hanslick, WF Bruce, A. Mascitti (1953). "كربونات أورثو-فينيلين". Org. Synth . 33 : 74. doi : 10.15227/orgsyn.033.0074 .{{cite journal}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  12. ↑ أندرسون، برايان ف.؛ باكنغهام، ديفيد أ.؛ روبرتسون، غلين ب.؛ ويب، جون؛ موراي، كيث س.؛ كلارك، بول إي. (1976). "نماذج لبروتين إنتروشيلين ، وهو مُخلِّب لنقل الحديد في البكتيريا" . مجلة نيتشر . 262 (5570): 722-724 . Bibcode : 1976Natur.262..722A . doi : 10.1038/262722a0 . PMID 134287. S2CID 3045676 .  
  13. ↑ شفايغرت، نينا؛ زيندر، ألكسندر جيه بي ؛ إيجن، ريك آي إل (2001). "الخواص الكيميائية للكاتيكولات وآليات عملها الجزيئية السامة في الخلايا، من الكائنات الدقيقة إلى الثدييات. مراجعة موجزة". علم الأحياء الدقيقة البيئية . 3 (2): 81-91 . doi : 10.1046/j.1462-2920.2001.00176.x . PMID 11321547 . 
  14. ↑ غريفيث، دبليو بي (1993). "التطورات الحديثة في كيمياء الديوكسولين". كيمياء الفلزات الانتقالية . 18 (2): 250-256 . doi : 10.1007/BF00139966 . S2CID 93790780 . 
  15. ↑ PDB : 2ZI8 ​;Yam KC, D'Angelo I, Kalscheuer R, Zhu H, Wang JX, Snieckus V, Ly LH, Converse PJ, Jacobs WR, Strynadka N, Eltis LD (مارس 2009). "دراسات حول إنزيم ثنائي الأكسجين المُشَقِّح للحلقة تُلقي الضوء على دور استقلاب الكوليسترول في إمراضية المتفطرة السلية" . PLOS Pathog . 5 (3) e1000344. doi : 10.1371/journal.ppat.1000344 . PMC 2652662. PMID 19300498 .  
  16. ↑ بولتون، جودي ل.؛ دنلاب، تاريشا ل.؛ ديتز، بيرجيت م. (2018). "تكوين وأهداف بيولوجية لمركبات الكينونات النباتية" . علم السموم الغذائية والكيميائية . 120 : 700-707 . doi : 10.1016/j.fct.2018.07.050 . PMC 6643002. PMID 30063944. S2CID 51887182 .   
  17. ↑ بريغز، د. إي. جي. (1999). "علم الحفريات الجزيئي لأغشية الحيوانات والنباتات: الحفظ الانتقائي والتحول اللاحق للترسب" . المعاملات الفلسفية للجمعية الملكية ب: العلوم البيولوجية . 354 (1379): 7-17 . doi : 10.1098/rstb.1999.0356 . PMC 1692454 . 
  18. ↑ موسوعة الكواشف للتخليق العضوي ، 2001، doi : 10.1002/047084289X ، hdl : 10261/236866 ، ISBN 978-0-471-93623-7
  19. ^ فالبوش، كارل جورج. هامرشميت، فرانز جوزيف؛ بانتن، يوهانس؛ بيكنهاجن، فيلهلم؛ شاتكوفسكي، ديتمار؛ باور، كورت. جاربي دوروثيا. سوربورج ، هورست (2003)، “النكهات والعطور”، موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية ، دوى : 10.1002 / 14356007.a11_141 ، ISBN 978-3-527-30385-4
  20. ^ إيدير، جوزيف ماريا (يناير ١٨٨٠). "Ueber die chemische Zusammensetzung des Pyroxylins und die Formel der Cellulose" [ حول التركيب الكيميائي للبيروكسيلين وصيغة السليلوز ] . Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft [ تقارير الجمعية الكيميائية الألمانية ] (باللغة الألمانية). 13 (1): 169-186 . دوى : 10.1002/cber.18800130151 . ISSN 0365-9496 . 
  21. ^ إيدير، جوزيف ماريا (1880). Der neue Eisenoxalat-Entwickler: und dessen Vergleichung mit dem Pyrogallus-Entwickler [ مطور أكسالات الحديد الجديد: ومقارنته بمطور البيروجالول ] (باللغة الألمانية). فيينا: Verlag der Photographyischen Correspondenz: هيرمان فوجل. او سي ال سي 80152687 . {{cite book}}: CS1 maint: publisher location ( link )
  22. 1 2 ستيفن ج. أنشيل (10-09-2012). كتاب طبخ غرفة التحميض . تايلور وفرانسيس. ISBN 978-1-136-09277-0.
  23. ^ وولفجانج ، مورش (13 يناير 2025). "تانول-AB-EN.pdf" (PDF) . مورش الكيمياء الضوئية . تم الاسترجاع في 2 يناير 2026 .{{cite web}}: CS1 maint: url-status ( link )
  24. ↑ ستيفن ج. أنشيل؛ بيل تروب (1998). كتاب طبخ تطوير الأفلام . ISBN 978-0-240-80277-0.
  25. ↑ أسماء الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية المفضلة . سبتمبر 2004، الفصل 6، القسم 60-64، صفحة 38
  26. ↑ الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية، لجنة تسمية المركبات العضوية. دليل لتسمية المركبات العضوية وفقًا لتوصيات الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (توصيات 1993) R-5.5.1.1 الكحولات والفينولات.
  27. ↑ بانيكو، ر.؛ باول، و.هـ.، محرران. (1994). دليل تسمية المركبات العضوية وفقًا لتسمية الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC ) 1993. أكسفورد: بلاكويل ساينس. ISBN 978-0-632-03488-8.

تتضمن هذه المقالة نصًا من منشور أصبح الآن ملكًا عامًا : تشيشولم، هيو ، محرر (1911). " Catechu ". الموسوعة البريطانية ( الطبعة الحادية عشرة). مطبعة جامعة كامبريدج.