Il picene (o benzo[a]crisene) è un idrocarburo pentaciclico aromatico (IPA) avente formula molecolare C22H14. La sua molecola è costituita da cinque anelli benzenici condensati a sbalzo e pertanto appartiene alla classe dei fenaceni, come gli idrocarburi omologhi precedenti a tre anelli (fenantrene) e quattro anelli (crisene).

È un idrocarburo di origine naturale in quanto contenuto nel petrolio ed anche nella torba e da essi può essere ricavato per distillazione. Il picene grezzo così ottenuto può essere purificato per ricristallizzazione da cumene. Il picene è altresì il principale componente del minerale idrocarburico idrialite.

Il picene è usato come materiale che funge da semicondittore di tipo n per transistor a effetto di campo organici a film sottile (OTFT), in accoppiamento al PTCDI,<ref>[https://www.researchgate.net/figure/Molecular-structures-of-pentacene-picene-D-and-C12-PTCDI-A_fig1_347401855 N,N-di-n-dodecildiimmide-3,4,9,10-perilentetracarbossilica]</ref> che funge da materiale semiconduttore di tipo p.

Scoperta ed etimologia Il picene venne scoperto dal chimico tedesco O. Burg, che lo ricavò dal catrame di carbone marrone e gli diede questo nome.

Il nome picène dato all'idrocarburo viene dal'unione del termine latino pix, picis («pece» o «resina»), a causa dell'aspetto piceo del catrame da cui esso si ricava per distillazione, con il suffisso -ene, usato in generale per designare l'insaturazione in alcheni e areni.

Proprietà Come accade per gli idrocarburi aromatici in generale, che sono endotermici, e ancor più con l'aumento del numero degli anelli benzenici condensati, il picene è un composto fortemente endotermico: la sua entalpia di formazione standard è infatti ΔHƒ° = +326,3 kJ/mol. Tuttavia, come accade per i fenaceni rispetto ai corrispondenti aceni isomeri, è sensibilmente più stabile (meno endotermico) del pentacene (ΔHƒ° = +353,9 kJ/mol).

In condizioni ambiente il picene si presenta come scaglie cristalline incolori (se puro) con fluorescenza azzurra, che sono praticamente insolubili in acqua (25 μg/100 g a 27 °C). Il picene è dotato di notevole stabilità cinetica e termica: il solido (d =1,1489 g/mL, indice di rifrazione 1,8120, a 25 °C) fonde a ≈365°C e bolle a 519°C; è molto poco solubile in alcool, etere, metanolo e diclorometano. In acido solforico concentrato si scioglie dando soluzioni verdi.

Dati strutturali e confronti Il picene cristallizza nel sistema monoclino, gruppo spaziale P21 (No. 4). Le lunghezze dei legami C−C vanno da 135,8 (9) pm a 147,9 (8) pm; queste lunghezze sono intermedie tra quella del doppio legame C=C nell'etilene (133,9 pm) e quella di un legame singolo C−C nel diamante (154,4 pm). La molecola appare globalmente planare, ma con leggere deviazioni locali dalla planarità per la presenza di interazioni intramolecolari; si ritiene che queste derivino dalle interazioni tra coppie di atomi di idrogeno che nella molecola sono più vicini della somma dei loro raggi di van der Waals, come pure accade in parte nel fenantrene.

Aromaticità Il picene è un isomero strutturale del pentacene, il corrispondente acene. Entrambi sono idrocarburi benzenoidi e hanno 22 elettroni nel loro sistema π (4n + 2 elettroni, con n = 5), conformandosi così alla regola di Hückel, che però vale strettamente solo per molecole monocicliche. La molecola del picene è un ibrido di risonanza di 13 forme limite, tutte strutture di Kekulé (per confronto, nel pentacene ne sono presenti solo 8). Inoltre, come accade per i fenaceni in generale rispetto agli aceni, da calcoli teorici il picene risulta più stabilizzato e più aromatico del pentacene. Questo trova riscontro anche nel fatto che il picene ha tre sestetti di Clar contro uno solo dell'isomero pentacene.

Chimica ionica in fase gassosa Il potenziale di ionizzazione del picene, pari a 7,51 eV, segue l'andamento decrescente che si osserva nei fenaceni al crescere del numero di anelli benzenici condensati, 7,60 eV per il crisene e 7,89 eV per il fenantrene.

L'affinità protonica del picene, un indice di basicità intrinseca della molecola, pari a 851,3 kJ/mol, segue invece un andamento crescente, 840,9 kJ/mol per il crisene e 825,7 kJ/mol per il fenantrene, per cui il picene è il più basico tra questi in fase gassosa.

L'affinità elettronica, in genere molto piccola o negativa per gli idrocarburi, è qui di (0,542±0,008) eV.

Sintesi Il picene può essere ottenuto facendo reagire il naftalene con l'1,2-dibromoetano in presenza di cloruro di alluminio anidro come catalizzatore acido. Un'altra possibilità consiste nel trattamento dellα-metilnaftalene con zolfo a 300 °C, o anche nella distillazione di α-dinaftostilbene. Di rececente è stata riportata un sintesi a partire dall'1-(clorometil)naftalene per trattamento con magnesio metallico in soluzione di THF a temperatura ambiente, per dare l'1,2-bis(α-naftil)etano; questo è stato trattato con cloruro di alluminio in soluzione di solfuro di carbonio a riflusso, ottenendo così il picene.

Reattività Nel picene le posizioni più reattive verso gli elettrofili (addizioni elettrofile o sostituzioni elettrofile aromatiche) sono quelle nei carboni 5 e 6 (equivalenti ai 7 e 8), che corrispondono funzionalmente a quelle più reattive del fenantrene (9 e 10). Queste posizioni (5,6,7,8) sono attaccate dall'ozono, dando luogo a due carbossili (-COOH) in 5 e 8 e all'anidride (-CO−O−CO-) in 6 e 7.

Il picene si ossida per trattamento con anidride cromica in soluzione di acido acetico glaciale dando una miscela 3,6 : 1 di 5,6-picenchinone e 13,14-picenchinone. In condizioni più spinte di ossidazione si ha una demolizione dello scheletro carbonioso che lascia un solo anello aromatico, ottenendo l'acido ftalico come ultimo prodotto.

Del picene è noto un composto di intercalazione con il potassio avente però composizione esattamente stechiometrica, K3C22H14, del quale si conosce la struttura cristallina.

Note

Voci correlate Aceni Fenantrene Crisene Pentacene Idrocarburi policiclici aromatici

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