Propiedades del resorcinol

El resorcinol es conocido desde hace más de 100 años como un compuesto químico muy versátil debido a las extraordinarias propiedades que posee, siendo fundamental para el desarrollo de nuevos compuesto químicos de alto valor añadido en multitud de aplicaciones tecnológicas de gran utilidad para el ser humano (Durairaj, 2005). Entre los primeros usos, el resorcinol se convirtió en una de las materias primas más importantes en el desarrollo de diferentes tipos de resinas sintéticas con propiedades adhesivas excepcionales. Estos adhesivos derivados del resorcinol cobraron tal importancia que se llegaron a utilizar en la producción de hélices para los primeros helicópteros que se produjeron y en la fabricación de los contrachapados de los bombarderos durante la segunda guerra mundial. Entre las propiedades que poseen estas resinas fenólicas destaca la gran resistencia mecánica que les dota de un gran ciclo de

vida útil, manteniendo la capacidad de adhesión frente a la exposición de gran parte de disolventes, incluso en condiciones de alta humedad y temperatura. Esta es la razón de que estos materiales se hayan utilizado ampliamente en multitud de procesos industriales para adherir superficies de madera, papel, textiles, gomas, metales, vidrio cemento y materiales cerámicos.

En la producción de estas resinas para diferentes aplicaciones de alto valor añadido, se han utilizado hasta la fecha diferentes aldehídos como precursores en función de la aplicación. Los más frecuentemente usados han sido los aldehídos alifáticos donde están incluidos el acetaldehído, propionaldehído, butiraldehído o el más simple y más comúnmente usado: el formaldehído. En particular, este último reacciona con el resorcinol para producir resinas de resorcinol-formaldehído que poseen la gran variedad de aplicaciones industriales en el campo de la producción de adhesivos mencionadas anteriormente. Estas resinas de resorcinol-formaldehído (RF) comenzaron a cobrar aún mayor importancia tras al descubrimiento de los xerogeles poliméricos porosos producidos por el método sol-gel.

En cuanto a su naturaleza, el resorcinol es un sólido cristalino de color blanco con un sabor amargo y un olor aromático característico de los compuestos derivados del benceno. Estructuralmente, se trata de una molécula con dos grupos hidroxílicos en un anillo aromático que se encuentran en posición 1,3 o meta uno respecto del otro como se presenta en la figura 2.1.

Figura 2.1 Estructura del resorcinol.

El resorcinol es también conocido con otros nombres como resorcin, meta- dihidroxibenceno, 1,3-dihidroxibenceno, 3-hidroxifenol aunque el nombre recomendado por la IUPAC es el de 1,3-bencenodiol (Panico et al., 1992). La estructura única que posee le proporciona propiedades que le dotan de un gran valor añadido en diferentes aplicaciones. Su alta reactividad es principalmente debida a la localización que ambos grupos hidroxilo tienen uno respecto al otro en el anillo aromático. Los átomos de carbono adyacentes a estos grupos (posiciones 2, 4 y 6) son particularmente reactivos al encontrarse fuertemente activados por efecto conjugativo y efecto inductivo, mientras que el carbono de la posición 5 prácticamente no toma parte en ningún tipo de reacción.

Tiene una densidad de 1.3 g/cm3 _{y su punto de fusión se sitúa en torno a 110ºC}

tendiendo a volatilizarse y a sublimar cerca del punto de fusión. Al poseer grupos hidroxilo y dobles enlaces en el mismo carbón, el resorcinol posee tautomería ceto- enólica como muestra la figura 2.2:

disolventes orgánicos polares tanto próticos (alcoholes, ácidos carboxílicos, etc) como apróticos (cetonas, aldehídos) siendo prácticamente insoluble en disolventes apolares (benceno, cloroformo, tetracloruro de carbono). Su alta solubilidad en disolventes polares ha facilitado la síntesis en medio acuoso de una amplia gama de productos de alta demanda en el mercado y en particular para la producción de las resinas orgánicas de resorcinol formaldehido.

La reacción de resorcinol con formaldehido para producir resinas orgánicas es bien conocida desde hace más de veinte años debido a sus múltiples usos en industrias como la maderera o del plástico. Parece lógico pensar que esta reacción con el resorcinol se podría asemejar considerablemente a la de cualquier fenol debido a que la estructura es muy similar. En realidad la reactividad del resorcinol es completamente distinta y da lugar a productos completamente diferentes de los obtenidos utilizando otros fenoles. La reactividad y el mecanismo de reacción con el fenol están documentados y bien establecidos, sin embargo; la reacción del resorcinol-formaldehido no está claramente entendida y totalmente aceptada (Durairaj, 2005). La principal razón de esta diferencia es la existencia de dos grupos hidroxilo en el anillo de benceno que al estar localizados en posición 1 y 3, activan doblemente las posiciones 2, 4 y 6. Como consecuencia de esta activación, la densidad de los electrones σ y π contribuye enormemente a la sustitución electrófila de los protones en estas posiciones. La tabla 2.1 compara la velocidad de reacción del formaldehído para diferentes derivados fenólicos, entre ellos el resorcinol, suponiendo que la velocidad de reacción formaldehído fenol no sustituido tiene un valor de uno:

Derivado fenólico Velocidad de reacción relativa

Fenol 1 Para-metilfenol 0.35 Orto-metilfenol 0.26 Meta-cresol 2.88 3,5-Dimetilfenol 7.75 Resorcinol 12.2

Tabla 2.1 Velocidad de reacción del formaldehído frente a diferentes derivados

De la tabla 2.1 se puede comparar la reactividad del resorcinol con la de diferentes fenoles, siendo en el caso del fenol doce veces mayor (Pekala, 1989d). Además, se observa que la presencia de grupos metilo en posiciones orto o para en el anillo de benceno en un fenol tiende a retrasar la velocidad de reacción con el formaldehido. Por el contrario la presencia de un grupo metilo o hidroxilo en posición meta parece aumentar la reactividad del fenol. La razón por la que el resorcinol tenga una reactividad tan alta en relación a otros fenoles similares se debe a las estructuras resonantes que se forman (figura 2.3) al abstraer un protón.

Figura 2.3 Formas resonantes del anión resorcinol tras perder un protón.

Como se aprecia en la figura 2.3, los grupos hidroxilo que posee el anillo de benceno estabilizan las formas resonantes activando en gran medida las posiciones orto (2 y 6) y para (4) en la reacción con el formaldehido. El resorcinol puede experimentar todas las reacciones típicas de un fenol pero éstas se producen a mayor velocidad por la mejora en la densidad de electrones en las posiciones 2, 4 y 6. Aunque en la posición 2 la densidad de carga es mayor, es una posición estéricamente impedida debido a los sustituyentes hidroxilo del anillo, por lo que la sustitución se ve favorecida en las posiciones 4 y 6 (Varagnat, 1981). Estas propiedades estructurales, que dan lugar a la alta reactividad del resorcinol en comparación con el resto de fenoles, hacen que las condiciones de reacción necesarias para producir resinas de resorcinol formaldehido sean diferentes.