COMPOSTI AROMATICI

Il benzene (C6H6) è l’idrocarburo aromatico (o arene) più semplice. Esso è un idrocarburo fortemente insaturo scoperto nel 1825 da Michael Faraday che lo isolò dal petrolio, ma le caratteristiche chimiche vennero identificate solo nel 1850 e la struttura nel 1900.

​All'inizio venne identificato come un triene, ma a differenza di idrocarburi insaturi come gli alcheni e gli alchini (che danno facilmente reazioni di addizione) il benzene non ha lo stesso comportamento.

Sintesi

1. 1834 il chimico Eilhard Mitscherlich lo ottenne mediante distillazione di acido benzoico e della calce.

2. 1847, il chimico Charles Mansfield isolò il benzene dal catrame. Due anni dopo, ideò un metodo di produzione a scala industriale.

3. 1851 Marcellin Berthelot lo sintetizzò mediante trimerizzazione dell'acetilene (facendo scaldare l'acetilene in un tubo di vetro).

4. 1940 la quasi totalità del benzene era un sottoprodotto della produzione di carbon coke nell'industria dell'acciaio.

5. 1960 la domanda di benzene crebbe enormemente per le richieste delle fabbriche di produzione di materie plastiche, per cui fu necessario produrre il benzene anche dal petrolio. La produzione industriale è costituita da tre procedimenti chimici che concorrono in parti uguali alla produzione: il reforming catalitico, l'idrodealchilazione del toluene o lo steam cracking.

Trimerizzazione dell'acetilene

Il benzene non reagisce con il bromo, se non in presenza di FeBr3 (un acido di Lewis), e la reazione è una sostituzione, non un’addizione. ​L’attuale descrizione del benzene è basata sulla risonanza e sulla delocalizzazione degli elettroni a causa della sovrapposizione degli orbitali.

Nel diciannovesimo secolo, molti composti con proprietà simili a quelli del benzene vennero isolati da fonti naturali. Poiché questi composti hanno un caratteristico odore, molto buono all'olfatto e forte (questo trae in inganno essendo in genere molto tossici), furono chiamati composti aromatici.

1.Contiene un anello a sei termini e tre insaturazioni.

2.E’ planare.

3.Tutti i legami C—C sono uguali.

Le strutture di Kekulé soddisfano i primi due criteri ma non il terzo, perchè avere tre legami p alternati significa che il benzene dovrebbe avere tre doppi legami corti intervallati da tre legami singoli più lunghi.

Inoltre esistono anche le quattro strutture di Dewar che dal punto di vista quantomeccanico possono esistere ma sono energicamente elevate.

Sintesi strutture benzene:

La vera struttura del benzene è un ibrido di risonanza di due strutture di Lewis, con una linea tratteggiata dell’ibrido indicante la posizione dei legami p.

Nel benzene, la reale lunghezza di legame (1.39 Å) è intermedia tra il legame carbonio—carbonio singolo (1.53 Å) e il legame carbonio—carbonio doppio (1.34 Å).

​I criteri per l’aromaticità: La regola di Hückel

• ​​Aromatico: Un composto ciclico, planare, completamente coniugato con 4n + 2 elettroni p.

• Antiaromatico: Un composto ciclico, planare, completamente coniugato con 4n elettroni p.

• Non aromatico: Un composto a cui manca uno o più dei seguenti requisiti: essere ciclico, essere planare, e completamente coniugato.

Per un ciclo con pochi o molti termini rispetto al benzene anche se che soddisfa la regola di Hückel, esso si distorce nello spazio per diminuire le interazioni e quindi è un Antiaromatico. Un esempio è quindi il [10]-annulene che non è planare, i 10 elettroni p non possono delocalizzarsi su tutto l’anello e perciò non è aromatico.

Un'altro esempio è anione ciclopropenile:​

Maggiore è il numero degli anelli benzenici fusi, più alto è il il numero delle strutture di risonanza. Infatti il naftalene è un ibrido di tre strutture di risonanza mentre il benzene di due.

Usi e tossicità

Il benzene è un solvente molto usato nell'industria chimica, ma è impiegato anche per produrre:

A causa della speciale conformazione della loro struttura ad anelli, alcuni aromatici vengono trasformati nel corpo in composti estremamente tossici, chiamati epossidi, che reagiscono molto facilmente con il DNA generando mutazioni genetiche nelle cellule con il rischio di provocare tumori.

Il benzene è un liquido incolore el a sua viscosità è minore di quella dell'acqua. È estremamente solubile in solventi organici apolari, ma la sua solubilità in acqua è bassissima. L'inalazione del benzene (il quale è molto volatile) può portare al decesso dopo un'esposizione da cinque a dieci minuti a un tasso di benzene nell'aria al 2% (ovvero 20 000 ppm). La dose letale per ingestione è di circa 50÷500 mg/kg. Inoltre è classificato come cancerogeno perché è in grado di interagire con i nucleotidi del DNA provocando errori di lettura e scrittura del codice genetico. Provoca la leucemia.

Nonostante la tossicità a causa del suo uso nell'industria della gomma, della plastica, delle vernici e petrolchimica, il benzene rappresenta un contaminante ambientale molto diffuso. Inoltre viene emesso da auto diesel e a benzina in quanto è un additivo antidetonante (con obbligo di installare le marmitte catalitiche), nonostante gli effetti sulla salute in Italia i limiti sono superiori a quelli UE. Tra i composti con la tossicità più elevata troviamo l'esaclorobenzene e pentaclorofenolo che furono usati come pesticidi, insolubili in H2O, persistenti e bioaccumulabili in organismi e sedimenti​.

I bife​nili sono usati come additivi per colori da stampa plastiche isolanti nei trasformatori elettrici. Hanno un'elevata stabilità e si accumulano negli organismi e sedimenti. Persistenza dell’inquinamento, caratteristica di “estrogeni” cioè diminuiscono la fertilità nell'uomo.

​Stabilità

​Considerare i calori di idrogenazione del cicloesene, 1,3-cicloesadiene e del benzene, i quali danno tutti cicloesano se trattati con eccesso di idrogeno in presenza di catalizzatori metallici. La grande differenza dei calori di idrogenazione sperimentali e calcolati per il benzene non può essere spiegata solo sulla base della risonanza e della coniugazione.

​NOMENCLATURA

• Per denominare un anello benzenico monosostituito, si denomina il sostituente e si aggiunge la parola benzene.

• Spesso i monosostituiti hanno nomi comuni molto in uso ancora oggi

• ​Ci sono tre diversi modi di legare due gruppi a un nucleo benzenico. Per questo si usano i seguenti prefissi: orto, meta, o para per indicare la posizione relativa dei due sostituenti

• Se i due gruppi legati al nucleo benzenico sono differenti, si mettono in ordine alfabetico i nomi dei sostituenti che precedono la parola benzene.

• Se uno dei sostituenti è parte di un nome comune di un benzene monosostituito, denominare la molecola come un suo derivato. Il sostituente che caratterizza il nome del composto è collocato in posizione 1

Il gruppo benzilico, un altro sostituente comune, coniene oltre l'anello un -CH2- e quindi si differisce dal gruppo fenile

I sostituenti derivati da altri anelli aromatici sono chiamati tutti gruppi arilici

Trasposizione sigmatropica: è una reazione periciclica che consiste nella migrazione intramolecolare di un legame σ, adiacente a uno o più sistemi π, in una nuova posizione con conseguente riorganizzazione dei legami π.

REATTIVITA' DEGLI AROMATICI

La reazione caratteristica del benzene è la sostituzione elettrofila aromatica - SEA, in cui un atomo di idrogeno è sostituito da un elettrofilo. L'addizione non avviene mai a causa della seguente perdita di aromaticità dell''anello.

​Le reazioni devono essere sempre catalizzate e avvengono con un meccanismo a due stadi: addizione dell’elettrofilo E+ per formare un carbocatione stabilizzato per risonanza, seguita da deprotonazione con una base.

Il primo stadio nella sostituzione elettrofila aromatica forma un carbocatione, per il quale possono essere disegnate tre strutture di risonanza. Per aiutarsi nella collocazione della carica positiva:

Nota: Per monitorare la sostituzione di un H dall'anello si può utilizzare il deuterio (un isotopo dell'idrogeno) usando uno spettrofotometro IR. Si è scoperta così la necessità di catalizzare la reazione di sostituzione.

REAZIONI:

1. ALOGENAZIONE

2. NITRAZIONE

3. SOLFONAZIONE

4. ALCHILAZIONE DI FRIEDEL CRAFTS

5. ACILAZIONE DI FRIEDEL CRAFTS

6. REAZIONE DI COPULAZIONE - sali di diazonio

7. FUSION​E ALCALINA

8. OSSIDAZIONE

9. RIDUZIONE​

10. SINTESI BENZALDEIDE​​​

1) ALOGENAZIONE

• Il benzene reagisce con Cl2 o Br2 in presenza di un acido di Lewis come catalizzatore, come FeCl3 (o AlCl3) o FeBr3.​ E' sufficiente anche il solo ferro metallico che si ossida durante la reazione.

• Per quanto riguarda lo I2 e F2 esse sono analoghe, ma non sono utili perché I2 è troppo poco reattivo e F2 reagisce troppo violentemente.​

L’intermedio carbocationico del benzene è detto intermedio arenio, è un catione allilico ed è stabilizzato per risonanza. La sua formazione è il passaggio lento della reazione.

​2) NITRAZIONE

• Si utilizza acido nitrico HNO3 in un ambiente di acido solforico concentrato (catalizzatore).

• E' utile perché può essere ridotto (con H2 e Pd oppure con HCl e Fe) inseguito a un gruppo amminico NH2, cioè va a formare l'anilina, che è impossibile da formare con composti non aromatici.

Meccanismo di reazione:

Il nitrobenzene:

Il sostituente ha sia effetto -I e -R che rende l'anello meno reattivo. Usato come intermedio nella produzione dell'anilina, ma anche sia come solvente che come blando agente ossidante. Viene inoltre usato nella produzione di isolanti, di vernici, di lucidi da scarpe o per superfici, spesso per mascherare odori sgradevoli.

L'anilina:

L'importanza è legato alla sua versatilità come intermedio nelle sintesi chimiche industriali di prodotti quali farmaci, ausiliari e coloranti. Fu considerata come propellente per razzi, ma fu abbandonato a causa della alta T di fusione. E' prodotta per riduzione del nitrobenzene con ferro e acido cloridrico, purificandola successivamente per distillazione in corrente di vapore.

3) SOLFONAZIONE

Ad alte temperature con anidride solforica SO3 in acido solforico concentrato (sopra 90%).

Meccanismo:

4) ALCHILAZIONE DI FRIEDEL ​CRAFTS

• I reagenti sono gli alogenuri alchilici R-X in presenza di catalizzatori come, AlCl3, FeBr3

• Il metallo deve essere nello stato di ossidazione +3 e quindi è un acido di Lewis.

• Il gruppo alchilico ha un effetto +I (Induttivo) e quindi va ad attivare l'anello ad ulteriori SEA, quindi si vanno a formare altri sottoprodotti. Per diminuire ciò si utilizza un eccesso di idrocarburo aromatico rispetto alla stechiometria.

Meccanismo:

5) ACILAZIONE DI FRIEDEL CRAFTS

• Si fa reagire il benzene con alogenuri acilico derivanti dagli acidi carbossilici con AlCl3 o FeCl3 (l'alogenuro non è abbastanza elettrofilo da solo). 

• Si forma un chetone aromatico, il quale è meno reattivo del benzene (non avviene polialchilazione).

• L’acido di Lewis AlCl3 ionizza il legame carbonio-alogeno nel cloruro acilico, formando un elettrofilo costituito da un carbonio carico positivamente, chiamato ione acilio, stabilizzato per risonanza.
  Il C carico positivamente nello ione acilio reagisce con il benzene nel meccanismo a due stadi della sostituzione elettrofila aromatica.

Meccanismo:

Per convertire il gruppo chetonico in un gruppo alchilico si possono usare vari metodi di riduzione come l'idrogenazione catalitica, la riduzione di Clemmensen (amalgama Zn-Hg) o riduzione di Wolff-Kishner (idrazina con KOH) (approfondito nel capitolo su aldeidi e chetoni). 

6) REAZIONE DI COPULAZIONE

Condensazione di un sale di diazonio con un generico composto aromatico. Fu usato per produrre coloranti industriali, che venero vietati dal 1986 essendo molto tossici per la salute.

7) FUSION​E ALCALINA - ​Sostituzione nucleofila aromatica

Avvengono sul benzene in condizioni estreme di temperatura.

​8) OSSIDAZIONE

Scarsamente ossidabile e gli organismi viventi per cercare di renderlo solubile in acqua lo trasformano in intermedi molto reattivi che possono reagire con proteine e anche col DNA. Questa è la ragione dell’azione cancerogena del benzene e di molti suoi derivati non facilmente ossidabili (es: benzo-a-pirene).

​Per quanto concerne i derivati monoalchilati del benzene si ossidano regolarmente con H2CrO4 o KMnO4 e formano acido benzoico però necessitano che sia presente almeno un idrogeno sul carbonio benzilico. ​

​

​9) RIDUZIONE

Per il benzene avviene solo in condizioni drastiche cioè in presenza di idrogeno ad alta pressione (100atm) e un ​catalizzatore come Ni, Pd o Pt. E' possibile anche (per motivi economici) ridurre il prodotto dell'acilazione di Friedel Crafts per ottenere un gruppo alchilico operando in due passaggi invece che in uno.

​9') RIDUZIONE DI BIRCH DEL BENZENE A CICLOESADIENE

​La riduzione di Birch è condotta in ammoniaca con sodio metallico o, litio o potassio. Poiché l’ammoniaca commerciale contiene spesso il ferro come impurezza, è necessario distillarla. L'ammoniaca liquida è il solvente ideale per questa reazione poiché è un buon donatore di elettroni e un buon accettore di protoni, il che favorisce la formazione di un intermedio anionico stabile durante la reazione. Inoltre, aiuta a prevenire la formazione di altre reazioni collaterali indesiderate. 

Tuttavia, l'ammoniaca commerciale può contenere impurità come ferro, che possono interferire con la reazione. Per questo motivo, è necessario distillare l'ammoniaca prima dell'utilizzo. Inoltre, la reazione viene effettuata a una temperatura molto bassa, di solito a -33°C, che è la temperatura di ebollizione dell'ammoniaca.

9'') RIDUZIONE GRUPPI LEGATI ALL'ANELLO

Per esempio i chetoni formati nell’acilazione di Friedel-Crafts possono essere ridotti ad alchilbenzeni con due metodi differenti:

​1.La Clemmensen, che usa zinco e mercurio in presenza di un acido forte.

2.La riduzione di Wolff-Kishner, che usa idrazina (NH2NH2) e una base forte (KOH).

​Quindi i sostituenti all'anello si possono ridurre facilmente attraverso una reattività classica e non verranno trattati ulteriormente in questo paragrafo.

10) SINTESI BENZALDEIDE​

In natura si trova mescolata con acido cianidrico, glucosio o altri zuccheri, sotto forma di glucoside del tipo amigdalina nelle mandorle amare o nei semi dell'albicocca e delle pesche. Il suo principale utilizzo è quello di precursore per la sintesi di diversi composti organici, dai farmaci agli additivi per le plastiche.

Sintetizzata attraverso la reazione di Gatterman-Kock, con una miscela di CO, HCl, AlCl3 e un co-catalizzatore CuCl.​

Oppure con la reazione di Gatterman, con Zn(CN)2 che, con HCl, produce HCN e ZnCl2 e quindi acido cianidrico protonato.  

ALTRI DERIVATI E CON LA LORO REATTIVITA'​​​​​​

TOLUENE 

Il toluene è un composto organico aromatico che viene utilizzato come reattivo e solvente. È comunemente impiegato per sciogliere resine, grassi, oli, vernici, colle, coloranti e molti altri composti. L'esposizione al toluene può comportare rischi per la salute, essendo un solvente molto potente, può causare irritazione della pelle e delle mucose, danni al fegato e ai reni, problemi respiratori e persino danni al sistema nervoso centrale.

In aggiunta, il toluene può essere utilizzato come antidetonante nella benzina, in cui può essere contenuto fino al 5%.

Sebbene la distillazione diretta dal petrolio sia stata utilizzata in passato per la produzione di toluene oggi non è più economicamente conveniente. Attualmente si preferisce utilizzare il cracking, una tecnica che prevede la deidrociclizzazione del n-eptano:

FENOLO

Il fenolo è un composto organico aromatico che ha numerose applicazioni nell'industria e nella medicina. È un acido debole che viene utilizzato come disinfettante per le fogne e come deodorante, ma la sua principale applicazione è nella produzione della plastica.

Il fenolo viene anche utilizzato in diversi farmaci, ma è importante tenere presente che la sua tossicità è significativa, infatti, la dose letale minima per gli esseri umani è di 140 mg/kg di peso corporeo.

Anilina e fenolo reagiscono col catalizzatore

Nelle reazioni di alogenazione, l’anilina non richiede il catalizzatore AlCl 3 e quindi può reagire indisturbata con l’alogeno, anzi abbiamo visto che questa reazione è vigorosa e non controllabile. Nelle reazioni di Friedel Crafts, invece, il catalizzatore acido di Lewis è necessario per generare l’elettrofilo cationico che innesca la reazione. Poichè l’anilina è leggermente basica e ha un doppietto di non legame, reagisce con AlCl3 per dare il corrispondente sale d’ammonio che, avendo una carica positiva sull’azoto, è fortemente disattivato. Per questo motivo l’anilina non può dare le reazioni di Friedel Crafts.

​Il fenolo, meno basico dell’anilina, si lega meno fortemente all’acido di Lewis, ma questo è sufficiente a renderlo meno reattivo al punto che reagisce alla stessa velocità del benzene non sostituito. 

​SOSTITUENTI ATTIVANTI E DISATTIVANTI

Quando realizziamo la sostituzione su un derivato del benzene, il gruppo che vogliamo introdurre non si lega casualmente ad una delle cinque posizioni rimaste libere, ma, a seconda dei casi, si lega in posizione orto, meta o para rispetto al gruppo già presente.

Oltre all'orientamento il gruppo presente influenza anche la velocità della reazione:

• Più è attivante, cioè il gruppo dona e- all'anello, più la velocità della seconda sostituzione aumenta. Inoltre il gruppo può risultare anche 1000 volte più reattivo del benzene. 

• I disattivanti sottraggono e- all’anello rendendolo meno reattivo e per di più destabilizzano la carica + dell’intermedio arenio. Fino a 1000 volte meno reattivo.

Gli effetti sono osservati solo con sostituenti che hanno doppietti elettronici o legami p.

Inoltre nell’anello benzenico sono già presenti due o più sostituenti, si può prevedere dove sarà diretta la prossima sostituzione combinando i loro effetti di orientazione.

​ANELLI POLISOSTITUITI

Considerando il nitrobenzene, questo reagisce più lentamente del benzene in tutte le reazioni di sostituzione. Il gruppo NO2, attrattore di elettroni, disattiva l’anello benzenico all’attacco elettrofilo. Il prodotto meta è predominante.

1. Quando gli effetti orientanti di due gruppi vanno nella stessa direzione, il sostituente che entra è collocato nella posizione verso la quale orientano i due gruppi. 

2.   Se l’effetto orientante dei due gruppi non va nella stessa direzione, il gruppo attivante più forte “vince”.

3.   Tra due sostituenti in meta non avviene nessuna sostituzione, a causa dell’ingombro.

Questa proprietà di direzionare la reazione ci permette di ottenere, a seconda dell'ordine in cui vengono inseriti i reagenti, prodotti diversi.

APPROFONDIMENTO

Ogni volta che si brucia del materiale organico, per esempio accendendosi una sigaretta, guidando un veicolo a motore o facendo una grigliata, si sprigionano idrocarburi policiclici aromatici (IPA). Gli IPA sono presenti nell'ambiente anche come prodotti secondari indesiderati della raffinazione del petrolio. Diversi prodotti aromatici da 1 a 6 anelli hanno delle restrizioni nel loro uso in Europa, essendo presenti nelle liste delle sostanze sotto controllo da parte dell’ECHA, nell’ambito della direttiva Reach. Poiché alcuni IPA sono cancerogeni, diverse leggi impongono che la loro quantità venga ridotta al minimo tecnicamente non eliminabile che non costituisca un rischio per la salute umana. 

Tossici per uomini e animali 

A causa della speciale conformazione della loro struttura ad anelli, alcuni IPA vengono trasformati nel corpo in composti estremamente tossici, chiamati epossidi, che reagiscono molto facilmente con il DNA generando mutazioni genetiche nelle cellule con il rischio di provocare tumori. Inoltre, alcuni IPA compromettono la capacità riproduttiva o lo sviluppo del feto. Particolarmente tossico è il benzo(a)pirene, che si è dimostrato cancerogeno nell’essere umano ed è ritenuto causa di mutazioni genetiche, malformazioni fetali e disturbi dello sviluppo. La sua pericolosità deriva dal fatto che si accumula nei tessuti grassi del corpo e si concentra in particolare nel fegato.

Gli IPA, o idrocarburi policiclici aromatici, sono composti organici costituiti da due o più anelli aromatici connessi tra loro. A causa della loro elevata stabilità, sono presenti in diverse fonti naturali, come ad esempio il petrolio grezzo, e vengono prodotti durante la combustione incompleta di materiali organici, come il carbone, il legno o il tabacco.

Prodotti dai processi di combustione 

Gli IPA sono generati dalla combustione incompleta di materiale organico (per esempio carbone, olio da riscaldamento, carburante, legno, tabacco) e si diffondono nell’aria legati alle particelle di fuliggine. Gran parte degli IPA presenti nell’aria provengono da questi processi di combustione, ma le fuliggini vengono aggiunte anche alle mescole di gomma per migliorarne le proprietà elastiche o ammortizzanti. Quindi, gli IPA finiscono anche nelle impugnature degli utensili o nelle guaine dei cavi. Anche gli alimenti possono accumulare quantità non trascurabili di IPA generati da combustione, per esempio nella preparazione di prodotti cereali o di oli vegetali, nell’affumicatura e nella cottura alla griglia di carne e pesce. Gli IPA sono anche componenti naturali del carbone e del petrolio, che nel processo di raffinazione si accumulano nel bitume. I prodotti trattati con bitume e catrame, come l'asfalto, le lastre bitumate o i coloranti organici ne contengono quindi un tenore elevato. 

Negli anni 1960 erano ancora in uso colle contenenti catrame per incollare il parquet, e fino agli anni 1990 si impregnava il legno (per esempio le traversine ferroviarie o i pali) con olio di catrame per proteggerlo dagli agenti atmosferici. Gli IPA di origine fossile sono contenuti anche nei cosiddetti oli diluenti, aggiunti alle mescole di gomma utilizzate per esempio nella fabbricazione degli pneumatici per migliorarne le prestazioni. Tre vie di penetrazione nel corpo e fonti di esposizione. Gli IPA sono relativamente poco solubili in acqua e poco volatili. Pertanto tendono a non diffondersi evaporando, ma in genere finiscono nell'ambiente legati alle particelle che si liberano dai materiali con l’usura. 

L'essere umano può assumere gli IPA in tre modi: per via orale consumando alimenti, per via respiratoria inalando pulviscolo o per via cutanea venendo in contatto con materiali che li contengono. La fonte di IPA più importante è l’alimentazione quotidiana. In particolare i prodotti a base di carne o pesce affumicati o grigliati sulla fiamma, gli oli e grassi vegetali, il tè e il caffè contengono un elevato tenore di IPA. Nei Paesi dell’UE i consumatori assumono IPA soprattutto attraverso i prodotti ittici e cerealicoli; questi ultimi hanno un tenore moderato di idrocarburi policiclici aromatici, ma vengono consumati in grandi quantità. Una persona che segue un’alimentazione equilibrata assimila ogni giorno circa 235 ng di benzo(a)pirene (BaP). Chi consuma quantità particolarmente elevate di cereali e pesce può arrivare a ingerirne circa il doppio. Per contro, l'acqua che si beve genera un apporto quotidiano di circa 2 ng al giorno, del tutto irrilevante (EFSA, 2008). 

La maggior parte degli IPA inalati proviene dal fumo di tabacco. Chi fuma 20 sigarette al giorno assume in media 105 ng di benzo(a)pirene al giorno; un fumatore passivo circa 40 ng considerando un’esposizione di 5 ore (EFSA, 2008). Anche le stufe a cattivo tiraggio possono immettere IPA nell’aria dell’abitazione, come pure, anche se in minima quantità, i rivestimenti dei cavi o le vecchie colle per fissare i parquet. Gli IPA nell'aria esterna provengono principalmente dai gas di scarico delle automobili (soprattutto diesel) e in misura minore dagli impianti di riscaldamento e dall’abrasione degli pneumatici. Anche il granulato di gomma dell’erba sintetica, prodotto con pneumatici usati, può liberare quantità basse di IPA nell’aria dei centri sportivi. Le immissioni nell’aria esterna nel loro insieme determinano l’assunzione quotidiana di circa 20 ng di benzo(a)pirene al giorno per via aerea, una quantità relativamente modesta in confronto agli altri fattori (EFSA, 2008). Le quantità di IPA assorbite per via cutanea non sono ancora state stabilite, ma sono considerate basse rispetto all’esposizione per via orale. 

Identificazione e classificazione 

Gli IPA sono presenti nell’ambiente sotto forma di miscele complesse contenenti oltre un centinaio di differenti composti. A causa di questa estrema varietà in genere è possibile identificare analiticamente solo alcune molecole. Negli anni '80, l'Agenzia Federale Statunitense dell'Ambiente (EPA) ha incluso sedici Idrocarburi Policiclici Aromatici (IPA) nell'elenco dei principali inquinanti ambientali come parte del "Clean Water Act", che mira a disciplinare l'emissione di agenti inquinanti da parte delle industrie nelle acque nazionali e a definire gli standard qualitativi per le acque superficiali. In generale vengono analizzati i sedici idrocarburi policiclici aromatici dell’elenco EPA o gli otto IPA disciplinati in Europa e in Svizzera. 

A volte ci si limita a misurare solo il benzo(a)pirene (BaP) poiché si riscontra sempre in proporzioni relativamente costanti, attorno al 10 per cento, nelle miscele IPA. Perciò, dal tenore di BaP si può risalire alla concentrazione complessiva della miscela. Secondo l’EFSA però il benzo(a)pirene da solo non costituisce un valido indicatore per l’alimentazione. La misura più attendibile è la quantificazione congiunta di quattro o otto IPA. 

La IARC (International Agency for Research on Cancer) ha classificato sedici IPA come cancerogeni dimostrati, probabili o possibili per l'essere umano (IARC, 2010; tabella 1). Vi sono indizi di mutagenicità o cancerogenicità anche per altri IPA, tuttavia non sufficienti per soddisfare completamente i criteri di cancerogenicità per l’essere umano. L'Autorità europea per la sicurezza alimentare (EFSA) considera otto IPA cancerogeni per l’essere umano quando vengono assunti con gli alimenti (EFSA, 2008; tabella 1). 

Nell’allegato VI del regolamento CLP (regolamento (CE) n. 1272/2008; tabella 1) attualmente figurano otto IPA classificati come cancerogeni di categoria 1B e un IPA cancerogeno di categoria 2. Di conseguenza, conformemente all’allegato XVII del regolamento REACH (regolamento [CE] n. 1907/2006), le sostanze e i preparati contenenti questi composti devono essere contrassegnati come cancerogeni. Nel caso in cui la concentrazione di uno di questi IPA dovesse superare il valore limite, gli oggetti e prodotti che lo contengono non possono essere venduti al pubblico.

Fonte: Dipartimento federale dell'interno - DFI Ufficio federale della sanità pubblica UFSP - Federazione Svizzera - Ottobre 2020