Revista –  En la portada aparece una niña afectada en el Incidente de Seveso con evidencia de Cloroacné

Esta investigación se inicia con la pregunta ¿Conoces algo de los furanos?…pensé quizás pueda revisar algún libro de química orgánica para conocer sus generalidades. Mi lectura comenzó muy bien con el primer libro luego al intentar con el segundo llegó una inevitable confusión, en especial cuando empecé a analizar lecturas con otros enfoques.

La causa primaria de la confusión es el empleo del término furano que es un anillo heterocíclico para generalizar sobre una serie de compuestos con propiedades totalmente diferente. A continuación les presento los resultados de mi lectura.

Los Policlorodibenzofuranos, genéricamente llamados furanos, son sustancias químicas no generadas de manera comercial ni de forma intencional, se consideran altamente tóxicos y potencialmente cancerígeno…¿Qué importancia tiene para nosotros una sustancia producida de forma secundaria en una variedad de procesos industriales y de combustión?.

Para entender porqué nos remontamos al año de 1976, en Italia, donde sucedió el incidente de Seveso, en este incidente se liberaron al ambiente 1-5kg de tetraclorodibenzodioxinas proveniente del sobrecalentamiento del proceso de síntesis del herbicida: ácido 1,2,5-triclorofenoxiacético. En la población afectada se pudo observar los siguientes síntomas:

  • Cloroacné
  • Disfunciones del sistema nervioso
  • Dolores en músculos y articulaciones
  • Desórdenes psicológicos

Además hubo una elevada mortandad de animales domésticos. La dioxinas son muy similares a los furanos en su estructura, propiedades físico-químicas ( las dioxinas difieren en que no poseen uno de los átomos de oxígeno del anillo central). Básicamente es un sólido cristalino de color blanco con puntos de fusión y ebullición elevados. También tiene una elevada estabilidad térmica (razón por la cual son muy difíciles de destruir en procesos de combustión). Estos compuestos se caracterizan por su lipofilia, que favorece su acumulación en los tejidos grasos del organismo de los seres vivos y lo hace soluble en la mayoría de los disolventes orgánicos.

Esta sustancia se encuentran ampliamente distribuidas en el ambiente en concentraciones muy bajas. Se generan a temperaturas por encima de los 200°C durante la combustión incompleta de compuestos clorados. También han estado presentes en el ambiente a nivel de traza debido a incendios y a la caída de relámpagos. Estas se producen como resultado de reacciones secundarias en la fabricación de compuestos aromáticos halogenados, principalmente donde se utiliza cloro.

Se ha demostrado que las dioxinas y furanos se producen en los precipitadores electrostáticos y en una gama amplia de procesos metalúrgicos en los que se alcanzan temperaturas elevadas. El uso de compuestos clorados en los procesos de fabricación de hierro y acero y el uso de metales provecientes de chatarras contaminados con aceites y plásticos que contienen cloro, propician la formación de furanos.

Los PCB’s (policlorobifenilo) y PCT’s (policloroterfenil) son sustancias con dos ciclos bencénicos y dos de cloro. Son muy poco solubles en agua y no son inflamables disponiendo de buenas propiedades dieléctricas. Para la formación de furanos es necesario que la reacción sea catalizada por la presencia de ceniza volantes y metales (Fe, Cu, Al etc.). Los PCB’s se utilizaban como refrigerante en los transformadores eléctricos y actualmente su uso está prohibido.

Dibenzofurano

Todos los congéneres de los dibenzofuranos clorados son planos, es decir todos los átomos de C, O, H y Cl se encuentran en el mismo plano. Se forman a partir de los PCBs por eliminación de los átomos X e Y pueden ser cloro los dos, o bien uno puede ser hidrógeno y el otro cloro, de manera que la molécula que se elimina en Cl2 o HCl respectivamente. La mayor parte del cloro en la molécula original de PCB está aún presente en el dibenzofurano, dando lugar a los dibenzofuranos policlorado más comúnmente denominados por PCDFs. Hay 135 congéneres de dibenzofuranos, ya que la simetría del sistema de anillos es menor para los furanos.

Casi todas las muestras comerciales de PCB están contaminadas con algo de PCDFs, si bien usualmente solo alcanza unos pocos ppm en los líquidos originales producidos. Si los PCB se calientan a elevadas temperaturas y está presente algo de oxígeno, la conversión de PCBs a PCDFs hace aumentar el nivel de contaminación varios órdenes de magnitud. La concentración de furano en fluidos refrigerantes de PCB es mayor que en los materiales vírgenes, probablemente por el calentamiento moderado que sufre durante su operación normal. La producción de furano también ocurre si se intentan quemar PCBs con llama a temperaturas no demasiado altas.

El furano

Tenemos también el “otro furano”  que hace referencia al anillo furánico básico, su química es muy diferente a los dibenzofuranos. Son compuestos heterocíclicos que contiene un anillo formado por más de un tipo de átomo. El furano es uno de los compuestos heterocíclicos más simples que tiene un heteroátomo.

En este tipo de heterocíclico generalmente se dan reacciones de sustitución electrofílica: nitración, sulfonación, halogenación, acilación de Friedel -Craft. Los calores de combustión indican estabilización por resonancia entre 22 y 28 kcal/mol: algo inferior a la energía por resonancia del benceno (36 kcal/mol), pero mucho más alta que la mayoría de los dienos cojugados.

Su temperatura de ebullición es 31°C, el furano debe tener y tiene propiedades químicas intermedias entre las de un sistema aromático altamente deslocalizado como el benceno y las de un dieno cíclico sencillo que sea también un éter de enol.

Por estas propiedades se considera al furano como aromático, pero es evidente que esta estructura no representa la de los compuestos aromáticos. El método más general de obtención de furanos sustituidos consiste en la deshidratación de una dicetona 1,4 por medio de un reactivo ácido como el H2S04 o el P2O5.

El derivado furánico más  corriente y más barato es como mucho el furano 2-carboaldehído, conocido comúnmente como furfural. La forma fácil de preparar furano es por descarbonilación (eliminación de monóxido de carbono) de furfural (furfuraldehído), que a su vez se obtiene por tratamiento de cáscaras de avena, arroz o mazorcas de maíz, con ácido clorhídrico hirviendo. En esta reacción se hidrolizan pentosanos a pentosas que se deshidratan y ciclan para formar furfural.

Al final puedo concluir categóricamente que es un error emplear el término furano de forma tan general. Agradecería si me compartieran su opinión o sustenten porque existe esta ambigüedad respecto a ambos compuestos. Respecto a la parte medioambiental, estos incidentes marcaron de forma clave la historia sobre el control de compuestos químicos que puedan ser liberados al ambiente  como las dioxinas y furanos. Espero les sea útil y les ayude a conocer un poco de estos compuestos.

Fuente:

Allinger Norman (1984) Capítulo 28: Heterociclos Aromáticos y los Compuestos Naturales que los contienen, Química Orgánica, 2da. Edición, Ed. Reverté., Barcelona: España.

Baird Colin (2001) Capítulo 6,  Química Ambiental, 2da Edición, Ed. Reverté S.A. pag 352-353, Barcelona, España

Castells Xavier Elias (2005) Tratamiento y valorización energética de residuos, Ediciones Díaz de Santos, España.

Gavilán A, Castro Díaz J Capítulo 3 Dioxinas, Furanos y Hexaclorobenceno, Las sustancias tóxicas persistentes, Secretaría del Medio Ambiente y Recursos Naturales, Instituto Nacional de Ecología, México.

Garfias Javier, Ayala Luis, Residuos peligrosos en México, Instituto Nacional de Ecología, México

Morrison R, Boyd R (1998) Capítulo 35: Compuestos Heterocílcios, Química Orgánica, 5ta Ed. Editorial: Pearson Addison Wesley., México.