OBTENCIÓN DE PRODUCTOS DERIVADOS DEL ÁCIDO SALICÍLICO POR RADIACIÓN CON MICROONDAS Y QUÍMICA VERDE.

Transcripción

1 ASIGNATURA: QUÍMICA FARMACÉUTICA (noveno semestre, carrera Q.F.B.) Clave 0110 Horas de teoría: 3 Horas de prácticas: 4 Profesores: Ramírez López Elena (responsable), Hernández Luis Francisco, Bratoeff Eugene, Lira Rocha Alfonso y Romo Mancillas Antonio. TÍTULO DEL GUIÓN: OBTENCIÓN DE PRODUCTOS DERIVADOS DEL ÁCIDO SALICÍLICO POR RADIACIÓN CON MICROONDAS Y QUÍMICA VERDE. PRÓLOGO La realización de este guión académico se suma al esfuerzo realizado por los docentes de la Facultad de Química, de la UNAM y en específico del Departamento de Farmacia para contribuir a la formación de recursos humanos sensibilizados y comprometidos con su entorno ecológico, social y profesional. El objetivo general del documento es que el alumno y el docente de la asignatura experimental de Química Farmacéutica, cuenten con una guía práctica que contemple los puntos a desarrollar para que el alumno obtenga homólogos de un fármaco genérico (aspirina) por radiación con microondas y química verde comprobando los beneficios que reportan los métodos sustentables con respecto a los métodos convencionales. 0/12

2 CONTENIDO ÍNDICE I. OBJETIVOS ACADÉMICOS II. INFORMACIÓN III. ANTECEDENTES IV. DESARROLLO EXPERIMENTAL IV A. OBTENCIÓN DE DERIVADOS DEL ÁCIDO SALICÍLICO POR RADIACIÓN CON MICROONDAS IV B. OBTENCIÓN DE DERIVADOS DEL ÁCIDO SALICÍLICO POR QUÍMICA VERDE. V. REGISTRO DE DATOS VI. EVALUACIÓN VII. MANEJO DE RESIDUOS VIII. APÉNDICE VIII A. SISTEMAS DE MICROONDAS VIIIB. ACCESORIOS DE SISTEMAS VIII C. MANUAL PARA USUARIO DEL REACTOR DE MICROONDAS DISCOVER BENCHMATE, 120V/60HZ MARCA CEM PÁGINA /12

3 TÍTULO: OBTENCIÓN DE PRODUCTOS DERIVADOS DEL ÁCIDO SALICÍLICO POR RADIACIÓN CON MICROONDAS Y QUÍMICA VERDE. I. OBJETIVOS ACADÉMICOS Que el alumno obtenga un homólogo de un fármaco genérico (aspirina) por radiación con microondas y química verde comprobando los beneficios que reportan los métodos sustentables con respecto a los métodos convencionales. Que al alumno aplique los conocimientos adquiridos durante su formación académica de diferentes disciplinas como son la Química Orgánica, Química Analítica, Fisicoquímica Farmacéutica, Farmacología General y Toxicología. II. INFORMACIÓN La aspirina (ácido acetilsalicílico) destaca por la combinación de propiedades analgésicas y antipiréticas, siendo un fármaco de uso masivo debido a su efecto profiláctico en la reducción del riesgo de padecimientos cardio y cerebrovasculares. Debido a la importancia médica y comercial, el compuesto sirve como modelo de enseñanza experimental en la obtención y modificación de una sustancia genérica. Se considera que al implementar las técnicas experimentales de microondas y química verde en la enseñanza experimental de la asignatura de Química Farmacéutica se promueve el desarrollo y uso de tecnologías químicas que reduzcan o eliminen el uso y producción de sustancias dañinas al ambiente, aumentando considerable la seguridad e higiene en el laboratorio. III. ANTECEDENTES Fármaco genérico Analgésico, antipirético, cardiovascular Química verde y química sustentable Radiación por microondas 2/12

4 Reacción de esterificación Métodos de purificación de una sustancia De las sustancias a utilizar describir sus propiedades físicas, químicas, toxicidad, etc. Elaborar diagrama de flujo y proponer un diagrama de tratamiento de los residuos que se generen en la experimentación. IV. DESARROLLO EXPERIMENTAL MATERIAL ADICIONAL POR GRUPO Reactor de Microondas Discover BenchMate, 120V/60Hz marca CEM Contenedor con accesorios para reactor de microondas Maletín con computadora laptop LENOVO TNB modelo 15.6 E520 C , cargada con el software Synergy (para el control del Reactor de Microondas marca CEM desde una computadora) y cable alimentador de corriente. Aparato Fisher-Johns Lámpara de luz UV con gabinete Mortero con pistilo Papel filtro, tubos capilares, cubre objetos para punto de fusión MATERIAL (POR EQUIPO) Materiales Cantidad Materiales Cantidad Agitador de vidrio 1 Maletín con material de vidrio 1 14/20 ó material a microescala Barra de agitación 1 Parrilla de agitación con 1 calentamiento Embudo de vidrio 1 Pipeta serológica de 1, 5 y 10mL 1 c/u Embudo Büchner de 5 cm 1 Probeta de 25mL 1 de diámetro con alargadera Espátula 1 Recipiente para baño de hielo 1 3/12

5 Manguera para vacío 1 Recipiente para baño maría 1 Matraz Erlenmeyer de 25 ó 50 ml Matraz Kitasato de 125 ó 250 ml 2 Tubo de ensaye 2 1 Vaso de precipitados de 150 ml 2 Mechero con manguera 1 Vidrio de reloj 1 SUSTANCIAS Y REACTIVOS Ácido salicílico Hexano Metanol Cloruro o anhídrido del ácido correspondiente para esterificar Ácido clorhídrico concentrado Cromatofolios de aluminio con gel de sílice 60 F254 Ácido p-toluensulfónico (catalizador) Acetato de etilo Sulfato de sodio anhidro Hidróxido de sodio en lentejas Acetona Agua destilada Bicarbonato de sodio Etanol PROCEDIMIENTO IV A. Obtención de derivados del ácido salicílico por radiación con microondas En un matraz de bola de 50 ml con junta 14/20 se colocan 250 mg (1.8 mmol) de ácido salicílico y (3 mmol) de cloruro ó (5.4 mmol) de anhídrido del ácido correspondiente y la barra de agitación. En caso de que la mezcla sea sólida agregar 4 ml de acetato de etilo (nota 1). Colocar el matraz sobre el espaciador que se encuentra en el interior de la copa de reacción del horno microondas [revisar la sección de apéndice]. Conectar, a través de un alargador de vidrio, un refrigerante de agua en posición de reflujo. Para cerrar el horno se coloca el atenuador para sistema abierto y girarlo a favor de las manecillas del reloj (nota 2), [revisar la sección de apéndice]. Iniciar un nuevo método y establecer los siguientes parámetros de acuerdo a las instrucciones del profesor. Producto Poten. Temp. Tiempo de Tiempo de (1-250 watts) (1-250 C) rampa* reacción (min) (min) 4/12

6 Aspirina Ácido propionilsalicílico Ácido butanoilsalicílico Ácido pentanoilsalicílico Ácido hexanoilsalicílico Acido benzoilsalicílico Nuevo derivado (Verificar constantes físicas de los reactivos) Consultar nota 1 Consultar nota *Tiempo que requiere el proceso para llegar a las condiciones de reacción. Al término del proceso, y cuando el sistema indicó la apertura segura del sistema se gira el atenuador en contra de las manecillas del reloj y se retira el matraz de reacción. Extraer la mezcla reacción con 20 ml de acetato de etilo y transferir a un embudo de separación. Lavar la fase orgánica con 15 ml de una disolución de ácido clorhídrico al 5% v/v y posteriormente con agua. Separar la fase orgánica y secar con sulfato de sodio anhidro, posteriormente decantar y eliminar el exceso de disolvente por destilación simple. Purificar el producto por recristalización (simple o par de disolventes) y caracterizar el producto por cromatografía en capa fina (nota 3) y su punto de fusión. IV B. Obtención de derivados del ácido salicílico por química verde. Pulverizar en un mortero 4 lentejas de hidróxido de sodio y transferir a un vaso de precipitados de 150 ml. Agregar 250 mg (1.8 mmol) de ácido salicílico y agitar vigorosamente con una varilla de vidrio por 10 minutos. Adicionar (3 mmol) de cloruro ó fenólico del ácido salicílico. Agitar vigorosamente la mezcla de reacción con una varilla de vidrio por 10 minutos. Al término de la reacción, agregar 60 ml de agua y acidular gota a gota con ácido clorhídrico concentrado (nota 4). Filtrar sólido formado y lavar con agua. Purificar por recristalización (simple o par de disolventes). Si no se forma el precipitado, entonces agregar a la mezcla 20 ml de acetato de etilo y transferir la mezcla a un embudo de separación. Lavar la fase orgánica (2 veces) con 15 ml de una disolución de ácido clorhídrico al 5% v/v y posteriormente con agua. Separar la fase orgánica y secar 5/12

7 con sulfato de sodio anhidro, posteriormente decantar y eliminar el exceso de disolvente por destilación simple. Purificar el producto por recristalización (simple o par de disolventes) y caracterizar por cromatografía en capa fina (nota 3) y su punto de fusión. Nota 1: Para cambiar el disolvente se recomienda consultar la tabla de Constantes dieléctricas de los disolventes más comunes, Hayes B., Microwave Synthesis: Chemistry at the speed of light, North Caroline, USA: CEM Publishing, El documento se encuentra en el laboratorio. Nota 2: En caso de que el atenuador no está bien colocado el sistema enviará un mensaje de PUERTA ABIERTA por lo que no iniciará el proceso hasta que no se corrija el error. Nota 3: El seguimiento de la reacción se lleva a cabo por cromatografía en capa fina utilizando como eluyente una mezcla de Hexano-Acetato de etilo (6:4) ó una mezcla de Tolueno-THF-Ácido acético (9:0.8:0.2). Se utilizó como revelador una lámpara de luz ultravioleta. Nota 4: La formación de un precipitado dependerá de la naturaleza del anhídrido ó el ácido del que provenga. V. REGISTRO DE DATOS Elaborar las tablas y gráficas con los datos generados (rendimiento obtenido, punto de fusión, frente de referencia en cromatografía en capa fina, etc.). VI. EVALUACIÓN Exposición del trabajo de investigación y la entrega del informe escrito de acuerdo a las indicaciones del profesor. Se sugiere el siguiente orden para elaborar el informe: Título del trabajo Autores Objetivos Introducción Materiales y métodos Resultados y discusión Conclusiones Referencias 6/12

8 VII. MANEJO DE RESIDUOS [D1] [D2] RESIDUO PROCESO PROPORCIÓN Residuos ácidos acuosos Disolventes no clorados Trazas de ácidos orgánicos, ácido clorhídrico y cloruro de sodio en agua. Purificación por recristalización con disolventes no clorados 2.0% de ácidos orgánicos 5.0% de ácido clorhídrico 10% de cloruro de sodio 83% de agua Mezclas VIII. APÉNDICE VIII A. SISTEMAS DE MICROONDAS Sistema abierto (open vessel) Módulo de presión IntelliVent Posición correcta del espaciador en la copa de reacción VIII B. ACCESORIOS DE SISTEMAS 1. Cable de corriente 8. Manómetro 2. Varilla 9. Dos tuercas adaptadoras para manguera de aire 3. Copa de reacción 10. Manguera para aire ¼ in de diámetro 4. Pinzas de tres dedos 11. Atenuador para sistema para Módulo de presión IntelliVent 5. Espaciador de teflón 12. Módulo de presión IntelliVent 7/12

9 6. Alargador de vidrio 24/40 y 14/ Viales de 10 ml con tapa para Módulo de presión IntelliVent 7. Atenuador para sistema abierto 14. Cable conector a computadora /12

10 Manual para usuario del Reactor de Microondas Discover BenchMate, 120V/60Hz marca CEM 1. Encender el reactor de microondas 2. Encender la computadora (solicitar al profesor la clave de usuario) 3. Seleccionar el icono Synergy.exe 4. En el cuadro de diálogo de CEM, seleccionar OK 5.Seleccionar New Method 9/12

11 6. Seleccionar Dynamic 7. Escribir el nombre del experimento y las condiciones de reacción. Seleccionar OK y después play. En caso de que el atenuador no esté colocado correctamente el sistema enviará el mensaje Door is open Seleccionar aceptar, cerrar correctamente el atenuador y Oprimir de nuevo play. 8. Para modificar las condiciones del ensayo ya iniciado, se selecciona el parámetro y se le modifica el valor. Por ejemplo, el tiempo. 10/12

12 9. Al terminar el proceso. El sistema indica el tiempo que falta para abrir el atenuador de manera segura. 10. Al final los registros de trabajo quedan grabados en el archivo DATA 11/12

13 Para utilizar el sistema Módulo de presión IntelliVent Se repiten los pasos 1-4 4p. Deseleccionar la opción open vessel y repetir los pasos 5-10 Como se comentó en el punto 7. En caso de que el atenuador no esté colocado correctamente el sistema enviará el mensaje Door is open seleccionar aceptar, cerrar correctamente el atenuador y oprimir de nuevo play. En caso de que el Módulo de presión IntelliVent no esté bien colocado el sistema enviará el mensaje. Seleccionar OK y oprimir de nuevo play 12/12