Diazina Las diazinas son una familia de compuestos heterocíclicos aromáticos que presentan dos nitrógenos pirimidínicos nitrógenos pirimidínicos en su estructura. Las fórmula molecular de molecular de las diazinas más simples es C4H4 N N2 y poseen nombres propios
piridazina (1,2-diazina)
pirimidina (1,3-diazina)
pirazina (1,4-diazina)
Algunos compuestos derivados de la pirimidina poseen especial importancia biológica, entre ellos, la vitamina B1 y las bases pirimidínicas bases pirimidínicas:: citosina (C), timina (T) y uracilo (U); las cuales se encuentran formando parte de los ácidos nucleicos. nucleicos. Las diazinas poseen una mayor π mayor π deficiencia (la resonancia de los electrones pi del anillo aromático genera estructuras estables con carga positiva sobre los carbonos) que lapirimidina la pirimidina..1 Esto causa una menor basicidad basicidad y reactividad frente a la SEA y una mayor reactividad frente a la SNA. SNA. Las diazinas poseen una menor estabilización por resonancia que la pirimidina y por ello su reducción ocurre en condiciones menos enérgicas.
pirazina La pirazina es un compuesto orgánico aromático heterocíclico. Su molécula presenta una simetría con grupo puntual D2h. Es un sólido de apariencia cerosa o cristalina. Presenta un fuerte olor similar al de la piridina la piridina.. Es volátil con vapor de agua.Pirazina.
Síntesis Se han reportado diversos métodos para la síntesis de la pirazina y sus derivados: Síntesis de Staedel-Rugheimer
Reportada por primera vez en 1876. El método consiste en la reacción de 2-cloroacetofenona con amoniaco para obtener la 2- aminocetona, la cual se condensa para formar la dihidropirazidina, y se forma la aromaticidad por oxidación posterior.
Síntesis de Gutknecht
Reportada por primera vez en 1879. Este método consiste en la ciclización de α-aminocetonas, producidas por reducción de isonitroso cetonas, para obtenerse las dihidropirazinas. dihidropirazinas . Éstas son posteriormente deshidrogenadas con óxido óx ido de mercurio (I) o sulfato de cobre (II), (II), e inclusive con oxígeno atmosférico:
Síntesis de Gastaldi
Reportada por primera vez en 1921. Se requiere de (4- N N -sulfonilamino)cianometil -sulfonilamino)cianometil cetonas
Pirimidina La pirimidina es un compuesto orgánico, similar al benceno al benceno,, y a la piridina la piridina pero con un anillo heterocíclico: heterocíclico: dos átomos de nitrógeno sustituyen al carbono en las posiciones 1 y 3. Es un componente de importantes productos naturales, tales como la vitaminas B1, las purinas y los productos de degradación de los ácidos nucleicos.
Derivados más importantes: es un ureido ciclico y se obtiene mediante condensación del malonato de dietilocon urea en presencia de alcoholatode sodio o de magnesio.
Ácido barbitúrico
Los barbitúricos son agentes antihepilepticos, sedantes e hipnóticos, algunos actualmente son usados en formas de sales sodicas, particularmente cuando esas drogas son formuladas mediante inyección.
Bases de pirimidas a partir de los ácidos nucleicos Se degrada en sustancias muy solubles como alanina beta y aminoisobutirato beta, precursores de acetil-CoA y succinil-CoA.
timina
uracilo
citosina
En las pirimidinas, una molécula de carbamoilfosfato en la que la glutamina es la donadora del grupo amino, se une a una molécula de ácido aspártico. El ácido orótico, producto de estas reacciones, es transferido a una molécula de fosfo-ribosil pirofosfato para dar origen alácido uridílico.
Nucleósidos y nucleótidos Las pirimidinas se hallan asociadas en su mayoría a monosacáridos de cinco carbonos ( pentosas) unidos en N1 para formar nucleósidos que, a su vez, se unen a un grupo fosfato (ácido fosfórico) para formar los nucleótidos.
Piridazina La piridazina es un compuesto orgánico con fórmula molecular C4H4 N2. Pertenece a la familia de compuestos heterocíclicos aromáticos denominados diazinas. El método estándar sintesis d anillo piridazina sobre 1,4- dicarbonilicas los componentes 1,4dicarbonilicos saturados producen dihidropiridazina que se oxida con facilidad para dar los componentes aromaticos. Una base d olor similar a la piridina, es facilmente soluble en aguay se puede obtener por reacción de la 6- hidroxi -2,3- dihidropiridazin-3-ona con oxicluro de fosforo y subsiguiente hidrogenación:
Los derivados de la piridazina tambien tienen interes en el sector de los medicamentos, en este sentido se debe mencionar la sulfonamida de acción prolongada N2-(6-metoxi-3 piridazimil)sulfanilamida(INN:sulfametoxipiridazina.
Benzodiacepinas Las benzodiacepinas son medicamentos psicotrópicos que actúan sobre el Sistema Nervioso Central. Aunque estas sustancias en clínica ejercen efectos cualitativamente semejantes, las diferencias cuantitativas importantes en sus espectros farmacodinámicos y sus propiedades farmacocinéticas han dado por resultado diversos patrones de aplicación terapéutica, como efectos sedantes e hipnóticos , ansiolíticos , anticonvulsivos , amnésicos y miorrelajantes( relajantes musculares). Son usados en medicina para la terapia de la ansiedad, insomnia y otros estados afectivos, así como las epilepsias, abstinencia alcohólica y espasmos musculares. Son también usados en ciertos procedimientos invasivos como la endoscopía o dentales cuando el paciente presenta ansiedad, o para inducir sedación y anestesia. Se usan benzodiacepinas para tratar los estados de pánico causados en las intoxicaciones por alucinógenos. Datos recientes proporcionan pruebas de que las subunidades específicas de receptor GABAA son la causa de propiedades farmacológicas específicas de las benzodiacepinas. Uso previo a la cirugía
Sedante.
Se pueden aprovechar los efectos de las benzodiazepinas antes de los procedimientos quirúrgicos, especialmente en quienes se presenten con ansiedad. Por lo general, se administran un par de horas antes de la cirugía, produciendo alivio de la ansiedad y también produciendo amnesia ayudando a olvidar la incomodidad previa a la operación. Las benzodiazepinas son usadas en pacientes con fobia dental –temor a los dentistas— en procedimientos oftalmológicos como cirugía refractiva; aunque este uso es controvertido y solo recomendado para aquellos que padecen una ansiedad severa. Para este uso es comúnmente prescrito midazolam por su fuerte acción sedante y rápida recuperación, también por su solubilidad en agua la cual reduce el dolor de la inyección. A veces también es usado diazepam o lorazepam. El lorazepam es especialmente eficaz para provocar amnesia y se lo suele usar con este fin.
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ESTRUCTURA
El termino benzodiacepina se refiere a la parte de la estructura, compuesta por un anillo benceno (A) fusionado con un anillo de diazepina de siete miembros (B). Sin embargo, como todas las benzodiacepinas importantes contienen un sustitutivo 5-aril (anillo C) y un anillo 1,4-diazepina, el término se refiere ahora a las 5-aril-1,4-benzodiazepinas.
Cada benzodiacepina específica surgirá por sustitución de radicales en diferentes posiciones. La naturaleza química de los sustitutivos en las posiciones 1 a 3 puede incluir anillos triazol o imidazol fusionados en las posiciones 1 y 2. La sustitución del anillo C con una función ceto en la posición 5 y un sustitutivo metilo en la 4 son aspectos estructurales importantes del antagonista de la benzodiacepina llamado flumazenil. La denominación de estos compuestos, suele peculiarizarse por la terminación – lam o – lan (triazolam, bentazepam, oxazolam, estazolam ) y por la terminación – pam o – pan (diazepam, lorazepam, lormetazepam, flurazepam, flunitrazepam, clonazepam ). Hay excepciones como el clorazepato dipotásico o el clordiazepóxido
Benzodiacepinas: nombres y estructuras
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CLASIFICACIÓN DE LAS BENZODIACEPINAS
Los fármacos activos al nivel del receptor de las benzodiacepinas se pueden clasificar en cuatro categorías, según su vida media, la cual varía de 2 horas, como el midazolam y el clorazepato hasta 74 horas como el flurazepam: •
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Compuestos de duración ultra-corta, con una semivida menor de 6 horas. Compuestos de duración corta, tienen una semivida menor de 12 horas y tienen pocos efectos residuales al tomarse antes de acostarse a la noche, aunque su uso regular puede conducir a insomnio de rebote y ansiedad al despertar. Compuestos intermedios, tienen una semivida entre 12 y 24 horas, pueden tener efectos residuales durante la primera mitad del día y el insomnio de rebote tiende a ser mas frecuente al descontinuar su uso. Se presentan también síntomas de abstinencia durante el día con el uso prolongado de esta clase de benzodiacepinas. Compuestos de acción larga, tienen una semivida mayor de 24 horas. Los fuertes efectos sedativos tienden a perdurar durante el día siguiente si se usan con el fin de tratar la insomnia.
Las benzodiacepinas pueden acumularse en el cuerpo. La semivida de eliminación varía grandemente entre un individuo y el otro. Los de acción corta tienen mejores resultados como hipnóticos, mientras que los de larga se prefieren por sus efectos ansiolíticos. Dado que los metabolitos activos de algunas benzodiacepinas se biotransforman con mayor lentitud que el compuesto originario, el tiempo de acción de muchas benzodiacepinas guarda pocas relaciones con la vida media del fármaco que se administró. Por ejemplo la vida media del flurazepam en el plasma es de dos o tres horas, pero la de un metabolito activo mayor (Ndesalquilflurazepam) es de 50 horas o mas. A la inversa, la velocidad de biotransformación de los agentes que se inactivan por reacción inicial es un aspecto determinante de importancia de lo que dura su acción; entre estos medicamentos están oxazepam, lorazepam, temazepam, triazolam y midazolam Las benzodiacepinas tienen propiedades sedantes, en particular cuando se administran en grandes dosis, aunque pueden causar coma, no producen ni anestesia quirúrgica ni intoxicación letal sin la presencia de otros fármacos con acciones depresivas en el SNC; de hecho, no tienen la posibilidad de causar depresión respiratoria letal o colapso cardiovascular a menos que se encuentren presentes también otros depresores del SNC.
Efectos sobre el sueño. Las benzodiacepinas se pueden usar con eficacia como hipnóticos, en conjunto con su aplicación como agentes ansiolíticos. Parecen tener solo capacidad leve para suprimir el sueño, pero manifiestan tendencia a suprimir las fases mas profundas del sueño, en especial la etapa 4 (a la vez que incrementan el tiempo total del sueño). No se ha podido aclarar la importancia de esta observación, pero se ha usado diazepam para el tratamiento de los "terrores nocturnos" que se originan durante la etapa 4 del sueño. Efectos sobre el aparato cardiovascular y respiratorio. Los efectos cardiovasculares de las benzodiacepinas son leves, lo cual alienta su aplicación frecuente en pacientes cardiacos. En una dosis intravenosa de 5 a 10 mg, el diazepam produce disminución leve de la respiración, la presión arterial y el trabajo del ventrículo izquierdo por contracción. Pueden producirse también aumento de la frecuencia cardiaca y disminución del gasto cardiaco. Los efectos son mínimos, y es poco probable que las benzodiacepinas administradas en las dosis terapéuticas ordinarias por vía oral depriman en grado importante la función cardiovascular.
Efectos sobre el tubo digestivo. Algunos gastroenterólogos consideran que las benzodiacepinas mejoran diversos trastornos gastrointestinales "relacionados con la ansiedad". Son escasas las pruebas de acciones directas de esta clase. Estos fármacos protegen en parte contra las úlceras por estrés, y el diazepam disminuye en grado notable la secreción gástrica nocturna en seres humanos. Efectos sobre el músculo estriado. El diazepam y otras benzodiacepinas se utilizan con amplitud como relajantes musculares, aunque los estudios controlados no han podido demostrar de manera sostenida una ventaja de las benzodiacepinas sobre el placebo o el ácido acetilsalicílico. Ocurre cierta relajación muscular después de la administración de la mayor parte de los depresores del SNC, y parecen pequeñas las ventajas de las benzodiacepinas cuando se administran por vía oral. Las benzodiacepinas se usan también para generar sedación y amnesia antes de los procedimientos quirúrgicos y operatorios y durante ellos. Algunas se utilizan como antiepilépticos, y otras pueden prescribirse como relajantes musculares. Tratamientos médicos
Las benzodiacepinas suprimen las convulsiones por abstinencia de etanol en el ser humano. Sin embargo, la tolerancia a estos efectos anticonvulsivos ha limitado la utilidad de las benzodiacepinas para el tratamiento de los trastornos convulsivos recurrentes en el ser humano. Aunque se han observado efectos analgésicos de las benzodiacepinas en animales de experimentación, solo es evidente una analgesia transitoria en seres humanos después de la administración intravenosa. Estos efectos pueden consistir, en realidad, en producción de amnesia. Sin embargo, está claro que estas sustancias no causan hiperalgesia, a diferencia de los barbitúricos.
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USOS TERAPÉUTICOS
Puede administrarse diazepam para tratar los síntomas de abstinencia del alcohol, y casi todas las benzodiacepinas funcionan como hipnóticos. Los usos terapéuticos de una benzodiacepina determinada dependen de su vida media y quizá no coincidan con las indicaciones del instructivo contenido en los envases. Las benzodiacepinas que resultan útiles como anticonvulsivos tienen una vida media prolongada, y se requiere que entren con rapidez en el cerebro para que sean eficaces en el tratamiento del estado epiléptico. Es conveniente una vida media breve en el caso de los hipnóticos, aunque entraña la desventaja de incremento de la proclividad al consumo excesivo y la gravedad de la abstinencia después de interrumpir la administración crónica. En cambio, los agentes que combaten la ansiedad deben tener una vida media prolongada, a pesar de la desventaja del riesgo de déficit neuropsicológicos causados por su acumulación. Características de las benzodiacepinas
Las benzodiacepinas proporcionan diferentes posibilidades en cuanto a su aplicación terapéutica. Si bien, cualitativamente, sus efectos son similares, cuantitativamente hablando existen importantes diferencias, tanto en lo que se refiere a sus espectros farmacodinámicos como en sus propiedades farmacocinéticas. Sus principales efectos son ansiolíticos, sedantes, hipnóticos, anticonvulsivos y relajantes musculares. Uso farmacológico y efectos de las benzodiacepinas
Atendiendo a estas características, se utilizan para tratar problemas de ansiedad, insomnio, abstinencia alcohólica, espasmos musculares o epilepsias. En algunos casos, cuando se trata de procedimientos invasivos que pueden provocar ansiedad en el paciente, como en el caso de las endoscopias o las intervenciones dentales, se utilizan para inducir la sedación y la anestesia. Las benzodiacepinas también suelen utilizarse para tratar los trastornos de pánico provocados por las intoxicaciones de alucinógenos. En su administración en pacientes diagnosticados con ansiedad asociada a síntomas depresivos no está clara su eficacia, al menos en cuanto a los aspectos centrales de la depresión mayor grave, siendo las reacciones más favorables cuando se trata de manifestaciones de ansiedad relativamente agudas. Por lo que refiere a los pacientes con trastornos de la personalidad su eficacia entra en conflicto con el riesgo de la dependencia que pueden producir estos fármacos. Las benzodiacepinas pueden ser de utilidad en los casos de pacientes en la Unidad de Cuidados Intensivos y que estén conectados a un aparato de respiración artificial. También en aquellos pacientes con dolor o que manifiesten una tensión elevada.
Nombres comerciales, vías de administración y aplicaciones terapéuticas de las benzodiacepinas .
sintesis de la diazepam
Polímero Los polímeros son macromoléculas (generalmente orgánicas) formadas por la unión de moléculas más pequeñas llamadas monómeros. Los polímeros no son más que unas sustancias formadas por una cantidad finita de moléculas que le confieren un alto peso molecular que es una característica representativa de esta familia de compuestos orgánicos. Posteriormente observaremos las reacciones que dan lugar a esta serie de sustancias, no dejando de lado que las reacciones que se llevan a cabo en la polimerización son aquellas que son fundamentales para la obtención de cualquier compuesto orgánico. El almidón, la celulosa, la seda y el ADN son ejemplos de polímeros naturales, entre los más comunes de estos y entre los polímeros sintéticos encontramos el nailon, el polietileno y la baquelita.
Polimerización La reacción por la cual se sintetiza un polímero a partir de sus monómeros se denomina polimerización. Según el mecanismo por el cual se produce la reacción de polimerización para dar lugar al polímero, ésta se clasifica como "polimerización por pasos" o como "polimerización en cadena". En cualquier caso, el tamaño de la cadena dependerá de parámetros como la temperatura o el tiempo de reacción, teniendo cada cadena un tamaño distinto y, por tanto, una masa molecular distinta, de ahí que se hable de masa promedio del polímero. Tipos de polimerización
Existen dos tipos fundamentales de polimerización: •
Polimerización por condensación.
En cada unión de dos monómeros se pierde una molécula pequeña, por ejemplo agua. Debido a esto, la masa molecular del polímero no es necesariamente un múltiplo exacto de la masa molecular del monómero. Los polímeros de condensación se dividen en dos grupos:
- Los Homopolímeros. Polietilenglicol Siliconas
- Los Copolímeros. Baquelitas. Poliésteres. Poliamidas.
La polimerización en etapas (condensación) necesita al menos monómeros bifuncionales. Deben de saber que los polímeros pueden ser maquinables. Ejemplo: HOOC--R1--NH2 Si reacciona consigo mismo, entonces: 2 HOOC--R1--NH2 <----> HOOC--R1--NH· + ·OC--R1--NH2 + H2O <----> HOOC--R1-NH-CO--R1--NH2 + H2O •
Polimerización por adición.
En este tipo de polimerización la masa molecular del polímero es un múltiplo exacto de la masa molecular del monómero. Suelen seguir un mecanismo en tres fases, con ruptura hemolítica:
Iniciación: CH2=CHCl + catalizador •CH2–CHCl• Propagación o crecimiento: 2 •CH2–CHCl• •CH2–CHCl–CH2–CHCl• Terminación: Los radicales libres de los extremos se unen a impurezas o bien se unen dos cadenas con un terminal neutralizado. ⇒
⇒
Polimerización del estireno para dar poliestireno n indica el grado de polimerización
Propiedades físicas de los polímeros.
Estudios de difracción de rayos X sobre muestras de polietileno comercial, muestran que este material, constituido por moléculas que pueden contener desde 1.000 hasta 150.000 grupos CH2 – CH2 presentan regiones con un cierto ordenamiento cristalino, y otras donde se evidencia un carácter amorfo: a éstas últimas se les considera defectos del cristal. En este caso las fuerzas responsables del ordenamiento cuasicristalino, son las llamadas fuerzas de van der Waals. En otros casos (nylon 66) la responsabilidad del ordenamiento recae en los enlaces de H. La temperatura tiene mucha importancia en relación al comportamiento de los polímeros. A temperaturas más bajas los polímeros se vuelven más duros y con ciertas características vítreas debido a la pérdida de movimiento relativo entre las cadenas que forman el material. La
temperatura en la cual funden las zonas cristalinas se llama temperatura de fusión (Tf) Otra temperatura importante es la de descomposición y es conveniente que sea bastante superior a Tf.
Clasificación Existen varias formas posibles de clasificar los polímeros, sin que sean excluyentes entre sí. Según su origen •
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Polímeros naturales. Existen en la naturaleza muchos polímeros y las biomoléculas que forman los seres vivos son macromoléculas poliméricas. Por ejemplo, las proteínas, los ácidos nucleicos, los polisacáridos (como la celulosa y la quitina), el hule o caucho natural, la lignina, etc. Polímeros semisintéticos. Se obtienen por transformación de polímeros naturales. Por ejemplo, la nitrocelulosa, el caucho vulcanizado, etc. Polímeros sintéticos. Muchos polímeros se obtienen industrialmente a partir de los monómeros. Por ejemplo, el nylon, el poliestireno, el Policloruro de vinilo (PVC), el polietileno, etc.
Según su mecanismo de polimerización
En 1929 Carothers propuso la siguiente clasificación: •
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Polímeros de condensación. La reacción de polimerización implica a cada paso la formación de una molécula de baja masa molecular, por ejemplo agua. Polímeros de adición. La polimerización no implica la liberación de ningún compuesto de baja masa molecular.Esta polimerización se genera cuando un "catalizador", inicia la reacción. Este catalizador separa la unión doble carbono en los monómeros, luego aquellos monómeros se unen con otros debido a los electrones libres, y así se van uniendo uno tras uno hasta que la reacción termina.
Clasificación de Flory (modificación a la de Carothers para considerar la cinética de la reacción): •
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Polímeros formados por reacción en cadena. Se requiere un iniciador para comenzar la polimerización; un ejemplo es la polimerización de alquenos (de tipo radicalario). En este caso el iniciador reacciona con una molécula de monómero, dando lugar a un radical libre, que reacciona con otro monómero y así sucesivamente. La concentración de monómero disminuye lentamente. Además de la polimerización de alquenos, incluye también polimerización donde las cadenas reactivas son iones (polimerización catiónica y aniónica). Polímeros formados por reacción por etapas. El peso molecular del polímero crece a lo largo del tiempo de manera lenta, por etapas. Ello es debido a que el monómero desaparece rápidamente, pero no da inmediatamente un polímero de peso molecular elevado, sino una distribución entre dímeros, trímeros, y en general, oligómeros; transcurrido un cierto tiempo, estos oligómeros empiezan a reaccionar entre sí, dando lugar a especies de tipo polimérico. Esta categoría incluye todos los polímeros de
condensación de Carothers y además algunos otros que no liberan moléculas pequeñas pero sí se forman gradualmente, como por ejemplo los poliuretanos. Según su composición química • •
Polímeros orgánicos. Posee en la cadena principal átomos de carbono. Polímeros orgánicos vinílicos. La cadena principal de sus moléculas está formada exclusivamente por átomos de carbono. Dentro de ellos se pueden distinguir: Poliolefinas, formados mediante la polimerización de olefinas. •
Ejemplos: polietileno y polipropileno. Polímeros estirénicos, que incluyen al estireno entre sus monómeros. •
Ejemplos: poliestireno y caucho estireno-butadieno. Polímeros vinílicos halogenados, que incluyen átomos de halógenos (cloro, flúor ...) en su composición. •
Ejemplos: PVC y PTFE. Polímeros acrílicos. Ejemplos: PMMA. •
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Polímeros orgánicos no vinílicos. Además de carbono, tienen átomos de oxígeno o nitrógeno en su cadena principal. Algunas sub-categorías de importancia: Poliésteres Poliamidas Poliuretanos • • •
Polímeros inorgánicos. Entre otros: Basados en azufre. Ejemplo: polisulfuros. Basados en silicio. Ejemplo: silicona. • •
Según sus aplicaciones
Atendiendo a sus propiedades y usos finales, los polímeros pueden clasificarse en: •
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Elastómeros. Son materiales con muy bajo módulo de elasticidad y alta extensibilidad; es decir, se deforman mucho al someterlos a un esfuerzo pero recuperan su forma inicial al eliminar el esfuerzo. En cada ciclo de extensión y contracción los elastómeros absorben energía, una propiedad denominada resiliencia. Plásticos. Son aquellos polímeros que, ante un esfuerzo suficientemente intenso, se deforman irreversiblemente, no pudiendo volver a su forma original. Hay que resaltar que el término plástico se aplica a veces incorrectamente para referirse a la totalidad de los polímeros. Fibras. Presentan alto módulo de elasticidad y baja extensibilidad, lo que permite confeccionar tejidos cuyas dimensiones permanecen estables.
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Recubrimientos. Son sustancias, normalmente líquidas, que se adhieren a la superficie de otros materiales para otorgarles alguna propiedad, por ejemplo resistencia a la abrasión. Adhesivos. Son sustancias que combinan una alta adhesión y una alta cohesión, lo que les permite unir dos o más cuerpos por contacto superficial.
Según su comportamiento al elevar su temperatura
Para clasificar polímeros, una de las formas empíricas más sencillas consiste en calentarlos por encima de cierta temperatura. Según si el material funde y fluye o por el contrario no lo hace se diferencian tres tipos de polímeros: •
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Termoplásticos, que fluyen (pasan al estado líquido) al calentarlos y se vuelven a endurecer (vuelven al estado sólido) al enfriarlos. Su estructura molecular presenta pocos (o ningún) entrecruzamientos. Ejemplos: polietileno (PE), polipropileno (PP), cloruro de polivinilo PVC. Termoestables, que no fluyen, y lo único que conseguimos al calentarlos es que se descompongan químicamente, en vez de fluir. Este comportamiento se debe a una estructura con muchos entrecruzamientos, que impiden los desplazamientos relativos de las moléculas. Elastómero, plásticos con un comportamiento elástico que pueden ser deformados fácilmente sin que se rompan sus enlaces o modifique su estructura.
La clasificación termoplásticos / termoestables es independiente de la clasificación elastómeros / plásticos / fibras. Existen plásticos que presentan un comportamiento termoplástico y otros que se comportan como termoestables. Esto constituye de hecho la principal subdivisión del grupo de los plásticos y hace que a menudo cuando se habla de "los termoestables" en realidad se haga referencia sólo a "los plásticos termoestables". Pero ello no debe hacer olvidar que los elastómeros también se dividen en termoestables (la gran mayoría) y termoplásticos (una minoría pero con aplicaciones muy interesantes).
Polímeros comunes • • • • • • •
Polietileno (PE) (HDPE o LDPE, alta, media y baja densidad) Polipropileno (PP) Poliestireno (PS) Poliuretano (PU) Policloruro de vinilo (PVC) Politereftalato de etileno (PET) Polimetilmetacrilato (PMMA
El polietileno (PE) es químicamente el polímero más simple. Se representa con su unidad repetitiva (CH2CH2)n. Es uno de los plásticos más comunes, debido a su alta producción mundial (aproximadamente 60 millones de toneladas anuales alrededor del mundo) y a su bajo precio. Es
químicamente inerte. Se obtiene de la polimerización del etileno (de fórmula química CH2=CH2 y llamado eteno por la IUPAC), del que deriva su nombre. Este polímero puede ser producido por diferentes reacciones de polimerización, como por ejemplo: Polimerización por radicales libres, polimerización aniónica, polimerización por coordinación de iones o polimerización catiónica. Cada uno de estos mecanismos de reacción produce un tipo diferente de polietileno. Es un polímero de cadena lineal no ramificada. Aunque las ramificaciones son comunes en los productos comerciales. Las cadenas de polietileno se disponen bajo la temperatura de reblandecimiento Tg en regiones amorfas y semicristalinas. El polietileno tiene un color lechoso translúcido, este color se puede modificar con tres procedimientos comunes: • • •
Añadir pigmento polvo al PE antes de su procesamiento Colorear todo el PE antes de su procesamiento Usar un concentrado de color (conocido en inglés como masterbatch), el cual representa la forma más económica y fácil de colorear un polímero.
Aditivos necesarios para el uso final son importantes, dependiendo de la función final se recomiendan por ejemplo: Antioxidantes, antiflama, antiestáticos, antibacteriales.
Aplicaciones •
PEBD: o
o o o o o o o o o o •
Bolsas de todo tipo: supermercados, boutiques, panificación, congelados, industriales, etc.; Películas para agro; Recubrimiento de acequias; Envasado automático de alimentos y productos industriales: leche, agua, plásticos. Stretch film; Base para pañales desechables; Bolsas para suero; Contenedores herméticos domésticos; Bazar; Tubos y pomos: cosméticos, medicamentos y alimentos; Tuberías para riego.
PEAD: o o o o o o o
Envases para: detergentes, lejía, aceites automotor, champú, lácteos; Bolsas para supermercados; Bazar y menaje; Cajones para pescados, gaseosas, cervezas; Envases para pintura, helados, aceites; Tambores; Tuberías para gas, telefonía, agua potable, minería, láminas de drenaje y uso sanitario;
o o o
o o
Bolsas tejidas; Guías de cadena, piezas mecánicas. También se usa para recubrir lagunas, canales, fosas de neutralización, depósitos de agua, recubrimientos interiores de depósitos, plantas de tratamiento de aguas, lagos artificiales, canalones de lámina, etc.; Biberones para bebé; Juguetes;
El polipropileno (PP)
es el polímero termoplástico, parcialmente cristalino, que se obtiene de la polimerización del propileno (o propeno). Pertenece al grupo de las poliolefinas y es utilizado en una amplia variedad de aplicaciones que incluyen empaques para alimentos, tejidos, equipo de laboratorio, componentes automotrices y películas transparentes. Tiene gran resistencia contra diversos solventes químicos, así como contra álcalis y ácidos.
El poliestireno (PS)
es un polímero termoplástico que se obtiene de la polimerización del estireno. Existen cuatro tipos principales: el PS cristal, que es transparente, rígido y quebradizo; el poliestireno de alto impacto, resistente y opaco, el poliestireno expandido, muy ligero, y el poliestireno extrusionado, similar al expandido pero más denso e impermeable. Las aplicaciones principales del PS choque y el PS cristal son la fabricación de envases mediante extrusión-termoformado, y de objetos diversos mediante moldeo por inyección. Las formas expandida y extruida se emplean principalmente como aislantes térmicos en construcción.
Aplicaciones
Las ventajas principales del poliestireno son su facilidad de uso y su costo relativamente bajo. Sus principales desventajas son su baja resistencia a la alta temperatura (se deforma a menos de 100 °C, excepto en el caso del poliestireno sindiotáctico) y su resistencia mecánica modesta. Estas ventajas y desventajas determinan las aplicaciones de los distintos tipos de poliestireno. •
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El poliestireno choque se utiliza principalmente en la fabricación de objetos mediante moldeo por inyección. Algunos ejemplos: carcasas de televisores, impresoras, puertas e interiores de frigoríficos, maquinillas de afeitar desechables, juguetes. Según las aplicaciones se le pueden añadir aditivos como por ejemplo sustancias ignífugas o colorantes. El poliestireno cristal se utiliza también en moldeo por inyección allí donde la transparencia y el bajo coste son importantes. Ejemplos: cajas de CD, perchas, cajas para huevos. Otra aplicación muy importante es en la producción de espumas rígidas, denominadas a veces "poliestireno extruido" o XPS, a no confundir con el poliestireno expandido EPS. Estas espumas XPS se utilizan por ejemplo para las bandejas de carne de los supermercados, así como en la construcción. En Europa, la mayor aplicación del poliestireno es la elaboración de envases desechables de productos lácteos mediante extrusión-termoformado. En estos casos se suele utilizar una mezcla de choque y de cristal, en proporción variable según se desee privilegiar la resistencia mecánica o la transparencia. Un mercado de especial importancia es el de los envases de productos lácteos, que aprovechan una propiedad casi exclusiva del poliestireno: su secabilidad. Es esto lo que permite separar un yogur de otro con un simple movimiento de la mano. La forma expandida ( poliestireno expandido) se utiliza como aislante térmico y acústico y es ampliamente conocido bajo diversas marcas comerciales (Poliexpan, Telgopor, Emmedue, Icopor, etc.). La forma extruida ( poliestireno extruido) se emplea como aislamiento térmico en suelos, debido a su mayor resistencia mecánica, y también como alma en paneles sandwich de fachada. Pero su uso más específico es el de aislante térmico en cubiertas invertidas, donde el aislamiento térmico se coloca encima del impermeabilizante, protegiéndolo de las inclemencias del tiempo y alargando su vida útil. Otras aplicaciones menores: indumentaria deportiva, por ejemplo, por tener la propiedad de flotar en agua, se usa en la fabricación de chalecos salvavidas y otros artículos para los deportes acuáticos; o por sus propiedades ligeras y amortiguadoras, se usa en la fabricación de cascos de ciclismo; también se utiliza como aglutinante en ciertos explosivos como el RDX y en el Napalm (por ejemplo en el MK77).
Ejemplos:
El poliuretano
(PUR) es un polímero que se obtiene mediante condensación de bases hidroxílicas combinadas con disocianatos. Los poliuretanos se clasifican en dos grupos, definidos por su estructura química, diferenciados por su comportamiento frente a la temperatura. De esta manera pueden ser de dos tipos: Poliuretanos termoestables o poliuretanos termoplásticos ( según si degradan antes de fluir o si fluyen antes de degradarse, respectivamente). 1 Los poliuretanos termoestables más habituales son espumas, muy utilizadas como aislantes térmicos y como espumas resilientes. Entre los poliuretanos termoplásticos más habituales destacan los empleados en elastómeros, adhesivos selladores de alto rendimiento,suelas de calzado, pinturas, fibras textiles, sellantes, embalajes, juntas, preservativos, componentes de automóvil, en la industria de la construcción, del mueble y múltiples aplicaciones más. Es habitual su combinación con pigmentos tales como el negro de humo y otros.Los poliuretanos rígidos se usan en la industria de la refrigeración, aislamiento, mueble, etc. Espumas flexibles
Esponja de poliuretano flexible. Los poliuretanos flexibles se emplean, sobre todo, en la fabricación de espumas blandas, de elastómeros y también de pinturas. Sus propiedades mecánicas pueden variar en gran medida por
el empleo de diferentes isocianatos o dioles como, por ejemplo, el polietilenglicol. La adición de cantidades variables de agua provoca la generación de mayor o menor cantidad de dióxido de carbono, el cual aumenta el volumen del producto en forma de burbujas, de diferente manera según el caso. A diferencia de las esponjas naturales, se suele tratar de materiales con poro algo más cerrado. Materiales sólidos
Los poliuretanos rígidos no porosos o de alta densidad (500-1200 kg/m³) son usados para elaborar componentes de automóviles, suelas de zapatos, piezas de yates, partes de monopatines o muebles y decorados mediante técnicas inyección, colada o incluso por RIM (Reaction Injection Molding). En forma de copolímero, los poliuretanos también se producen como fibras para la industrial textil, tales como el elastano o la lycra. Materiales líquidos
Algunos poliuretanos se emplean para confección de pinturas aislantes, recubrimientos ante abrasivos o recubrimientos aislantes del medio, o pegamentos o adhesivos que se comercializan en estado líquido. Poliuretano industrial
El poliuretano industrial es por lo general la mezcla de dos componentes o sistema bicomponente, el A y el B, en una proporción estequiométrica definida por el químico que diseña la fórmula. Existen además poliuretanos monocomponentes, formulados así para su facilidad. El poli(cloruro de vinilo) o PVC
es un polímero termoplástico. Se presenta como un material blanco que comienza a reblandecer alrededor de los 80 °C y se descompone sobre 140 °C. Es un polímero por adición y además una resina que resulta de la polimerización del cloruro de vinilo o cloroeteno. Tiene una muy buena resistencia eléctrica y a la llama. El átomo de cloro enlazado a cada átomo de carbono le confiere características amorfas principalmente e impiden su recristalización, la alta cohesión entre moléculas y cadena s poliméricas del PVC se deben principalmente a los momentos dipolares fuertes originados por los átomos de cloro, los cuales a su vez dan cierto impedimento estérico es decir que repelen
moléculas con igual carga, creando repulsiones electrostáticas que reducen la flexibilidad de las cadenas poliméricas, esta dificultad en la conformación estructural hace necesario la incorporación de aditivos para ser obtenido un producto final deseado. En la industria existen dos tipos: •
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Rígido: para envases, ventanas, tuberías, las cuales han reemplazado en gran medida al hierro (que se oxida más fácilmente). Flexible: cables, juguetes, calzados, pavimentos, recubrimientos, techos tensados...
El PVC se caracteriza por ser dúctil y tenaz; presenta estabilidad dimensional y resistencia ambiental. Además, es reciclable por varios métodos.
El tereftalato de polietileno, politereftalato de etileno, polietilentereftalato o polietileno tereftalato
(más conocido por sus siglas en inglés PET, polyethylene terephtalate) es un tipo de plástico muy usado en envases de bebidas y textiles. Algunas compañías manufacturan el PET y otros poliésteres bajo diferentes marcas comerciales, por ejemplo, en los Estados Unidos y el Reino Unido usan los nombres de Mylar y Melinex. Químicamente el PET es un polímero que se obtiene mediante una reacción de policondensación entre el ácido tereftálico y el etilenglicol. Pertenece al grupo de materiales sintéticos denominados poliésteres. Es un polímero termoplástico lineal, con un alto grado de cristalinidad. Como todos los termoplásticos puede ser procesado mediante extrusión, inyección, inyección y soplado, soplado de preforma y termoconformado. Para evitar el crecimiento excesivo de las esferulitas y lamelas de cristales, este material debe ser rápidamente enfriado, con esto se logra una mayor transparencia, la razón de su transparencia al enfriarse rápido consiste en que los cristales no alcanzan a desarrollarse completamente y su tamaño no interfiere («scattering» en inglés) con la trayectoria de la longitud de onda de la luz visible, de acuerdo con la teoría cuántica.
Aspectos del uso de tereftalato de polietileno
Como algunos de los aspectos que encontramos para el uso de este material, principalmente empleado en envases de productos destinados a la venta, podemos destacar: • • • • • •
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Que actúa como barrera para los gases, como el CO2, humedad y el O2 Es transparente y cristalino, aunque admite algunos colorantes Irrompible Liviano Impermeable Levemente tóxico, recientemente se ha descubierto que las botellas que se usan para embotellar zumos de frutas ácidos liberan algo de antimonio(Sb), aunque por debajo de los límites que admite la OMS (20μg/L) Inerte (al contenido) Resistencia esfuerzos permanentes y al desgaste, ya que presenta alta rigidez y dureza Alta resistencia química y buenas propiedades térmicas, posee una gran indeformabilidad al calor Totalmente reciclable Superficie barnizable Estabilidad a la intemperie Alta resistencia al plegado y baja absorción de humedad que lo hacen muy adecuado para la fabricación de fibras Pesa 20 veces menos que su contenido
El poliéster (C10H8O4)
es una categoría de elastómeros que contiene el grupo funcional éster en su cadena principal. Los poliésteres que existen en la naturaleza son conocidos desde 1830, pero el término poliéster generalmente se refiere a los poliésteres sintéticos ( plásticos), provenientes de fracciones pesadas del petróleo. El poliéster termoplástico más conocido es el PET. El PET está formado sintéticamente con etilenglicol más tereftalato de dimetilo, produciendo el polímero o poltericoletano. Como resultado del proceso de polimerización, se obtiene la fibra, que en sus inicios fue la base para la elaboración de los hilos para coser y que actualmente tiene múltiples aplicaciones, como la fabricación de botellas de plástico que anteriormente se elaboraban con PVC. Se obtiene a través de la condensación de dioles (grupo funcional dihidroxilo). Las resinas de poliéster (termoestables) son usadas también como matriz para la construcción de equipos, tuberías anticorrosivas y fabricación de pinturas. Para dar mayor resistencia mecánica suelen ir reforzadas con cortante, también llamado endurecedor o catalizador, sin purificar. El poliéster es una resina termoestable obtenida por polimerización del estireno y otros productos químicos. Se endurece a la temperatura ordinaria y es muy resistente a la humedad, a los productos químicos y a las fuerzas mecánicas. Se usa en la fabricación de fibras, recubrimientos de láminas,
