SÍNTESIS POR ETAPAS PREPARACIÓN DE ACIDO P-AMINOBENZOICO (PABA) A PARTIR DE N p-TOLUIDINA ACETIL- p Ravelo Eduardo, Gómez Nathalie Laboratorio de Síntesis Orgánica, Escuela de Química Gruo !", #ro$esor %uan &anuel 'rbina 'niversidad (ndustrial de Santander, )ucaramanga, *+ marzo de "+
RESUMEN
(nicialmente se buscaba la obtención de )enzocaína, un anest-sico local. la reacció reacción n se inició inició utiliza utilizando ndo como como sustra sustrato to la N/acet N/acetil/ il//to /tolui luidida dida00 Se com co mle lettaron aron solam olamen entte dos dos eta etaa as del del roc roces eso, o, lleg llegan ando do as asíí a la rearación del ácido /aminobenzoico0 El rendimiento rendimien to global de la reacción $ue del 1+,2+ 30
FUNDAMENTO TEÓRICO
El ácido ido 4-amino inobenzóico, tam también conocido como ácido ido pamin am inob oben enzó zóic ico o (PAB (PABA) A) es un co comp mpue uest sto o orgá orgáni nico co co con n la fórm fórmul ula a molecular de !"!#$%, caracterizado por ser un pol&o cristalino de color blan'uecino, inodoro, de sabor amargo ligeramente soluble en agua *a 'u+mica de la molécula consiste en un anillo de benceno ligado a un grupo amina un grupo carboilo
Figura 1. Estructura 1. Estructura PABA
El cid cido o p-am p-amin inob oben enzo zoic ico o o PABA PABA suel suele e se serr sint sintet etiz izad ado o por por nues nuestr tro o organismo organismo por una bacteria bacteria intestinal intestinal *os alimentos 'ue pueden fa&orecer esa producción son los cereales integrales, el ogur, las semillas de girasol, el germen el sal&ado del trigo, etc . Propiedades del ácido p-aminobenzoico •
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Auda a frenar la ca+da del cabello puede audar a e&itar o detener la aparición de canas Auda a proteger la piel de los da/os causados por la radiación ultra&ioleta
0ttp122333enbuenasmanoscom2articulos2muestraaspart5.!6% .
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El ácido p-aminobenzoico es buen aliado de la piel (para las manc0as, patas de gallo, flacidez, etc) 7nflue en la eficacia formación del ácido fólico, al estimular la formación de determinadas bacterias intestinales
Puede aumentar nuestra &italidad a 'ue aumenta el suministro de o+geno a nuestros te8idos colabora en la formación de los 0emat+es
*a s+ntesis de la )enzocaína implica cuatro etapas1
ESQUEMA1. Reacción general ara la obtención de la )enzocaína0
*a primera supone la con&ersión de la p-toluidina (un producto comercial) en #-acetil-p-toluidida esta etapa se realiza para proteger el grupo amino en el siguiente paso, la oidación del grupo metilo con permanganato de potasio, obteniéndose el ácido p-acetamidobenzoico, la etapa siguiente implica la desprotección del grupo amida mediante 0idrólisis ácida el aislamiento del ácido p-aminobenzoico (PABA)9 la etapa final consiste en la esterificación de :isc0er del PABA con etanol %
FICHAS DE SEURIDAD! 4-;E<7*AE
>"..#$
#?m A@ .-6>-> ■@olubilidad en agua1 insoluble ■;5.4>,.> g2mol fusión1 .4C-.46D ■lase de tó(")-tóico fuerte ■FG.■Punto sustancia débilmente peligrosa para el agua ■
7=$ 4-AE">#$ #?m A@ CCJ-6-. ■@olubilidad en agua1 dif+cilmente soluble ■;5.!>,.6 g2mol ■Punto de fusión5 %C>-%J%D ■
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;anual de reacti&os productos 'u+micos ;EKG GgaA Alemania
%
7=$ 4-A;7#$BE#HI7$ (PABA) !"!#$% L#M; A@ .C-.- ■@olubilidad en agua (%D)5 dif+cilmente soluble ■;5 .!,.4 g2mol ■Punto de fusión1 .6J-.6> D ■lase de tó(")4sustancias productos no inocuos ■FG.-sustancia débilmente peligrosa onse8o de prudencia1 @%% no respirar el pol&o
PROCEDIMIENTO E"PERIMENTAL# 7nicialmente se buscaba la obtención de )enzocaína, se partió la reacción utilizando como sustrato la N/acetil//toluidida preparado por otro grupo de laboratorio9 se &erificó la identidad del compuesto por espectroscopia infrarro8a se determinó su punto de fusión 'ue fue de *4/*4* 56 con descomposición 'ue corresponde con la literatura
Primera etapa En un balón de fondo redondo se depositaron 1, 7g8 9"0**mmoles: de N/ acetil//toluidida se agregaron ;,<* 7g8 9"<0"" moles: de sul$ato de magnesio 9&gSO=0&nO = : en pe'ue/as porciones9 al adicionar el permanganato de potasio se rebosó parte del sustrato por una de las bo'uillas del balón lo 'ue podr+a afectar significati&amente el rendimiento de la reacción A continuación se ele&ó la temperatura de la mezcla 0asta > D se prosiguió durante C minutos la agitación a dic0a temperatura (la disolución adoptó un color marrón) :inalmente, se a/adieron ., Nm*O de etanol, se calentó la disolución durante . minutos más se filtró en caliente a tra&és de un embudo con placa filtrante un capa de s+lica gel @e eliminó el permanganato restante con una gota de disolución de bisulfito :inalmente se enfrió la solución en un ba/o de 0ielo se a/adió ácido sulf?rico (%) 0asta p" ácido, se de8ó la solución en reposo precipitando un sólido de color blanco El producto obtenido se filtró, secó pesó para su posterior utilización @e obtu&o ",*= 7g8 del compuesto 'ue corresponde a un rendimiento en la primera etapa de la reacción del 4+,=4 39 se reitera 'ue al adicionar el 4
0ttp122333ucmes2info2'uimorga2oes'77guionpdf
permanganato de potasio se perdió parte de la mezcla de reacción al rebosarse por una de las bocas del reactor lo cual como es lógico debió afectar dic0o rendimiento @e tomo un espectro 7K para su identificación se determinó su punto de fusión 'ue fue de "4256, el cual corresponde con la literatura @egunda etapa
El ácido p-acetamidobenzoico obtenido en el paso anterior se colocó en un balón de fondo redondo de tres bocas de "4 7mL8, pro&isto de un refrigerante de reflu8o se a/adió una disolución de "l "%$, se emplearon 1,4 7mL8 9**,1+ mmol: de "l agua suficiente para 0omogenizar la solución *a mezcla se calentó a reflu8o durante minutos, finalmente se enfrió la disolución se midió el p" dando un &alor de ., precipitando un sólido cristalino de color amarillo pálido el cual se separó por filtración se secó al &acio, al filtrado se le adicionó una solución de bicarbonato de sodio al . 0asta llegar a un p" entre 4-C para obser&ar si 0ab+a formación de mas precipitado a 'ue a p" ba8os el compuesto es soluble en agua El producto 0?medo obtenido se filtró secó para su posterior análisis @e obtu&o *,* 7g8 del compuesto 'ue corresponde a un rendimiento en la segunda etapa de la reacción del ;2,<+30 El p" de la disolución se encontraba mu ba8o a estos &alores de p" el compuesto es soluble @in embargo al subir el &alor de p" no se presentó más formación de precipitado estos factores pueden afectar el rendimiento de la reacción @e tomó un espectro 7K para su identificación se determinó 'ue la sustancia se descompone cerca de los D, lo cual no corresponde con lo reportado en la literatura
MECANISMO DE LA REACCIÓN $ R%a&&i' g%%ra
C
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4
ESQUEMA 2. Reacción
general ara la obtención de )enzocaína20
E*a+a N, 1. on&ersión acetamidobenzoico
de
la
N-acetil- -toluidida
en
ácido
p-
Eu%/a 0. $btención del ácido p-acetamidobenzoico
E*a+a N, 0. on&ersión del ácido p-acetamidobenzoico en ácido paminobenzoico (PABA)
Eu%/a !. $btención del acido p-aminobenzoico (PABA)
ANLISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS 7nicialmente se &erificó por espectroscopia infrarro8a la identidad del sustrato, la N/acetil//toluidida se determinó su punto de fusión *4/ *4*56 el cual no difiere significati&amente del reportado en la literatura 9*=
@7*REK@
C
$#*EV, Kobert A*=EK$#, ;AK<7#EH, TARE=AW$, KQ7H, K ES#E6?ROS6O#(B (NARBRRO%B0 Ed A*"A;BKA Edición . ;adrid1 .>!> P >-%.6
C
•
REK7:7A7I# =E *A 7=E#<7=A= XQY;7A =E* @Q@
*a estructura mostrada en la figura %, corresponde a la #-acetil-p-toluidida, sustrato de partida de la reacción1
N/acetil//toluidida 9=/methClacetanilide: FIURA 0. Estructura del sustrato
7nformación estructural obtenida a partir del espectro infrarro8o del compuesto1 TABLA1. Deri$icación de la identidad del sustrato a trav-s del esectro (R del
comuesto0 ;QE@
;QE@
:KEQE#7A Ncm-.O
:KEQE#7A Ncm-.O
:KEQE7A =E FKQP$ AKA
KE:EKE#7A @=B@ #D J!! :KEQE#7A Ncm-.O
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J
plano
•
7=E#<7:7A7I# =E* PK$=Q<$ 7#
*a estructura mostrada en la figura , corresponde al ácido pacetamidobenzóico, producto intermedio esperado en la primera etapa de la reacción, es un pol&o fino de color blanco poco soluble en agua de punto de fusión "4256 'ue no difiere significati&amente del reportado en la literatura 9"4+/";"56:0
cido /acetamidobenzoíco FIURA !. #roducto intermedio, etaa *0
7nformación estructural obtenida a partir del espectro infrarro8o del compuesto TABLA 07dentificación del producto intermedio (Etapa.) a tra&és del espectro 7K del compuesto
:KEQE7A =E FKQP$ AKA
KE:EKE#7A @=B@ #D J.6 :KEQE#7A Ncm-.O
-%C
-%C
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J
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%CCJ .J!
%CC4 .J!%
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!J6 !. C4>
$B@EKRA7I#
:leión fuera del plano del $-"
!
del plano
*a estructura mostrada en la figura ., corresponde a la estructura del ácido /aminobenzoíco 9#B)B:, corresponde al producto intermedio esperado en la segunda etapa de la reacción9 el compuesto obtenido es un sólido cristalino de color amarillo pálido cuo punto de descomposición es cercano a los 1 56, lo cual no corresponde con la literatura 'ue reporta un punto de fusión de *2;/*2+ 569 debido posiblemente a 'ue el compuesto no se encontraba en estado puro como no se lle&ó a cabo la ?ltima sección de laboratorio por los problemas de orden p?blico 'ue se presentaron en la uni&ersidad no se pudo someter el producto obtenido en la segunda etapa a un proceso de purificación como lo es por e8emplo la recristalización El espectro infrarro8o obtenido no concuerda con el reportado en la literatura presenta bandas 'ue solapan regiones importantes del espectro 'ue dificultan su identificación9 a demás presenta bandas 'ue no aparece en el espectro 7K del PABA, es claro 'ue el producto re'uer+a ser recristalizado, someter a maor tiempo de secado &erificar de nue&o su identidad $#*Q@7$#E@ @e lle&ó a cabo la identificación del sustrato se logró completar eitosamente la primera etapa de la reacción obteniéndose el ácido pamidobenzóico con un rendimiento del 4+,=4 3, dic0o rendimiento se &io afectado por la pérdida de parte de la mezcla de reacción en la etapa .9 la identificación del compuesto por espectroscopia infrarro8a corresponde as+ como sus caracter+sticas f+sicas punto de fusión *os resultados del análisis del espectro infrarro8o punto de fusión para el compuesto obtenido en la segunda etapa , no permiten ser concluentes sobre la misma
B7B*7$FKA:YA @7*REK@
Ed A*"A;BKA Edición . ;adrid1 .>!> P >-%.6
0ttp122333ucmes2info2'uimorga2oes'77guionpdf ;anual de Keacti&os Productos 'u+micos ;EKG 0ttp122333enbuenasmanoscom2articulos2muestraaspart5.!6%
6
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