López Robledo Luis Enrique.
Laboratorio de Química Orgánica IV.
13/Marzo/2014
Síntesis de Paracetamo Paracetamol. l. (Acetamino (Acetaminofén) fén) Resumen.
Se efectuó la síntesis de paracetamol (acetaminofén), mediante una reacción de adición de una amina primaria (p-aminofenol) y un anhídrido (anhídrido acético), para obtener así una amida, el acetaminofén (paracetamol). Antecedentes.
Principales derivados de ácidos carboxílicos. A los compuestos que contienen el grupo carboxilo (abreviado –COOH o CO2H) se les denominan ácidos carboxílicos. El grupo carboxilo es el origen d una serie de compuestos orgánicos entre los que se encuentran los haluros de ácido (RCOCl), los anhídridos de ácido (RCOOCOR), los ésteres (RCOOR’), y las
amidas (RCONH2). Tabla 1. Principales derivados de los ácidos carboxílicos.
Clase
Fórmula general
Ácido carboxílico Cloruro de ácido Anhídrido de ácido Éster Amida Amida N-sustituida Amida N.N-disustituida
1
López Robledo Luis Enrique. Laboratorio de Química Orgánica IV. Reactividad de aminas primarias, secundarias y terciarias.
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Las aminas son derivados orgánicos del amoniaco con uno o más grupos alquilo o arilo enlazados al átomo de nitrógeno. Las aminas se clasifican como primarias (1º), secundarias (2º) o terciarias (3º), correspondiendo a uno, dos o tres grupos alquilo enlazados al nitrógeno. En una amina heterocíclica, el átomo de nitrógeno es parte de un anillo alifático o aromático. Amina
1º
2º
3º
aromática
sal de amonio
Figura 1. Aminas 1º, 2º y 3º.
La reactividad en ellas comienza con una amina (o amoníaco) y la adición de grupos para formar aminas más sustituidas, las aminas atacan a las cetonas y aldehídos. Cuando este ataque nucleofílico es seguido por la deshidratación, resulta una imina (base de Schiff). La reacción análoga de un derivado de hidracina produce una hidrazona y la reacción con hidroxilamina forma una oxima.
Esquema 1. Reactividad de aminas frente a cetonas o aldehídos.
Principales grupos acetilantes de las aminas. Un agente acilante convierte al grupo amino en una amida. La acilación del grupo amino con frecuencia se realiza para protegerlo de reacciones nucleofílicas no deseadas. Para la acilación se usa una amplia variedad de cloruros de ácido y anhídridos. El cloroformato de bencilo acila el grupo amino para formar un derivado de benciloxicarbonilo, con frecuencia usado como un grupo protector en la síntesis de péptidos. Métodos de obtención de amidas. 1) Conversión de un cloruro de ácido en una amida.
Esquema 2. Conversión de cloruro de ácido a amida.
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López Robledo Luis Enrique. Laboratorio de Química Orgánica IV. 2) Conversión de un anhídrido de ácido en una amida.
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Esquema 3. Conversión de anhídrido a amida.
3) Conversión de un éster en una amida (amonólisis de un éster)
Esquema 4. Amonólisis de un éster.
Propiedades físicas y químicas del p-aminofenol y del paracetamol. Revisar anexo 1. Usos del paracetamol.
Acción analgésica (Reductora del dolor). Impide la formación de prostaglandinas en el organismo.
Dicha sustancia, se produce en el cuerpo como respuesta a una lesión, o a ciertas enfermedades, provocando dolor.
Acción anti pirética (reductora de la fiebre). Al tener efecto inhibidor de las prostaglandinas a nivel
del centro termorregulador situado en el hipotálamo, en el cerebro.
No provoca euforia ni cambio de estado de ánimo en el paciente. En cantidades grandes, puede ser tóxico, debido a que el cuerpo lo transforma a la imina de la benzoquinona. Este metabolito altamente reactivo ocasiona un gran daño en el hígado y puede ser mortal.
Esquema 5. Oxidación del acetaminofén, formación de la imina correspondiente.
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Mecanismo de reacción.
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Resultados
Reacción efectuada.
Esquema 6. Reacción entre el p-aminofenol y anhídrido acético para la obtención de acetaminofén.
Sustancia
P-aminofenol
PM [g/mol] 109 Cantidad a 0.400 utilizar [g] Cantidad en mol 3.66x10^-3 [mol] Análisis de Resultados
Anhídrido acético
Paracetamol Teórico Experimental
102 2.1
151 0.554
2.05x10^-2
3.66x10-3
151
Se obtuvo un rendimiento experimental del 57.4% de la reacción, este rendimiento se debe a que durante el proceso de síntesis, al agregar el anhídrido acético y poner a reflujo, se producía ácido acético (gas) y si no se tenía el debido cuidado en poner la trampa de gases que neutralizaba dicho gas, se regresaba al seno de la mezcla de reacción, por lo cual, “contaminaba” la misma.
Posteriormente al terminar el tiempo de reacción, se dejó enfriar a temperatura ambiente y con hielo, se trasvaso y se hicieron lavados con agua, he aquí otro punto importante, ya que se necesitaba lavar perfectamente el producto obtenido, porque sólo así se lograba disolver el ácido acético del seno de la reacción. Esto debido a que el ácido acético es soluble en agua mientras que el acetaminofén no lo es (menor en comparación que ácido), si no era así se obtenía una ligera coloración rosada del producto. Ya para finalizar se purificó el producto obtenido mediante una cristalización simple en agua, soluble en caliente, insoluble en frío, para retirar impurezas solubles del producto. Esta metodología si no se hace con cuidado, se cabe el riesgo de perder una notoria cantidad de producto, ya que si se realiza con una gran cantidad de disolvente se aumenta la solubilidad del producto en él, debido a que se aumenta el volumen. Además, se debe realizar una precipitación correcta en frío del mismo, así como, si es posible tratar de ver si existe algún rastro del producto en las aguas madres (y de recristalización) y recuperarlo. Para la caracterización del producto obtenido se obtuvo solamente el punto de fusión, cabe mencionar que si se requiere una mejor caracterización del mismo se necesita hacer alguna técnica espectroscópica (IR, RMN-H, RMN-C), así como si se requiere saber la pureza del acetaminofén, pues se realizaría una técnica cromatográfica para reconocer los diversos componentes y pureza que están presentes en el producto obtenido. Conclusiones.
Se logró sintetizar el acetaminofén con un rendimiento del 57.4% La reacción efectuada para la obtención del acetaminofén fue el de la conversión de un anhídrido de ácido en una amida. 5
López Robledo Luis Enrique. Laboratorio de Química Orgánica IV. 13/Marzo/2014 El punto de fusión experimental obtenido del compuesto sintetizado es - ºC que se encuentra dentro del intervalo concordante con el punto de fusión teórico ( ºC). El subproducto principal de la reacción es el ácido acético proveniente del anhídrido acético. La formación del ácido acético favorece la formación del producto, pero así mismo, es el contaminante principal dentro del seno de la reacción. Referencias. http://radio.cuci.udg.mx/bch/pdf/Seguridad/FDS/4-Aminofenol.pdf http://www.insht.es/InshtWeb/Contenidos/Documentacion/FichasTecnicas/FISQ/Fichero s/1301a1400/nspn1330.pdf http://www.sinorg.uji.es/Docencia/QO/tema11QO.pdf
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