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FACULTAD DE QUÍMICA DEPARTAMENTO DE FARMACIA LABORATORIO DE QUÍMICA FARMACÉUTICA GUIÓN ACADÉMICO ________________________________________________________________________________________________ PROGRAMA DE APOYO A PROYECTOS PARA LA INNOVACIÓN Y LA ENSEÑANZA PAPIME PE200711 0/12 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.

ASIGNATURA: QUÍMICA FARMACÉUTICA (noveno semestre, …depa.fquim.unam.mx/amyd//archivero/GUION_ACAD:Obtenciondeproductos... · facultad de quÍmica departamento de farmacia laboratorio

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PAPIME PE200711

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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.

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CONTENIDO

PÁGINA

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

1

2

2

2

3

4

5

6

6

7

7

7

7

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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

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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 C15 2430, 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

14/20 ó material a microescala

1

Barra de agitación 1 Parrilla de agitación con

calentamiento

1

Embudo de vidrio 1 Pipeta serológica de 1, 5 y 10mL 1 c/u

Embudo Büchner de 5 cm

de diámetro con

alargadera

1 Probeta de 25mL 1

Espátula 1 Recipiente para baño de hielo 1

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Manguera para vacío 1 Recipiente para baño maría 1

Matraz Erlenmeyer de 25

ó 50 mL

2 Tubo de ensaye 2

Matraz Kitasato de 125 ó

250 mL

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.

(1-250 watts)

Temp.

(1-250°C)

Tiempo de

rampa*

(min)

Tiempo de

reacción

(min)

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Aspirina 70 90 1 2

Ácido propionilsalicílico 70 70 2 6

Ácido butanoilsalicílico 90 90 2 8

Ácido pentanoilsalicílico 90 90 2 8

Ácido hexanoilsalicílico 90 100 2 9

Acido benzoilsalicílico 70 150 3 5

Nuevo derivado

(Verificar constantes físicas

de los reactivos)

Consultar

nota 1

Consultar

nota 1

1-4 1-10

*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

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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, 2002. 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

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VII. MANEJO DE RESIDUOS

RESIDUO PROCESO PROPORCIÓN

[D1] Residuos

ácidos acuosos

Trazas de ácidos orgánicos, ácido

clorhídrico y cloruro de sodio en agua.

2.0% de ácidos orgánicos

5.0% de ácido clorhídrico

10% de cloruro de sodio

83% de agua

[D2] Disolventes no

clorados

Purificación por recristalización con

disolventes no clorados

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

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6. Alargador de vidrio 24/40 y 14/20

13. Viales de 10 mL con tapa para Módulo de

presión IntelliVent

7. Atenuador para sistema abierto 14. Cable conector a computadora

14

1

4

2

6

5

3

8

7 100

9

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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

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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.

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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

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PAPIME PE200711

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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