Universidad Católica del Norte Facultad de Ciencias Departamento de Cs. Farmacéuticas Química Funcional farmacéutica OB
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Universidad Católica del Norte Facultad de Ciencias Departamento de Cs. Farmacéuticas Química Funcional farmacéutica
OBTENCIÓN DE 7-HIDROXI-4-METILCUMARINA POR SÍNTENSIS PECHMANN-DUISBERG Lorena Cortes Nadia Zepeda Rodríguez [email protected] 24 de Julio 2017 Profesor (a): Dr. Sandra Fuentes Ayudante: María Godoy
INTRODUCCIÓN Las cumarinas son una amplia familia de lactonas, más de 1500 identificadas en más de 800 especies de plantas, que actúan como agentes antimicrobianos y como inhibidores de germinación. Las cumarinas son compuestas que poseen en el esqueleto de un anillo bencénico unido a un solo carbono. Deriva de un fenilpropanoide al que se le adicionaron dos carbonos dela cadena propanica. Son biosontetizadas vía ruta Shikimico a partir de la fenilanalina por medio dela enzima fenilanalina amino liasa que después de una hidroxilación en el carbono 2 puede ciclarse formando una lactonas [1] Uno de los métodos para la obtención de cumarinas está basado en la reacción de Perkin la cual es una condensación tipo aldolica catalizada por bases comúnmente una sal sódica anhidra para la síntesis de cumarina se realiza mediante salicilaldehido (Fig.1).
Fig 1: Sintesis de Cumarina Otro método conocido es la síntesis de Pechmann Duisberg y consiste en calentar un fenol con un betacetoester en medio acido ,en esta síntesis, un éster cumarínico puede ser el intermediario, sin embargo se obtiene una mezcla de productos la cumarina y una cromona,. [2]
Fig.2: Sintesis de Pechmann-Duisberg Estos compuestos presentan un amplio rango de actividad biológica, podemos citar: la acción
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anticoagulante y antibacterial del dicumarol, la acción antibiótica de la novobiocina, la hepatoxicidad y carcinogenicidad de ciertas aflatoxinas, la acción estrogénica del cumestrol, la acción fotosensibilizadora de ciertas furanocumarinas, etc., se destaca además, el uso de cumarinas como saborizantes y en perfumería. La extracción de las cumarinas puede realizarse tanto sobre material seco como fresco, con disolventes de polaridades diferentes, dependiendo de los tipos de estructura, algunas son ligeramente solubles en solventes apolares y a menudo pueden cristalizar directamente en ellos por enfriamiento o concentración del disolvente [3] 1 HIPÓTESIS Al hacer reaccionar Resorcinol con Acetoacetato de etilo (utilizando HCl como catalizador) se obtendrá 7-hidroxi-4-metilcumarina, mediante la reacción de Pechmann-Duisberg. 2 OBJETIVOS
Objetivo general
Realizar la síntesis de 7-hidroxi-4-metilcumarina, mediante la reacción de Pechmann-Duisberg.
Objetivos específicos
-Preparar β -metilumbeliferona según la reacción de Pechamann-Duisberg
-Calcular el porcentaje de rendimiento del producto obtenido. - determinar el punto de fusión como criterio de pureza. -Comparar los espectros IR obtenidos en ambos pasos con sus IR teóricos.
3 MATERIALES Y MÉTODOS Materiales
Matraz Erlenmeyer 250 mL Embudo Buchner Matraz de Kitasato Papel filtro Manto calefactor Barra magnética Vasos Precipitados Vidrio reloj Varilla Olla Hielo Termómetro
Reactivos
Resorcinol Acetato de etilo HCl Etanol Carbón activado Agua fría
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Método de la obtención de 7-hidroxi-4-metilcumarina Inicialmente a un matraz Erlenmeyer de 125 mL se adiciono 1 mL de acetoacetato de etilo y se agregó 0.825 g (7.492mmol) de resorcinol. Enseguida se adicionó poco a poco con agitación constante, 2 mL de HCl concentrado. Se mantuvo la agitación por 5 min. Posteriormente, se calentó la mezcla de reacción a 30 °C durante 20 min sin dejar de agitar y luego de este tiempo se vertió la mezcla en forma de chorro fino en 25 mL de agua helada (con trozos de hielo picado), se agito constantemente, ya que de lo contrario se formaría una pasta resinosa. Se separó el sólido formado por filtración al vacío y se lavó con agua helada (no más de 20 mL). Por último se recristalizo el producto por par de disolventes (etanol/agua) junto con carbón activado y se secó al vacío. Se determinó rendimiento y punto de fusión. 4 RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Imagen 1 : papel filtro con producto obtenido Cálculos para 7-hidroxi-4-metilcumarina Acetato de etilo= 1 mL(1.021g/mL) = 1,021g 1mol Resorcinol = 1mol Acetoacetato de etilo 110.11g/mol = 130.14g/mol 0,825 g =X X= 0,975 g de Acetoacetato de etilo 1mol Resorcinol = 1mol Acetoacetato de etilo 110.11g/mol = 130.14g/mol X = 1,021 g Reactivo limitante
X= 0,864 de Resorcinol Rendimiento teórico
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1mol Resorcinol = 1mol 7-hidroxi-4metilcumarina 110.11g/mol = 176.17gr/mol 0,864g = X X= 1,382 g de 7-hidroxi-4-metilcumarina Rendimiento práctico %=masa obtenida/ rendimiento teórico *100 %= 0g/1,382g *100
%= 0 %
Porcentaje obtenido de 7-hidroxi-4-metilcumarina.
-Punto de Fusión teórico de 7-hidroxi-4-metilcumarina: 194-195 °C -Punto de fusión experimental de 7-hidroxi-4-metilcumarina: No fue sacado, ya que no había producto.
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Imagen 2. Mecanismo de reacción de Acetoacetato de etilo con Resorcinol Discusión Se llevó a cabo la síntesis de 7-hidroxi-4-metilcumarina través de la reacción Pechmann-Duisberg calentando Acetoacetato de etilo y Resorcinol en presencia de ácido clorhídrico esta reacción implica una esterificación o transesterificación, seguida de una ciclización y deshidratación. Lamentablemente no fue posible obtener una cumarina cuantificable ya que a simple vista no se observaba muestra y se apreciaba unos pequeños sólidos grises que asimilaba ser carbón activado. Nos resulta inesperado este desenlace debido a que se utilizó Resorcinol que logra ser favorable para esta reacción ya que sólo los fenoles con grupos donadores de electrones en la posición meta del grupo hidroxi sufren fácilmente la condensación de Pechman. Por lo que este resultado pudo deberse a algunas variantes en el desarrollo del procedimiento y que eran necesarias para que ocurriera debidamente la reacción como por ejemplo: el adicionar lentamente el HCl, el respetar la temperatura que en esta oportunidad fue de 32°C variando en 2°C a lo especificado y la formación de una pasta resinosa. Otra causa que también pudo haberse dado es el empleo de carbón activado el cual debe usarse en pequeñas cantidades debido a que en la superficie del carbón también logra adsorber parte del compuesto que se pretende purificar así mismo es recomendable utilizar una filtración por gravedad con un filtro de pliegue para mantener la temperatura del disolvente evitando la formación de cristales en el papel de filtro y su contaminación como resultado del enfriamiento de la solución. En relación al perfil de espectroscopia IR obtenido de 7-hidroxi-4-metilcumarina, se puede observar: señales entre los 3500 cm -1 aprox que corresponden al OH, ya que estos en general suelen encontrarse entre los 2400-3500cm-1 (Imagen 3). Por otra parte, se pueden observar señales entre 1600-1700 cm -1 aprox que pertenecen a la presencia de C=O, que se correlaciona con lo descrito en literatura es decir entre los 1673 cm -1. La señal del C=C se encuentra en 1590 cm-1, ya que por lo general estos se encuentran entre 1500-1600 cm -1. Finalmente la señal del C-O es 1270 cm-1, en la literatura se encuentra en 1270-1057 cm -1.
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Imagen 3.. Espectro IR teórico 7-hidroxi-4-metilcumarina.
Imagen 4. Espectro IR experimental 7-hidroxi-4-metilcumarina.
5.- CONCLUSIÓN En este práctico se ha desarrollado la metodología para la síntesis del compuesto 7-hicroxi-4metilcumarina según la reacción de Pechamann-Duisberg al calentar Acetoacetato de etilo y Resorcinol en presencia de ácido clorhídrico. Sin embargo no fue posible cuantificar el rendimiento de la reacción debido al desarrollo de la metodología con algunas variantes como la Temperatura, agitación entre otros que posiblemente hayan afectado la reacción. Aun así es de destacar la simplicidad del método ya que a otras metodologías utilizan ácido sulfúrico, cloruro de aluminio, pentóxido de fósforo y otros catalizadores que deben utilizarse en exceso, altas Temperaturas y reposo previo. De este modo la reacción de Pechmann-Duisberg logra ser el método más utilizado para la síntesis de cumarinas. 6.- REFERENCIAS
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