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FACULTAD DE QUÍMICA DEPARTAMENTO DE FARMACIA
LABORATORIO DE QUÍMICA FARMACÉUTICA
GUIÓN ACADÉMICO
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PROGRAMA DE APOYO A PROYECTOS PARA LA INNOVACIÓN Y LA ENSEÑANZA
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
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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
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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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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