PRACTICA No.8“OBTENCIÓN DE SULFANILAMIDA”

OBJETIVOS

a) Efectuar la síntesis de intermediarios necesarios en la industria farmacéutica.b) Adiestrarse en el manejo de reactivos irritantes como el ácido clorosulfónico.c) Conocer una forma de tratamiento de vapores ácidos generados en la reacción.d) Conocer la forma de desechar los residuos generados

INTRODUCCION

Métodos de síntesis de sulfonamidas y utilidad farmacológica.Las sulfonamidas representan el genérico de la sulfanilamida. Estos fármacos contienen un grupo sulfuro unido a un anillo de benceno y grupos NH2 que le confieren a la molécula la actividad antibacteriana.

La estructura quimica de las principales sulfonamidas se encuentran resumidas en el esquema que encontrará a continuación:

Mecanismo de Acción

Las sulfonamidas tienen un efecto bacteriostático. Estos fármacos son análogos del ácido paraaminobenzóico (PABA) y por lo tanto actúan como antagonistas competitivos de éste, que es necesario para la síntesis del acido fólico bacteriano. Las sulfonamidas también inhiben la dihidroteroato sintetasa que es necesaria para la incorporación del PABA al ácido dihidroteróico que es el precursor del ácido fólico. A diferencia de las células eucarióticas de los mamíferos (que toman el ácido fólico previamente sintetizado), las bacterias tienen que sintetizar su propio ácido fólico. Por esta razón las bacterias son mas sensibles a la acción de las sulfonamidas que el huésped.

Sinergismo de las Sulfonamidas

El trimetoprim es un inhibidor competitivo de la dihidrofolato reductasa que es una enzima necesaria para el paso de dihidrofolato a tetrahidrofolato que es el cofactor necesario para la síntesis de DNA. Al actuar sobre la misma vía del metabolismo del ácido fólico, el trimetoprim presenta acción sinérgica con las sulfonamidas.

Farmacocinética Presentan buena absorción por vía oral (entre 70 a 100%). Las concentraciones pico en plasma se obtienen entre 2 y 6 horas. Se unen en diferente grado a las proteínas plasmáticas, especialmente a la albúmina. Se distribuyen por el agua corporal total y todos los tejidos del cuerpo. Penetran los espacios pleural, peritoneal, sinovial y ocular presentando concentraciones de la droga cercanas a las séricas. La sulfadiazina y el sulfisoxazol penetran el líquido cefalorraquídeo. Las sulfonamidas atraviesan la placenta y pasan a la circulación fetal. Sufren metabolismo principalmente hepático, produciendo metabolitos no activos pero que sí poseen toxicidad. Son eliminadas principalmente por el riñón ya sea sin ser metabolizadas o como metabolitos inactivos.

Pequeñas cantidades son eliminadas por las heces y bilis.

Resistencia Bacteriana La resistencia bacteriana se presenta por mutación espontánea o transferencia de la misma a través de plásmidos. Se plantean 4 mecanismos para ella: Mutación de la dihidroteroato sintetasa. La creación de una vía metabólica alterna para la síntesis del ácido fólico. Aumento en la capacidad de inactivar o destruir la droga. Producción de un antagonista de la droga.

Espectro Antibacteriano Las Sulfonamidas son activas contra: el Estreptococo Piógenes, Neumococo, Hemophilus Influenzae, Hemophilus Ducrei, Clamidia Trachomatis, Nocardia, Actinomyces, Calymmatobacterium Granulomatis, Toxoplasma y Plasmodium.

Muchas cepas de E.Coli son resistentes a las sulfonamidas. Los enterococos, la P.Aeruginosa y los anaerobios son resitentes.

Clasificación Las sulfonamidas pueden ser clasificadas en grupos dependiendo de la rapidez con la que son absorbidas y eliminadas. Esta clasificación se encuentra resumida en la siguiente tabla Categoría Fármacos Farmacocinética Usos

Agentes que se absorben y se eliminan rápidamente

1. Sulfisoxazol (t1/2: 5 a 6 horas)

2. Sulfametoxazol (t1/2: 11 horas)

3. Sulfadiazina (t1/2: 10 horas)

Se absorben bien por vía oral y tienen buena actividad antibacteriana

Se elimina principalmente por vía renal (el sulfametoxazol mas lento y se puede dar cada 12 horas)

Se unen ampliamente a proteínas plasmáticas.

El Sulfisoxazol y el Sulfametoxazol para infecciones urinarias por cepas no resistentes de patógenos urinarios (no es de primera elección).

Los dos se pueden usar en uretritis por Clamidia Trachomatis

La terapia combinada de pirimetamina y sulfadiazina es el tratamiento de elección para la toxoplasmosis

Sulfonamidas activas en

el TGI (pobremente absorbidas)

1. Sulfazalacina

Prácticamente no se absorbe por vía oral.

Es desdoblada por las bacterias intestinales a sulfapiridina que se absorbe y es eliminada por vía renal

Ese compuesto produce los efectos tóxicos de la droga

Tiene otro metabolito (aminosalicilato) que alcanza altas concentraciones en las heces

El aminosalicilato posee la actividad farmacológica en el tratamiento de los pacientes con Enfermedad Inflamatoria Intestinal.

Es una de las drogas de primera elección en los pacientes con Enfermedad de Crohn y Colitis Ulcerativa.

Agentes que se absorben y se eliminan lentamente

1. Sulfadoxina

Vida media larga de aproximadamente 7 a 9 días

En combinación con pirimetamina se usa para profilaxis y tratamiento de infección por Plasmodium Falciparum (malaria) resistente a cloroquina.

Sulfonamidas de Uso Tópico

1. Sulfacetamida

2. Sulfadiazina-Plata

La Sulfacetamida penentra bien los líquidos oculares, logrando altas concentraciones en humor acuoso

La Sulfadiazina-Plata es para uso tópico y presenta un gran espectro de actividad contra bacterias y hongos

La Sulfacetamida see utiliza en el manejo de infecciones oculares

La Sulfadiazina-Plata una de las drogas de elección en quemaduras para evitar las infecciones.

Toxicidad e Interacciones Ocurren en aproximadamente el 5% de los tratados. Los más significativos son los siguientes:

Tracto Urinario: Las sulfonamidas pueden producir cristaluria por ser poco solubles en la orina. Para evitar esto, se recomienda mantener bien hidratados a los pacientes que las vienen tomando para lograr volúmenes urinarios altos. También se puede alcalinizar la orina para aumentar la solubilidad de las drogas. Transtornos Hematológicos: a) Anemia Hemolítica: Parece que se da por fenómeno de sensibilización. No es un efecto adverso frecuente; b) Agranulocitosis: Ocurre principalmente en pacientes que vienen tomando sulfadiacina (0.1% de los casos); c) Anemia Aplásica: Se debe a un efecto mielotóxico directo que es frecuente en pacientes con SIDA, siendo en estos últimos generalmente reversible. En el resto de pacientes es un efecto adverso muy poco frecuente. Reacciones de Hipersensibilidad: Su incidencia es variable. La piel y las mucosas son los sitios más comprometidos, presentándose como lesiones que van desde un simple rash hasta fotosensibilidad y Síndrome de Steven-Johnson. Pueden acompañarse de fiebre, prurito y malestar general. Generalmente ocurren en la primera semana de tratamiento. Si se presenta, se debe suspender la droga. Otros: Producen anorexia, náuseas y vómito en el 2% de los pacientes al parecer por efectos a nivel central. Atraviesan la placenta y se excretan por la leche, por lo que no deben darse en mujeres embarazadas y durante la lactancia. Presentan interacción farmacológica con los anticoagulantes orales, los hipoglicemiantes orales y los anticonvulsivantes como la fenitoína. Potencian el efecto de estas drogas al inhibir su metabolismo y desplazarlas de la unión a proteínas séricas. Por esto, se deben ajustar las dosis de sulfonamidas en estos casos.

Uso Clínico de las Sulfonamidas

Infección de Vías Urinarias: Como se mencionó anteriormente, el sulfisoxazol puede utilizarse en el tratamiento de las IVU no complicadas cuando los patógenos urinarios no son resistentes a las mismas. No pertenecen a las drogas de primera línea para el tratamiento de las IVU. Toxoplasmosis: Como se mencionó anteriormente, la combinación de pirimetamina y sulfadiacina es el tratamiento de elección para la toxoplasmosis. Nocardiosis: Aunque el trimetroprim-sulfametoxazol es la droga de elección, las sulfonamidas, particularmente el sulfisoxazol y la sulfadiacina, pueden ser útiles al ser utilizados como monoterapia o en combinación con ampicilina,eritromicina o estreptomicina. Profilaxis contra estreptococos: Son igualmente efectivas que la Penicilina para la prevención de las infecciones por estreptococos y por lo tanto útiles en la profilaxis secundaria de los pacientes con Artritis Reumatoidea. Por su toxicidad y la presencia de organismos resistentes a las sulfonamidas, no son de primera elección y sólo se recomiendan si los pacientes son alérgicos a la Penicilina

SÍNTESIS DE SULFONAMIDAS. 

Una amina primaria o secundaria ataca a un cloruro de sulfonilo y desplaza al ión cloruro para dar lugar a una amida. Las amidas de los ácidos sulfónicos se denominan sulfonamidas. Las sulfas son una clase de sufonamidas utilizadas como agentes antibacterianos.

Las reacciones de aminas están controladas por el potencial nucleofílico del átomo de nitrógeno, la tendencia del nitrógeno a compartir el par de electrones libre, hace que estás sean buenos nucleófilos, buenas bases y una reactividad excepcional de los anillos aromáticos con grupos o amino sustituidos. 

REACCIONES DE LAS AMINAS EJEMPLO

1.- Alquilación de halogenuros de alquilo     Véase la reacción Nº 1 de las Síntesis de aminas

 

2.- Eliminación de Hofmann 

 Se favorese la producción del alqueno menos sustituido.

                      Propeno (70%)  

3.- Sustitución nucleofílica en cloruro de ácidos (Obtención de amidas)(a) Primarias

(b) Secundarias

(c) Terciarias

 

  

 

 4.- Sulfoamidas (a) Formación de una Sulfoamida N-sustituida

(b) Formación de una Sulfoamida N,N-disustituida 

   

  

5.- Reacción de Mannich 

 

 

6.- Síntesis de óxidos de aminas

 7.- Eliminación de Cope 

Los halogenuros de acido dan las típicas reacciones de sustitución nucleofilica de los derivados de acido.

1) Hidrolisis (conversion a acidos)

R-COCl + H2O ----> R-COOH + HCl

2) Alcoholisis (conversion a esteres)

R-COCl + R'-OH ----> R-COO-R' + HCl3) Amonolisis/Aminolisis (conversion a amidas)

R-COCl + NH3 ----> R-CONH2 + NH4+Cl-

4) Conversion a anhídridos de ácido

R-COCl + R-COO-Na+ ----> (R-CO)2O + Na+Cl-

5) Conversion a cetonas

5a. Con reactivo de Gilman R-COCl + R'2CuLi ----> R-CO-R'

5b. Acilacion de Friedel-Crafts R-COCl + C6H6 -- AlCl3 --> C6H5-CO-R

6) Conversión a alcoholes terciarios

R-COCl + R'-MgI ----> R-COH-R'27) Conversión a aldehidos

R-COCl + [(CH3)-CO]3HAlLi ----> R-CHO

MATERIAL CANTIDAD MATERIAL CANTIDADKitasato de 250 ml c/manguera. 1 Parrilla de calentamiento con

agitación1

Buchner c/alargadera 1 Barra magnética 1Vaso de pp. de 250 mL 1 Recipiente eléctrico B.M. 1Probeta de 25 mL 1 Pinzas de 3 dedos c/nuez 1Vidrio de reloj 1 Tubo doblado con tapones 1Vaso de pp. de 400 mL 1 Agitador de vidrio 1Espátula 1 Erlenmeyer de 125 mL 1Matraz QF de 125 mL 1 Recipiente de peltre 1Refrigerante de agua c/manguera

1 Agitador magnético 1

Embudo de vidrio 1 Cámara de elusión c/2 portaobj. 1Erlenmeyer de 250 mL 2 Pinza de 3 dedos con nuez 1

SUSTANCIAS CANTIDAD SUSTANCIAS CANTIDADAcetanilida 2.5 g Ácido clorosulfónico 5 mlHidróxido de Amonio 7 mL Ácido clorhídrico 5 % 12 mlBicarbonato de Sodio * Gel de Silice GF 254 2 gAcetato de Etilo * Soln. de hidróxido de sodio al 40

%¬

* La necesaria

ÁCIDO CLOROSULFÚRICO Clorohidrina sulfúrica: ClHO3S / SO2(OH)Cl

Masa molecular: 116.52ESTADO FISICO; ASPECTO: Líquido de incoloro a amarillo, de olor acre. PELIGROS QUIMICOS: La sustancia se descompone al calentarla intensamente en contacto con agua, produciendo humos tóxicos y corrosivos. La sustancia es un oxidante fuerte y reacciona violentamente con materiales combustibles y reductores. La sustancia es un ácido fuerte, reacciona violentamente con bases y es corrosiva. Reacciona violentamente con alcoholes, metales en polvo, fósforos, nitratos y muchas otras sustancias, originando peligro de incendio y explosión.VIAS DE EXPOSICION: La sustancia se puede absorber por inhalación del vapor y por ingestión. RIESGO DE INHALACION: Por evaporación de esta sustancia a 20°C se puede alcanzar bastante rápidamente una concentración nociva en el aire. EFECTOS DE EXPOSICION DE CORTA DURACION: La sustancia es muy corrosiva para los ojos , la piel y el tracto respiratorio. Corrosiva por ingestión. La inhalación del vapor puede originar edema pulmonar (véanse Notas). Los efectos pueden aparecer de forma no inmediata. Se recomienda vigilancia médica. EFECTOS DE EXPOSICION PROLONGADA O REPETIDA: Los pulmones pueden resultar afectados por la exposición prolongada o repetida. La sustancia puede afectar a los dientes , dando lugar a erosión.PROPIEDADES FÍSICAS: Punto de ebullición a 100 kPa: 151-152°C; Punto de fusión: -80°C; Densidad relativa (agua = 1): 1.75; Solubilidad en agua: reacciona; Presión de vapor, Pa a 20°C: 133; Densidad relativa de vapor (aire = 1): 4.02

EQUIPOBomba de vacíoBalanza analíticaParrilla de calentamiento

PROCEDIMIENTO

REACCIÓN COMPLETA (Síntesis):Sintesis de Sulfanilamida:

NHCOCH3

+

NHCOCH3

SO2Cl

HSO3Cl

NHCOCH3

SO2Cl

NHCOCH3

SO2NH2

NH2

SO2NH2

NH4+OH

-HCl

A) OBTENCIÓN DEL P-ACETAMIDOBENCENSULFÓNICO

En un matraz Erlenmeyer de 250 mL seco, se colocan 2.5 g de acetanilida (Nota 1). Se calienta el matraz empleando la parrilla, se funde el producto y se distribuye en el fondo del matraz. Se retira de la parrilla y se deja enfriar a temperatura ambiente. Coloque el matraz en baño de hielo y agregue cuidadosamente, en una sola operación, 5 ml de ácido clorosulfónico, (Nota 2), y conecte el matraz a la trampa de acuerdo con el diagrama.

En el vaso de precipitados de 400 mL se colocan 30 mL de NaOH al 40%, cuidando que el embudo de vidrio roce ligeramente la superficie de la solución, y nunca sumergido.

Retire el matraz del hielo y agite la mezcla de reacción para permitir que la pasta formada se homogeneice, esta operación permite el desprendimiento de HCl gaseoso; si la reacción se acelera sumerja nuevamente el matraz en hielo.

Retire el matraz del baño de hielo, y caliente la mezcla de reacción en un baño de vapor, hasta que ya no observe desprendimiento de HCl, no desconecte la trampa de NaOH en ningún momento, la reacción termina después de 5 a 10 minutos.

Enfríe el matraz exteriormente con agua. Aparte, en un vaso de precipitados coloque 35 g de hielo y vierta gota a gota y con agitación el contenido del matraz de reacción, (Nota 3). Continúe agitando durante algunos minutos, el cloruro de p-acetamido bencensulfonilo que es insoluble en agua, se separa por filtración, se lava con agua helada y se seca al vacío. Pese para calcular su rendimiento.

RESULTADOS A

Reacción:

Mecanismo:

Gramos obtenidos de producto: 2.2297

Determinación del número de moles:

2) OBTENCION DE LA SULFANILAMIDA

En un matraz Q.F.de 125 mL coloque 2.2297 g de Cloruro de p-acetamidobencen sulfonilo y una barra magnética, agregue 7 mL de hidróxido de amonio concentrado y 7 mL de agua; coloque el refrigerante de agua en posición de reflujo e inicie el calentamiento y agitación empleando la parrilla, mantenga estas condiciones durante 10 minutos sin llegar al punto de ebullición.

Enfríe la mezcla de reacción en baño de hielo, filtre la diamida formada con ayuda del vacío, lave con agua helada, seque, pese y determine rendimiento y punto de fusión, para verificar la calidad del producto, realice una cromatografía en capa fina.

Si es necesario recristalice de etanol-agua. En un matraz Q.F. de 125 mL, coloque la diamida obtenida, agregue poco a poco 15 mL de una solución de HCl al

15%, integre un refrigerante para reflujo y caliente con agitación magnética durante 25 minutos. Antes de suspender el calentamiento tome una muestra y determine por CCF si la reacción se ha efectuado. Compare con una muestra de la diamida obtenida en el paso anterior y de sulfanilamida.

Si la hidrólisis esperada ya se efectuó, suspenda el calentamiento y enfríe exteriormente el matraz (Nota 4). Vierta el contenido del matraz de reacción, dentro de un Erlenmeyer de 125 mL, agregue poco a poco y con agitación constante bicarbonato de sodio sólido (Nota 5) hasta pH neutro. Enfríe en hielo y filtre con ayuda del vacío y deje secar, determine rendimiento. Si es necesario recristalice de agua.

* Tenga especial cuidado al lavar el material ya que esta impregnado de ácido.

NOTASNota 1: si al fundirla se forman gotas de agua en el cuello del matraz, inclínelo para facilitar la eliminación del agua.Nota 2: Efectúe esta operación en la campana, y tome en cuenta que el ácido clorosulfónico reacciona violentamente con el agua, por lo que el material usado deberá de estar bien seco.Nota 3: Puede haber desprendimiento de ácido clorhídrico, por tal motivo realice esta operación en la campana y vierta muy lentamente.Nota 4: Si se forma un sólido indica que la hidrólisis de la amida no fue completa, en este caso vuelva a calentar durante 10 minutos.Nota 5: Se produce espuma por formación de CO2. También se puede utilizar solución saturada de bicarbonato de sodio para neutralizar.

RESULTADOS BReacción B

Mecanismo:

Gramos de sulfonamida obtenidos: 0.6944g

DISCUSIÓN DE RESULTADOS:

En el procedimiento A se realizó el primer paso de la reacción entre la acetanilida y el ácido clorosulfónico para dar como producto el p-acetamido bencensulfonilo, el cual se utilizó después para el procedimiento B para obtener la sulfanilamida.

En este procedimiento se necesitó una trampa (embudo e NaOH) para que los vapores ácidos producidos por la reacción se neutralizara

Al calcular el rendimiento del p-acetamido bencensulfonilo, nos dio un %R de 51.36%, de los 2.2297g obtenidos; después estos mismos gramos fueron los que se utilizaron para obtener la sulfonamida al reaccionarlos con hidróxido de amonio, para darnos como producto el N-(4-Sulfamil-fenil)-acetamida, al agregar a este producto el HCl, se utilizó un método para desacetilar, hidrolizar (quitar el éster) a una amida y de esta forma obtener la sulfonamida.

Se utilizó el bicarbonato de sodio para neutralizar la amina (NaHCO3 + H+ H2CO3 + CO2 + H2O) para que esta precipitara y al filtrar se obtuviera el producto en forma de cristeles blancos.

Se calculo el rendimiento final de la sulfonamida y este fue del 42.44%.

CUESTIONARIO

1) ¿Cuál es el mecanismo de formación del cloruro de p-acetamido bencensulfonilo?

2) ¿Qué producto se obtiene cuando reacciona: un cloruro de sulfonilo con hidróxido de amonio? Proponga un mecanismo. N-(4-Sulfamil-fenil)-acetamida

3) ¿Qué amidas se hidrolizan más fácilmente: a) Las amidas de ácidos carboxílicos o las amidas de ácidos sulfónicos? ¿Cuáles son los productos de hidrólisis en ambos casos?

Las amidas son mucho menos reactivas que cloruros de ácido, anhídridos de ácido o ésteres. Por tanto, el enlace amida sirve como la unidad básica a partir de la cual se forman todas las proteínas. Las amidas sufren hidrólisis

4) ¿Cómo se pueden eliminar los desechos generados por las reacciones? Neutralizando, los residuos y colocarlos en un contenedor de compuestos, ya sea básico o ácidos, para que estos después se incineren .

5) ¿Cómo puede determinar la concentración del hidróxido de amonio empleado en el laboratorio?NH3 (ac) + H2O = NH4+ + HO-

Densidad (líquido): 0.6818 (-33.35 oC y 1 atm);0.6585 (-15 oC y 2.332 atm); 0.6386 (0 oC y 4.238 atm); 0.6175 (15 oC y 7.188 atm); 0.5875 (35 oC y13.321 atm).

NH4+ + HO-N= 14 g/molH= 5g/molO=16g/mol 35g/mol

d = g/ml 0.6175 = g /7 mlg = 4.3225

Molaridad = XVolumen 0.07 LitrosMoles = 0.1235 mol

M = n / LM = 1.7642 M

Esta es la concentración al agregar 7 ml de hidroxido de amonio + 7ml de agua

CONCLUSIONES

Las sulfonamidas, son un conjunto de sustancias derivadas de la paminobencenosulfonamida o sulfanilamida, que se descubrió inicialmente como producto activo formado en el organismo, tras la administración de un antibacteriano, el colorante prontosil.En cuanto al mecanismo de acción, las sulfamidas son compuestos antibacterianos por inhibición de la biosíntesis de ácidos folínicos y diuréticos por inhibición de la enzima anhidrasa carbónica.

En general, las sulfonamidas suelen prepararse por clorosulfonación de anillos bencénicos con ácido clorosulfónico, seguida de aminolisis. La preparación de sulfonamidas antibacterianas, derivadas del ácido 4-aminobencinosulfónico, es semejante, a partir del cloruro del ácido 4-acetamidobencinosulfónico, que se obtiene por reacción del ácido clorosulfónico y acetanilida (con el grupo amino protegido en forma de amida). La reacción final consiste en la hidrólisis del grupo protector de la arilamina para dar lugar a sulfonamida. Desde el punto de vista sintético, el problema suele residir en la preparación de la amina, generalmente heterocíclica, que se utiliza en la aminolisis.Para que esta reacción se llevara a cavo se cuidó un aspecto importante es cual fue el tratamiento que se les da a los gases ácidos producido por la reacción, los cuales fueron neutralizados en una solución de NaOH en la cual estaba un embudo de filtración, este reciba los gases y los dejaba en la sosa.

REFERENCIAS

http://www.mtas.es/insht/ipcsnspn/nspnsyna.htm http://med.javeriana.edu.co/fisiologia/fw/c76.htm http://dta.utalca.cl/quimica/profesor/astudillo/Capitulos/capitulo26.htm Smilack J.D. Trimethoprim-Sulfamethoxazole. Mayo Clin Proc;1999;74:730-734. Lundstrom T.S., Sobel J.D. Vancomycin, Trimethoprim-Sulfamethoxazole, and Rifampim. Infect Dis Clin.

1995;9(3):747-764.