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Ácido alfa hidroxicarboxílico

Fórmulas estructurales de α-, β- y γ-hidroxiácidos.

Los ácidos alfa hidroxicarboxílicos , o ácidos α-hidroxicarboxílicos ( AHA ), son un grupo de ácidos carboxílicos que presentan un grupo hidroxi ubicado a un átomo de carbono del grupo ácido. Este aspecto estructural los distingue de los beta hidroxiácidos , donde los grupos funcionales están separados por dos átomos de carbono. [1] Los AHA notables incluyen ácido glicólico , ácido láctico , ácido mandélico y ácido cítrico .

Los α-hidroxiácidos son ácidos más fuertes en comparación con sus homólogos no alfa hidroxi, una propiedad mejorada por los enlaces de hidrógeno internos . [2] [3] [4] Los AHA tienen un doble propósito; Industrialmente, se utilizan como aditivos en la alimentación animal y como precursores para la síntesis de polímeros. [5] [6] [7] [8] En cosmética, se utilizan comúnmente por su capacidad para exfoliar químicamente la piel e hidratarla . [9]

Usos

La síntesis y utilización de polímeros basados ​​en ácido láctico , incluido el ácido poliláctico (PLA) y su éster cíclico lactida , se utilizan en la creación de materiales biodegradables como implantes médicos , sistemas de administración de fármacos y suturas . [6] De manera similar, el ácido glicólico sirve como base para el desarrollo del poli(ácido glicólico), poliglicolida de espelta (PGA), un polímero que se distingue por su alta cristalinidad, estabilidad térmica y resistencia mecánica, a pesar de sus orígenes sintéticos. [5] Tanto el PLA como el PGA son totalmente biodegradables. [7]

Además, el ácido mandélico , otro alfa hidroxiácido, cuando se mezcla con ácido sulfúrico produce 'SAMMA', que se obtiene por condensación con ácido sulfúrico . [8] Los primeros trabajos de laboratorio realizados en 2002 y 2007 contra patógenos notables como el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH) y el virus del herpes simple (VHS) sugieren que justifica una mayor investigación de SAMMA como microbicida tópico para prevenir la transmisión vaginal de infecciones de transmisión sexual . [8] [10]

El ácido 2-hidroxi-4-(metiltio)butírico , ácido alfa hidroxicarboxílico, se utiliza comercialmente en una mezcla racémica para sustituir la metionina en la alimentación animal . [11]

Síntesis y reacciones.

Los α-hidroxiácidos, como el ácido glicólico, el ácido láctico, el ácido cítrico y el ácido mandélico, sirven como precursores en la síntesis orgánica y desempeñan un papel en la preparación a escala industrial de diversos compuestos. [12] [13] Estos ácidos se utilizan al sintetizar aldehídos mediante escisión oxidativa . [14] [15] Los α-hidroxiácidos son particularmente propensos a la descarbonilación catalizada por ácido , produciendo monóxido de carbono , una cetona o aldehído y agua como subproductos. [dieciséis]

Una ruta de síntesis común implica la hidrólisis de ácidos α-halocarboxílicos, precursores fácilmente disponibles, para producir ácidos 2-hidroxicarboxílicos. Por ejemplo, la producción de ácido glicólico normalmente sigue este método, utilizando una reacción inducida por una base, seguida de un tratamiento con ácido. De manera similar, los ácidos insaturados y los ésteres de fumarato y maleato se hidratan para producir derivados del ácido málico a partir de ésteres y ácido 3-hidroxipropiónico a partir del ácido acrílico . [12]

R-CH(Cl)CO2H + H2O → R-CH(OH)CO2H + HCl

Otra vía sintética para los α-hidroxiácidos implica la adición de cianuro de hidrógeno a cetonas o aldehídos, seguida de la hidrólisis ácida del intermedio cianhidrina . [17]

R−CHO + HCN → R−CH(OH)CN
R-CH(OH)CN + 2H 2 O → R-CH(OH)CO 2 H + NH 3

Además, las rutas sintéticas especializadas incluyen la reacción de ácidos carboxílicos dilitiados con oxígeno, seguida de un tratamiento acuoso. [18]

R−CHLiCO 2 Li + O 2 → R−CH(O 2 Li)CO 2 Li
R−CH(O 2 Li)CO 2 Li + H + → R−CH(OH)CO 2 H + 2Li + + ...

Además, los α-cetoaldehídos se pueden transformar en α-hidroxiácidos mediante la reacción de Cannizzaro . [19]

R−C(O)CHO + 2OH − → R−CH(OH)CO−2+ H2O​

Ocurrencia

El ácido 2-hidroxi-4-(metiltio)butírico es un intermedio en la biosíntesis del 3-dimetilsulfoniopropionato , precursor del sulfuro de dimetilo natural . [20]

Seguridad

Los alfa hidroxiácidos son generalmente seguros cuando se usan sobre la piel como agente cosmético usando la dosis recomendada. Los efectos secundarios más comunes son irritaciones leves de la piel, enrojecimiento y descamación. [9] Los paneles de expertos de la Administración de Medicamentos y Alimentos de los Estados Unidos (FDA) y de Revisión de Ingredientes Cosméticos sugieren que los alfa hidroxiácidos son seguros de usar siempre que se vendan en concentraciones bajas, niveles de pH superiores a 3,5 e incluyan instrucciones de seguridad detalladas. . [9]

La FDA advirtió a los consumidores que deben tener cuidado al usar alfa hidroxiácidos después de que un estudio patrocinado por la industria encontró que pueden aumentar la probabilidad de quemaduras solares. [9] Este efecto es reversible después de suspender el uso de alfa hidroxiácidos. Otras fuentes sugieren que el ácido glicólico , en particular, puede proteger del daño solar. [9]

Ver también

Otras lecturas

Referencias

  1. ^ Miltenberger, Karlheinz (2000). "Ácidos hidroxicarboxílicos alifáticos". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. doi :10.1002/14356007.a13_507. ISBN 978-3527306732.
  2. ^ Dawson RM, et al. (1959). Datos para la investigación bioquímica . Oxford: Prensa de Clarendon.
  3. ^ Manual de Química y Física, CRC Press, 58.a edición, página D147 (1977)
  4. ^ La fuerza del enlace de hidrógeno se refleja también en el espectro de resonancia magnética nuclear de protones de estos compuestos: en lugar de dar lugar a una contribución a la señal amplia de protones rápidamente intercambiados (entre COOH, OH, NH, etc.) en 2- ácido fenil-2-hidroxiacético ( ácido mandélico ), el protón en el carbono alfa y el protón atrapado en el puente de hidrógeno interno muestran un bonito par de dobletes en lugar de un singlete (H en alfa-C) y la señal amplia mencionada de protones intercambiables. Así, en la escala de tiempo de RMN, el equilibrio de intercambio para el grupo alfa-hidroxi está congelado.
  5. ^ ab Casalini, Tommaso; Rossi, Filippo; Castrovinci, Andrea; Perale, Giuseppe (2019). "Una perspectiva sobre el uso de polímeros a base de ácido poliláctico para la síntesis y aplicaciones de nanopartículas". Fronteras en Bioingeniería y Biotecnología . 7 : 259. doi : 10.3389/fbioe.2019.00259 . ISSN  2296-4185. PMC 6797553 . PMID  31681741. 
  6. ^ ab Storti, G.; Lattuada, M. (1 de enero de 2017). Perale, Giuseppe; Hilborn, Jöns (eds.). "8 - Síntesis de polímeros bioabsorbibles para aplicaciones médicas". Polímeros bioabsorbibles para aplicaciones biomédicas . Publicación Woodhead: 153–179. doi :10.1016/b978-0-08-100262-9.00008-2. ISBN 978-0-08-100262-9. Consultado el 1 de abril de 2023 .
  7. ^ ab Samantaray, Paresh Kumar; Pequeño, Alastair; Haddleton, David M.; McNally, Tony; Bronceado, Bowen; Sol, Zhaoyang; Huang, Weijie; Ji, Yang; Wan, Chaoying (2020). "Poli (ácido glicólico) (PGA): un componente versátil que amplía las aplicaciones de bioplásticos sostenibles y de alto rendimiento". Química verde . 22 (13): 4055–4081. doi :10.1039/D0GC01394C. ISSN  1463-9262. S2CID  219749282.
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  10. ^ Chang, Teresa L.; Teleshova, Natalia; Rapista, Aprille; Paluch, Maciej; Anderson, Robert A.; Waller, Donald P.; Zaneveld, Lourens JD; Granelli-Piperno, Ángela; Klotman, María E. (2 de octubre de 2007). "SAMMA, un polímero de condensación de ácido mandélico, inhibe la transmisión del VIH mediada por células dendríticas". Cartas FEBS . 581 (24): 4596–4602. doi :10.1016/j.febslet.2007.08.048. ISSN  0014-5793. PMC 2018605 . PMID  17825297. 
  11. ^ Déjame, A.; Hoehler, D.; Brennan, JJ; Mannion, PF (2002). "Efectividad relativa del análogo hidroxi de metionina en comparación con la DL-metionina en pollos de engorde". Ciencia avícola . 81 (6): 838–845. doi : 10.1093/ps/81.6.838 . PMID  12079051.
  12. ^ ab Miltenberger K (2000). "Ácidos hidroxicarboxílicos alifáticos". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . doi :10.1002/14356007.a13_507. ISBN 978-3527306732.
  13. ^ Ritzer E, Sundermann R (2000). "Ácidos hidroxicarboxílicos aromáticos". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . doi :10.1002/14356007.a13_519. ISBN 978-3527306732.
  14. ^ Ôeda H (1934). "Oxidación de algunos α-hidroxiácidos con tetraacetato de plomo". Boletín de la Sociedad Química de Japón . 9 (1): 8–14. doi : 10.1246/bcsj.9.8 .
  15. ^ Nwaukwa S, Keehn P (1982). "Escisión oxidativa de α-dioles, α-dionas, α-hidroxi-cetonas y α-hidroxi- y α-cetoácidos con hipoclorito de calcio [Ca (OCl) 2 ]". Letras de tetraedro . 23 (31): 3135–3138. doi :10.1016/S0040-4039(00)88578-0.
  16. ^ Chandler NR (1993). Principios de síntesis orgánica . Coxon, JM (James Morriss), 1941- (3ª ed.). Londres: Blackie Academic & Professional. ISBN 978-0751401264. OCLC  27813843.
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  18. ^ Smith, Michael B.; March, Jerry (2007), Química orgánica avanzada: reacciones, mecanismos y estructura (6ª ed.), Nueva York: Wiley-Interscience, p. 813, ISBN 978-0-471-72091-1
  19. ^ Smith, Michael B.; March, Jerry (2007), Química orgánica avanzada: reacciones, mecanismos y estructura (6ª ed.), Nueva York: Wiley-Interscience, p. 1864, ISBN 978-0-471-72091-1
  20. ^ Curson, Andrew RJ; Liu, Ji; Bermejo Martínez, Ana; Verde, Robert T.; Chan, Yohan; Carrión, Ornella; Williams, Beth T.; Zhang, Sheng-Hui; Yang, Gui-Peng; Página de Bulman, Philip C.; Zhang, Xiao-Hua; Todd, Jonathan D. (2017). "Biosíntesis de dimetilsulfoniopropionato en bacterias marinas e identificación del gen clave en este proceso" (PDF) . Microbiología de la naturaleza . 2 (5): 17009. doi :10.1038/nmicrobiol.2017.9. PMID  28191900. S2CID  21460292.

enlaces externos