Las quinonas son una clase de compuestos orgánicos que formalmente "se derivan de compuestos aromáticos [como el benceno o la naftaleno ] mediante la conversión de un número par de grupos –CH= en grupos –C(=O)– con cualquier reordenamiento necesario de dobles enlaces . , lo que resulta en "una estructura de diona cíclica completamente conjugada ". [1] [2] [3] El miembro arquetípico de la clase es la 1,4-benzoquinona o ciclohexadiendiona, a menudo llamada simplemente "quinona" (de ahí el nombre de la clase). Otros ejemplos importantes son la 1,2-benzoquinona ( ortoquinona ), la 1,4-naftoquinona y la 9,10-antraquinona .
El nombre se deriva del de ácido quínico (con el sufijo "-uno" que indica una cetona), ya que es uno de los compuestos que se obtienen tras la oxidación del ácido quínico. [4] El ácido quínico, al igual que la quinina , se obtiene de la corteza de quina , llamada quinaquina en las lenguas indígenas de las tribus peruanas.
Las quinonas son derivados oxidados de compuestos aromáticos y, a menudo, se obtienen fácilmente a partir de compuestos aromáticos reactivos con sustituyentes donadores de electrones, como fenoles y catecoles , que aumentan la nucleofilia del anillo y contribuyen al gran potencial redox necesario para romper la aromaticidad. (Las quinonas son conjugadas pero no aromáticas). Las quinonas son aceptores de Michael electrófilos estabilizados por conjugación. Dependiendo de la quinona y del sitio de reducción, la reducción puede rearomatizar el compuesto o romper la conjugación. La suma de conjugados casi siempre rompe la conjugación.
El término quinona también se usa de manera más general para una gran clase de compuestos derivados formalmente de quinonas aromáticas mediante la sustitución de algunos átomos de hidrógeno por otros átomos o radicales.
Las quinonas forman polímeros mediante la formación de enlaces de hidrógeno con ρ-hidroquinona. [5]
Las quinonas son agentes oxidantes , a veces de forma reversible. En relación con la benzoquinona , las quinonas que se oxidan más fuertemente incluyen el cloranilo y la 2,3-dicloro-5,6-diciano-1,4-benzoquinona (también conocida como DDQ). [6]
El poder oxidante de las quinonas se ve potenciado por la presencia de ácidos. [7] En condiciones ácidas, la quinona sufre una reducción de dos electrones y dos protones a hidroquinona .
En condiciones alcalinas, las quinonas sufren una reducción reversible de dos electrones en un solo paso. En condiciones neutras, las quinonas pueden sufrir una reducción de un protón, dos electrones o una reducción de dos electrones. En medios apróticos , las quinonas se reducen en dos pasos sin protones. [8] En el primer paso, se forma un intermedio de semiquinona de vida corta . En el segundo paso, la semiquinona se reduce a un dianión de quinona.
El ácido 9,10-antraquinona-2,7-disulfónico (AQDS), una quinona similar a la que se encuentra naturalmente en el ruibarbo , se ha utilizado como portador de carga en baterías de flujo libre de metales . [9]
Las quinonas sufren una reacción de adición para formar productos de adición 1,4. [10] Un ejemplo de reacción de adición 1,4 es la adición de cloruro de hidrógeno para formar clorohidroquinona:
Las quinonas pueden sufrir reacciones de Diels-Alder . [10] La quinona actúa como dienófilo y reacciona con un dieno en un doble enlace carbono-carbono.
En las reacciones de Diels-Alder se utilizan quinonas como dienófilos. Las síntesis históricamente importantes incluyen colesterol , cortisona , morfina y reserpina . [11]
Una aplicación industrial a gran escala de las quinonas es la producción de peróxido de hidrógeno . Las 2-alquilantraquinonas se hidrogenan a las hidroquinonas correspondientes (quinizarinas), que luego transfieren H
2al oxígeno:
de esta manera, varios millones de toneladas métricas de H
2oh
2se producen anualmente. [12]
1,4- Naftoquinona , derivada de la oxidación de naftaleno con trióxido de cromo . [13] Es el precursor de la antraquinona.
Numerosas quinonas desempeñan funciones importantes en biología. La vitamina K, que participa en la coagulación de la sangre, es una quinona. La ubiquinona -10 es una 1,4-benzoquinona natural implicada en el aparato respiratorio . La plastoquinona es un relé redox involucrado en la fotosíntesis. La pirroloquinolina quinona es otro cofactor biológico redox.
Se conjetura que las quinonas se encuentran en todos los organismos que respiran. [14] Algunos sirven como aceptores de electrones en cadenas de transporte de electrones, como las de la fotosíntesis ( plastoquinona , filoquinona ) y la respiración aeróbica ( ubiquinona ). La filoquinona también se conoce como vitamina K 1 , ya que los animales la utilizan para carboxilar ciertas proteínas, que participan en la coagulación de la sangre , la formación de huesos y otros procesos. Por el contrario, la toxicidad del paracetamol se debe a su metabolismo en una quinona imina , que luego reacciona con las proteínas del hígado para provocar insuficiencia hepática.
La autooxidación del neurotransmisor dopamina y su precursor L-Dopa genera la dopamina quinona comparativamente estable que inhibe el funcionamiento del transportador de dopamina (DAT) y la enzima TH y conduce a una baja producción de ATP mitocondrial . [15]
La benzoquinona blattellaquinona es una feromona sexual presente en las cucarachas . En la pulverización de los escarabajos bombarderos , la hidroquinona reacciona con el peróxido de hidrógeno para producir una ráfaga de vapor de fuego, un elemento disuasorio en el mundo animal.
Varias quinonas son de interés farmacológico. Forman una clase importante de citotoxinas anticancerígenas. Un ejemplo es la daunorrubicina , que es antileucémica. [14] Algunos de ellos muestran actividad antitumoral . Representan algunas afirmaciones de la medicina herbaria . Estas aplicaciones incluyen purgante ( senósidos ), antimicrobiana y antiparasitaria ( reína y saprortoquinona, atovacuona ), antitumoral ( emodina y juglona ), inhibición de la biosíntesis de PGE2 (arnebinona y arnebifuranona) y antienfermedad cardiovascular ( tanshinona ). [16] Malbranchea cinnamomea es un hongo termófilo que produce un antibiótico quinona.
Otro fármaco que contiene quinona es el mecarbinato (dimecarbina), elaborado mediante la reacción de N-metil-β-aminocrotonato de etilo con parabenzoquinona. Otros incluyen Amendol, Oxyphemedol, Phemedol, todos en FR5142 (M) - 1967-06-05. [ se necesita aclaración ] Nota: Todos estos son indoles elaborados mediante la síntesis de indol de Nenitzescu . El antineoplásico Apaziquona .
Los compuestos de benzoquinona son un metabolito del paracetamol . [17]
Muchas sustancias colorantes naturales y artificiales ( tintes y pigmentos ) son derivados de quinona, por ejemplo la leyona es el compuesto colorante activo de la henna . En importancia como colorantes, sólo son superados por los colorantes azoicos , con especial énfasis en los colores azules. La alizarina (1,2-dihidroxi-9,10-antraquinona), extraída de la planta de rubia , fue el primer tinte natural sintetizado a partir del alquitrán de hulla.
Una aplicación comercial de las quinonas es la fotografía en blanco y negro . La película en blanco y negro se cubre con una emulsión que contiene cristales de bromuro de plata o de yoduro de plata, que se activan con la exposición a la luz. La hidroquinona se utiliza para reducir los iones de plata activados a plata metálica. Durante este proceso, la hidroquinona se oxida a quinona. Todo el haluro de plata no activado por la luz o reducido por la hidroquinona se elimina, dejando un negativo de plata depositada donde la película había sido impactada por la luz. [18]
Las quinonas se denominan comúnmente con un prefijo que indica el hidrocarburo aromático original ("benzo-" para benceno, "nafto-" para naftaleno, "antra-" para antraceno , etc.) y el sufijo "-quinona". Los multiplicadores infijos "-di-", "-tri-", "-tetra-" (etc.) se utilizan cuando hay 4, 6, 8 (etc.) carbonilos. La posición de los grupos carbonilo se puede indicar antes del prefijo (como en "1,4,5,8-naftodiquinona") o después ("antra-1,4-quinona").