stringtranslate.com

Tetrametilamonio

El tetrametilamonio ( TMA ) es el catión de amonio cuaternario más simple . Tiene la fórmula química [Me 4 N] + y consta de cuatro grupos metilo ( −CH 3 , denotado Me) unidos a un átomo de nitrógeno central . El catión es isoelectrónico con el neopentano ( Me 4 C ). Tiene carga positiva y solo se puede aislar en asociación con un contraión . Las sales comunes incluyen cloruro de tetrametilamonio e hidróxido de tetrametilamonio . Las sales de tetrametilamonio se utilizan en síntesis química y en investigación farmacológica . No confiere color a sus sales.

Nomenclatura común

En la literatura toxicológica, el tetrametilamonio (anión no especificado) que se produce de forma natural suele denominarse "tetramina". Lamentablemente, este nombre no sistemático o "trivial" también se utiliza para otras entidades químicas, incluido un rodenticida tóxico ( tetrametilendisulfotetramina ). De manera similar, el acrónimo "TMA", que se utiliza con frecuencia para el tetrametilamonio en la literatura farmacológica, también puede referirse al fármaco en investigación 3,4,5-trimetoxianfetamina , que, al ser un análogo estructural cercano de la mescalina , ha sido objeto de numerosas publicaciones.

Aparición

Se ha detectado o aislado TMA en varios organismos marinos, principalmente entre los cnidarios y moluscos , en particular en algunas especies de Neptunea (comúnmente llamadas buccinos ) que son consumidas por los humanos. [2] [3] También se ha encontrado en una planta, la africana Courbonia virgata (Cappariaceae). [4] TMA también se encuentra dentro de la estructura cristalina Tsaregorodtsevite, un raro mineral del grupo Sodalite con la fórmula N(CH 3 ) 4 AlSi 5 O 12 que se encuentra en la montaña Gora Yaruta, Okrug autónomo de Khanty-Mansi, Rusia. [5]

Preparación, reacciones, propiedades de la solución.

El ion tetrametilamonio se prepara típicamente mediante la reacción entre trimetilamina y un cloruro de metilo : [6]

Me3N + MeCl → Me4N + Cl −

El TMA marcado con [ 14 C] se ha elaborado mediante este método. [7]

Aunque esta reacción es adecuada para los haluros comunes, las sales de tetrametilamonio con aniones más complejos se pueden preparar mediante reacciones de metátesis de sal , por ejemplo, el borohidruro de tetrametilamonio se ha elaborado a partir de hidróxido de tetrametilamonio como se muestra: [8]

Aunque las sales de TMA poseen algunas de las propiedades catalíticas de transferencia de fase que son características de los compuestos de amonio cuaternario , tienden a comportarse de manera atípica debido a la hidrofilicidad relativamente alta del catión TMA. [9]

El catión TMA es hidrófilo . [10] El coeficiente de partición octanol-agua del yoduro de TMA, P o-w , es1,2 × 10 −4 (o log P ≈ −3,92 ). [7]

En el catión TMA, los grupos metilo están dispuestos tetraédricamente alrededor del átomo central de N, como es evidente a partir de estudios cristalográficos de rayos X de varias de sus sales. [11] [12] A partir de mediciones tomadas en modelos moleculares, se ha estimado que el diámetro del ion TMA es ~0,6 nm; [13] A partir de mediciones fisicoquímicas más precisas, el radio iónico para TMA se da como 0,322 nm; también se registran varios parámetros termodinámicos para el ion TMA. [14] [15] El artículo de Aue et al. ofrece una buena discusión de los métodos por los cuales se determinó el radio iónico. [14]

Farmacología

La literatura farmacológica sobre el tetrametilamonio es extensa. [16] En general, el TMA es un colinomimético cuyos efectos imitan la mayoría de los producidos por la acetilcolina exógena . [17]

Se han realizado experimentos farmacológicos con TMA utilizando una de sus sales, típicamente el cloruro, bromuro o yoduro, ya que no se esperaba que estos aniones interfirieran con las acciones del catión TMA. Sin embargo, en la literatura farmacológica temprana, existen referencias al uso de " hidróxido de tetrametilamonio " o "hidrato de tetrametilamonio", que tenían como objetivo facilitar la comparación entre dosis basadas en el peso de diferentes sales de TMA, [18] pero no implicaban el uso real de hidróxido de tetrametilamonio, cuya fuerte basicidad habría sido incompatible con las condiciones fisiológicas. [2]

Anthoni y colaboradores han realizado una revisión exhaustiva de la farmacología de la TMA desde una perspectiva toxicológica, y actual hasta 1989. [2] Así, los efectos de la TMA sobre los receptores nicotínicos y muscarínicos de ACh primero estimulan, luego bloquean la neurotransmisión en los ganglios simpáticos y parasimpáticos, con despolarización . La TMA también actúa como agonista en los receptores muscarínicos en las terminaciones nerviosas posganglionares de los músculos lisos , el músculo cardíaco y las glándulas exocrinas . En el músculo esquelético , la TMA inicialmente causa fasciculaciones , luego parálisis, como resultado de la despolarización por la estimulación de los receptores nicotínicos de ACh.

Absorción; distribución; metabolismo; excreción (ADME)

Absorción: El TMA se absorbe fácilmente en el tracto gastrointestinal. [2] Los estudios realizados en el yeyuno de ratas indicaron que la absorción del TMA implicaba una combinación de difusión simple y transporte mediado por un transportador, con una absorción de casi el 100 % en un plazo de 60 a 90 minutos. En comparación, los iones de tetraetilamonio y tetrapropilamonio solo se absorbieron en un 30 % aproximadamente. [19]

Distribución: La administración intraperitoneal de yoduro de tetrametilamonio radiomarcado a ratones mostró que el TMA se distribuyó rápidamente a todas las partes del cuerpo, y las concentraciones más altas se registraron en el riñón y el hígado. [7] Neef y sus colaboradores informaron resultados similares utilizando ratas. [20]

Metabolismo y excreción: La administración parenteral de yoduro de tetrametilamonio radiomarcado a ratas resultó en que casi toda la dosis se excretara en la orina, sin ninguna evidencia de transformación metabólica. [20]

Toxicología

La toxicología humana de la TMA (bajo el nombre de "tetramina") se ha estudiado principalmente en el contexto de envenenamiento accidental después de la ingestión de especies de Neptunea . [2] Los síntomas incluyen los siguientes: náuseas, vómitos, dolor de cabeza, vértigo/mareos, visión deteriorada/ceguera temporal, diplopía , fotofobia , falta de equilibrio, sensación de intoxicación y urticaria . Estos síntomas aparecen dentro de los 30 minutos, pero la recuperación suele ser completa después de unas horas. Solo se ha registrado un relato de muerte humana después de la ingestión de TMA (de la planta Courbonia virgata ). [4] Aunque muchos de estos síntomas pueden explicarse sobre la base del deterioro de la neurotransmisión en el sistema nervioso autónomo , también parece haber indicaciones claras de afectos centrales. [2]

En estudios realizados con animales, la administración parenteral de extractos de Neptunea que contienen TMA a ratones, gatos y peces muestra principalmente efectos que afectan a los músculos esqueléticos: hay fasciculaciones musculares , convulsiones, pérdida del equilibrio, parálisis motora y, en última instancia, cese de la respiración. [2]

La dosis oral letal de TMA para humanos se ha estimado en 3-4 mg/kg. [2] [4] La dosis letal para ratas se estimó en ~45-50 mg/kg, po, y ~15 mg/kg, ip [21]

Toxicidad aguda

LD 50 para cloruro de TMA: 25 mg/kg (ratón, ip); 40 mg/kg (ratón, sc). LC 50 para cloruro de TMA: 462 mg/L durante 96 horas. (Carpita cabezona, Pimephales promelas ). [22] [23]

Véase también

Referencias

  1. ^ ab Nomenclatura de la química orgánica: recomendaciones de la IUPAC y nombres preferidos 2013 (Libro azul) . Cambridge: The Royal Society of Chemistry . 2014. p. 1086. doi :10.1039/9781849733069-FP001. ISBN . 978-0-85404-182-4.
  2. ^ abcdefgh Anthoni, U.; Bohlin, L.; Larsen, C.; Nielsen, P.; Nielsen, NH; Christophersen, C. (1989). "Tetramina: presencia en organismos marinos y farmacología". Toxicon . 27 (7): 707–716. Bibcode :1989Txcn...27..707A. doi :10.1016/0041-0101(89)90037-8. PMID  2675390.
  3. ^ Dolan, LC; Matulka, RA; Burdock, GA (2010). "Toxinas alimentarias naturales". Toxins (Basel) . 2 (9): 2289–2332. doi : 10.3390/toxins2092289 . PMC: 3153292. PMID:  22069686 . 
  4. ^ abc Henry, AJ (1948). "El principio tóxico de Courbonia virgata: su aislamiento e identificación como una sal de tetrametilamonio". Br. J. Pharmacol. Chemother . 3 (3): 187–188. doi :10.1111/j.1476-5381.1948.tb00373.x. PMC 1509833 . PMID  18883998. 
  5. ^ Pautov, Luisiana; Karpenko, V. Yu; Sokolova, EV; Ignatenko, KI; Obshchestva, Zapiski Vserossiiskogo Mineralogicheskogo (1993). "Tsaregorodtsevita, N(CH 3 ) 4 [Si 2 (SiO 5 AlO 5 )O 6 ] 2 , un nuevo mineral". Zapiski Vserossiiskogo Mineralogicheskogo Obshchestva . 122 (1): 128-135.
  6. ^ Weston, Charles W.; Papcun, John R.; Dery, Maurice (2003). "Compuestos de amonio". Enciclopedia Kirk-Othmer de tecnología química . doi :10.1002/0471238961.0113131523051920.a01.pub2. ISBN 0471238961.
  7. ^ abc Tsubaki, H.; Nakajima, E.; Komai, T.; Shindo, H. (1986). "La relación entre la estructura y la distribución de iones de amonio cuaternario en ratones y ratas. Tetraalquilamonio simple y una serie de iones de trimetilfenilamonio m-sustituidos". J. Pharmacobio-Dyn . 9 (9): 737–746. doi : 10.1248/bpb1978.9.737 . PMID  3794993.
  8. ^ Banus, MD; Bragdon, RW; Gibb, TRP (1952). "Preparación de borohidruros de amonio cuaternario a partir de borohidruros de sodio y litio". J. Am. Chem. Soc . 74 (9): 2346–2348. doi :10.1021/ja01129a048.
  9. ^ Fedorynski, M.; Ziolkowska, W.; Jonczyk, A. (1993). "Sales de tetrametilamonio: catalizadores altamente selectivos para la preparación de gem-diclorociclopropanos a partir de alquenos electrófilos y cloroformo en condiciones de catálisis de transferencia de fase". J. Org. Chem . 58 (22): 6120–6121. doi :10.1021/jo00074a047.
  10. ^ Koga, Y.; Westh, P.; Nishikawa, K.; Subramanian, S. (2011). "¿Un grupo metilo es siempre hidrófobo? Hidrofilicidad del N-óxido de trimetilamina, la tetrametilurea y el ion tetrametilamonio". J. Phys. Chem. B . 115 (12): 2995–3002. doi :10.1021/jp108347b. PMID  21384939.
  11. ^ McLean, WJ; Jeffrey, GA (1967). "Estructura cristalina del fluoruro de tetrametilamonio tetrahidratado". J. Chem. Phys . 47 (2): 414–417. Código Bibliográfico :1967JChPh..47..414M. doi :10.1063/1.1711910.
  12. ^ McCullough, JD (1964). "La estructura cristalina del perclorato de tetrametilamonio". Acta Crystallogr . 17 (8): 1067–1070. Código Bibliográfico :1964AcCry..17.1067M. doi : 10.1107/s0365110x64002687 .
  13. ^ McCleskey, EW; Almers, W. (1985). "El canal de Ca en el músculo esquelético es un poro grande". Proc. Natl. Sci. USA . 82 (20): 7149–7153. Bibcode :1985PNAS...82.7149M. doi : 10.1073/pnas.82.20.7149 . PMC 391328 . PMID  2413461. 
  14. ^ ab Aue, DH; Webb, HM; Bowers, MT (1976). "Un análisis termodinámico de los efectos de la solvatación sobre las basicidades de las alquilaminas. Un análisis electrostático de los efectos de los sustituyentes". J. Am. Chem. Soc . 98 (2): 318–329. doi :10.1021/ja00418a002.
  15. ^ Palomo, J.; Pintauro, PN (2003). "Absorción competitiva de cationes de amonio cuaternario y metales alcalinos en una membrana de intercambio catiónico de Nafion". J. Membrane Sci . 215 (1–2): 103–114. doi :10.1016/s0376-7388(02)00606-3.
  16. ^ Más de 1300 citas en PubMed, a octubre de 2012.
  17. ^ Farmacología en medicina de Drill, 4.ª ed. (1971), JR DiPalma, Ed., pág. McGraw-Hill, Nueva Jersey.
  18. ^ Burn, JH; Dale, HH (1915). "La acción de ciertas bases de amonio cuaternario". J. Pharmacol. Exp. Ther . 6 : 417–438.
  19. ^ Tsubaki, H.; Komai, T. (1986). "Absorción intestinal de tetrametilamonio y sus derivados en ratas". J. Pharmacobio-Dyn . 9 (9): 747–754. doi : 10.1248/bpb1978.9.747 . PMID  3794994.
  20. ^ ab Neef, C.; Oosting, R.; Meijer, DK F (1984). "Relación estructura-farmacocinética de compuestos de amonio cuaternario". Naunyn-Schmiedebergs Arch. Pharmakol . 328 (2): 103–110. doi :10.1007/bf00512058. PMID  6527700. S2CID  2106458.
  21. ^ Anthoni, U.; Bohlin, L.; Larsen, C.; Nielsen, P.; Nielsen, NH; Christophersen, C. (1989). "La toxina tetramina del caracol "comestible" Neptunea antiqua ". Toxicon . 27 (7): 717–723. Bibcode :1989Txcn...27..717A. doi :10.1016/0041-0101(89)90038-x. PMID  2781571.
  22. ^ RJ Lewis (Ed.) (2004), Propiedades peligrosas de los materiales industriales de Sax, 11.ª ed., pág. 3409, Wiley-Interscience, Wiley & Sons, Inc., Hoboken, Nueva Jersey.
  23. ^ "Toxnet se ha mudado".