Hidroquinona

Compuesto químico

Compuesto químico

La hidroquinona , también conocida como benceno-1,4-diol o quinol , es un compuesto orgánico aromático que es un tipo de fenol , un derivado del benceno , que tiene la fórmula química C ₆ H ₄ (OH) ₂ . Tiene dos grupos hidroxilo unidos a un anillo de benceno en posición para . Es un sólido granular blanco . Los derivados sustituidos de este compuesto original también se conocen como hidroquinonas. El nombre "hidroquinona" fue acuñado por Friedrich Wöhler en 1843. ^[7]

En 2021, fue el medicamento número 282 más recetado en los Estados Unidos, con más de 800.000 recetas. ^{[8] [9]}

Producción

La hidroquinona se produce industrialmente de dos maneras principales. ^[10]

• La vía más utilizada es similar al proceso del cumeno en cuanto al mecanismo de reacción e implica la dialquilación del benceno con propeno para dar 1,4-diisopropilbenceno. Este compuesto reacciona con el aire para producir el bis(hidroperóxido), que es estructuralmente similar al hidroperóxido de cumeno y se reorganiza en ácido para dar acetona e hidroquinona. ^[11]
• Una segunda vía implica la hidroxilación del fenol mediante un catalizador. La conversión utiliza peróxido de hidrógeno y produce una mezcla de hidroquinona y su isómero orto, el catecol (benceno-1,2-diol):

  ${\displaystyle {\ce {C6H5OH + H2O2 -> C6H4(OH)2 + H2O}}}$

Otros métodos menos comunes incluyen:

• Se ha propuesto una síntesis potencialmente significativa de hidroquinona a partir de acetileno y pentacarbonilo de hierro ^{[12] [13] [14] [15] [16] [17]} El pentacarbonilo de hierro sirve como catalizador , en lugar de como reactivo , en presencia de gas de monóxido de carbono libre. El rodio o el rutenio pueden sustituir al hierro como catalizador con rendimientos químicos favorables, pero no se utilizan normalmente debido a su coste de recuperación de la mezcla de reacción. ^[12]
• La hidroquinona y sus derivados también se pueden preparar mediante la oxidación de varios fenoles, como la anilina y el DIPB . ^[18] Los ejemplos incluyen la oxidación del persulfato de Elbs y la oxidación de Dakin .
• La hidroquinona fue obtenida por primera vez en 1820 por los químicos franceses Pelletier y Caventou mediante la destilación seca del ácido quínico . ^[19]
• Hidrólisis de fenol clorado , descrita como utilizada en China. ^[18]

Hay que tener en cuenta que métodos como la hidrólisis del fenol clorado y la oxidación de fenoles son métodos mucho más contaminantes que otros. ^[18]

Reacciones

La reactividad de los grupos hidroxilo de la hidroquinona se asemeja a la de otros fenoles , siendo débilmente ácida. La base conjugada resultante sufre una fácil O -alquilación para dar mono- y diéteres . De manera similar, la hidroquinona es muy susceptible a la sustitución del anillo por reacciones de Friedel-Crafts como la alquilación. Esta reacción se explota en el camino hacia antioxidantes populares como el 2- tert -butil-4-metoxifenol ( BHA ). El colorante útil quinizarina se produce por diacilación de la hidroquinona con anhídrido ftálico . ^[10]

Redox

La hidroquinona sufre una oxidación en condiciones suaves para dar benzoquinona . Este proceso puede revertirse. Algunos derivados naturales de la hidroquinona presentan este tipo de reactividad, como por ejemplo la coenzima Q. En la industria, esta reacción se aprovecha tanto con la propia hidroquinona como, más a menudo, con sus derivados, en los que un OH ha sido reemplazado por una amina.

Cuando la hidroquinona incolora y la benzoquinona, un sólido de color amarillo brillante, se cocristalizan en una proporción de 1:1, se forma un complejo de transferencia de carga cristalino de color verde oscuro ( punto de fusión 171 °C) llamado quinhidrona ( C ₆ H ₆ O ₂ ·C ₆ H ₄ O ₂ ). Este complejo se disuelve en agua caliente, donde las dos moléculas se disocian en solución. ^[20]

Aminación

Una reacción importante es la conversión de la hidroquinona en derivados mono y diamina. El metilaminofenol , utilizado en fotografía, se produce de esta manera: ^[10]

${\displaystyle {\ce {C6H4(OH)2 + {\overset {methylamine}{CH3NH2}}-> HOC6H4NHCH3 + H2O}}}$

Las diaminas, útiles en la industria del caucho como agentes antiozono, se producen de manera similar a partir de anilina :

${\displaystyle {\ce {C6H4(OH)2 + {\overset {aniline}{2 C6H5NH2}}-> C6H4(N(H)C6H5)2 + 2 H2O}}}$

Usos

La hidroquinona tiene una variedad de usos asociados principalmente con su acción como agente reductor soluble en agua. Es un componente principal en la mayoría de los reveladores fotográficos en blanco y negro para película y papel donde, junto con el compuesto metol , reduce los haluros de plata a plata elemental .

Existen otros usos asociados con su poder reductor . Como inhibidor de la polimerización , aprovechando sus propiedades antioxidantes , la hidroquinona previene la polimerización del ácido acrílico , metacrilato de metilo , cianoacrilato y otros monómeros que son susceptibles a la polimerización iniciada por radicales . Al actuar como un eliminador de radicales libres, la hidroquinona sirve para prolongar la vida útil de las resinas sensibles a la luz, como los polímeros precerámicos . ^[21]

La hidroquinona puede perder un catión hidrógeno de ambos grupos hidroxilo para formar un ion difenolato. La sal difenolato de disodio de la hidroquinona se utiliza como unidad de comonómero alternante en la producción del polímero PEEK .

Despigmentación de la piel

La hidroquinona se utiliza como una aplicación tópica para blanquear la piel y reducir el color de la misma. No tiene la misma predisposición a causar dermatitis que el metol . Este ingrediente sólo se vende con receta médica en algunos países, incluidos los estados miembros de la Unión Europea, de conformidad con las Directivas 76/768/EEC:1976. ^{[22] [23]}

En 2006, la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos revocó su aprobación anterior de la hidroquinona y propuso la prohibición de todas las preparaciones de venta libre . ^[24] La FDA prohibió oficialmente la hidroquinona en 2020 como parte de una reforma más amplia del proceso de revisión de medicamentos de venta libre. ^[25] La FDA declaró que no se puede descartar la hidroquinona como un carcinógeno potencial . ^[26] Se llegó a esta conclusión basándose en el grado de absorción en humanos y la incidencia de neoplasias en ratas en varios estudios en los que se encontró que las ratas adultas tenían mayores tasas de tumores, incluidas hiperplasias de células foliculares tiroideas , anisocariosis (variación en el tamaño de los núcleos), leucemia de células mononucleares, adenomas hepatocelulares y adenomas de células del túbulo renal . La Campaña por Cosméticos Seguros también ha destacado las preocupaciones. ^[27]

Numerosos estudios han revelado que la hidroquinona, si se toma por vía oral, puede causar ocronosis exógena , una enfermedad desfigurante en la que se depositan pigmentos de color negro azulado sobre la piel; sin embargo, las preparaciones cutáneas que contienen el ingrediente se administran por vía tópica. La FDA había clasificado la hidroquinona en 1982 como un producto seguro - generalmente reconocido como seguro y eficaz (GRASE), sin embargo, se sugirieron estudios adicionales bajo el Programa Nacional de Toxicología (NTP) para determinar si existe un riesgo para los humanos por el uso de hidroquinona. ^{[24] [28] [26]} La evaluación del NTP mostró cierta evidencia de efectos cancerígenos y genotóxicos a largo plazo ^[29]

Aunque la hidroquinona sigue siendo ampliamente prescrita para el tratamiento de la hiperpigmentación , las preguntas planteadas sobre su perfil de seguridad por las agencias reguladoras en la UE, Japón y EE. UU. alientan la búsqueda de otros agentes con una eficacia comparable. ^[30] Varios de estos agentes ya están disponibles o en investigación, ^[31] incluyendo ácido azelaico , ^[32] ácido kójico , retinoides, cisteamina, ^[33] esteroides tópicos, ácido glicólico y otras sustancias. Se ha demostrado que uno de estos, el 4-butilresorcinol , es más eficaz en el tratamiento de los trastornos de la piel relacionados con la melanina por un amplio margen, así como lo suficientemente seguro como para estar disponible sin receta. ^[34]

En el proceso de antraquinona se utilizan hidroquinonas sustituidas, típicamente antrahidroquinonas, para producir peróxido de hidrógeno , que se forma espontáneamente al reaccionar con el oxígeno. El tipo de hidroquinona sustituida se selecciona en función de la reactividad y la reciclabilidad.

Fenómenos naturales

Las hidroquinonas son uno de los dos reactivos primarios en las glándulas defensivas de los escarabajos bombarderos , junto con el peróxido de hidrógeno (y quizás otros compuestos, dependiendo de la especie), que se acumulan en un depósito. El depósito se abre a través de una válvula controlada por músculos hacia una cámara de reacción de paredes gruesas. Esta cámara está revestida de células que secretan catalasas y peroxidasas . Cuando el contenido del depósito se introduce a la fuerza en la cámara de reacción, las catalasas y peroxidasas descomponen rápidamente el peróxido de hidrógeno y catalizan la oxidación de las hidroquinonas en p -quinonas . Estas reacciones liberan oxígeno libre y generan suficiente calor para llevar la mezcla al punto de ebullición y vaporizar aproximadamente una quinta parte de ella, produciendo un rocío caliente desde el abdomen del escarabajo . ^[35]

Se cree que la hidroquinona es la toxina activa en los hongos Agaricus hondensis . ^[36]

Se ha demostrado que la hidroquinona es uno de los componentes químicos del producto natural propóleo . ^[37]

También es uno de los compuestos químicos que se encuentran en el castóreo . Este compuesto se obtiene de los sacos de ricino del castor . ^[38]

Referencias

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Enlaces externos

• Ficha internacional de seguridad química 0166
• Guía de bolsillo del NIOSH sobre peligros químicos