Título: Síntesis de benzocaína

1.Resumen En el almacén de sustancias de la Escuela Nacional Preparatoria No. 5 “José

Vasconcelos”, existen variedad de reactivos, muchos de ellos en un estado impuro y

tóxico, ya que son resultado o residuos de prácticas realizadas para la materia de

química en sus diferentes grados. Dichas sustancias sólo ocupan espacio y son

inservibles para las prácticas debido a dos razones: ya sea por su toxicidad o,

porque son sustancias que simplemente no se requieren en ninguno de los años

para la demostración de algún tema de la materia. El principal objetivo de nuestra

investigación consiste en convertir aquellos reactivos peligrosos que se encuentran

en desuso, en otras de mayor utilidad. Decidimos valernos del ácido sulfanílico,

almacenado desde hace ya varios años , para convertirlo en un anestésico general

muy utilizado, llamado benzocaina. Para la realización de dicha investigación

procedimos a investigar que era la benzocaína, la hoja de seguridad del ácido

sulfanílico, sus propiedades físicas y químicas, y buscar protocolos de purificación

de sustancias y la forma más eficaz de realizarlo.

2.Introducción

El ácido p-aminobenzoico o también conocido como ácido 4-aminobenzoico es una

de las sustancias almacenadas en los laboratorios de la Escuela Nacional

Preparatoria No. 5 “José Vasconcelos”, en grandes cantidades puede llegar a ser

dañino, como material de práctica no tiene una gran utilidad,por este motivo

decidimos ocuparlo para la síntesis de benzocaína, el cual es us un fármaco que

ayuda en la anestesia general del cuerpo.

2.1 Marco Teórico

El ácido 4-aminobenzoico(PABA)

Su fórmula es C7H7NO2

Es de aspecto polvoso y de color blanco, sustancia natural.

El PABA se ha considerado dentro del grupo de vitaminas B,

aunque no existe una clara evidencia de que este metabolito

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deba suministrarse en la dieta de los seres humanos, así como de la existencia de

deficiencias. Vía oral se absorbe en el tubo digestivo, se metaboliza en hígado, y se

elimina por orina en forma inalterada y como metabolitos. El PABA se utiliza por vía

tópica en lociones o cremas como agente protector solar, absorbiendo las

radiaciones UV-B, no siendo efectivos en la zona UV-A. Por lo tanto, para cubrir

todo el espectro UV, será necesario combinarlo con un filtro solar UV-A. Se

administra también por vía oral para el tratamiento de aquellas alteraciones que se

creen producidas por una carencia de PABA: alopecia, distrofias cutáneas,

dermatitis En el experimento se utilizaron otras sustancias como son las siguientes:

Ácido Sulfúrico

Fórmula: H2SO4

Peso molecular: 98.08

Punto de Fusión: 10.49 C

Punto de Ebullición: se descompone a 340 ºC

Es un líquido transparente e incoloro ,es tóxico

e irritante en contacto con la piel.

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Se utiliza con mayor frecuencia en los fertilizantes,. otras aplicaciones importantes

se encuentran en la refinación del petróleo, producción de pigmentos, tratamiento

del acero, extracción de metales no ferrosos, manufactura de explosivos,

detergentes, plásticos y fibras. En muchos casos el ácido sulfúrico funge como una

materia prima indirecta y pocas veces aparece en el producto final.

Etanol

Es un líquido incoloro, volátil, con un olor característico y sabor picante. También se

conoce como alcohol etílico. Sus vapores son más pesados que el aire. Se obtiene,

principalmente, al tratar etileno con ácido sulfúrico concentrado y posterior hidrólisis.

De manera natural, se obtiene a través de fermentación, por medio de levaduras a

partir de frutas, caña de azúcar, maíz, cebada, sorgo, papas y arroz entre otros,

generando las variadas bebidas alcohólicas que existen en el mundo. Después de la

fermentación puede llevarse a cabo una destilación para obtener un producto con

una mayor cantidad de alcohol.

El etanol se utiliza industrialmente para la obtención de acetaldehido, vinagre,

butadieno, cloruro de etilo y nitrocelulosa, entre otros. Es muy utilizado como

disolvente en síntesis de fármacos, plásticos, lacas, perfumes, cosméticos, etc.

También se utiliza en mezclas anticongelantes.

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BICARBONATO DE SODIO

Es de color blanco, polvoso, Sabor alcalino ligeramente refrescante Soluble en agua

e insoluble en alcohol, es estable en aire seco, adsorbe agua, por lo que tiende a

formar grumos y a endurecerse durante el almacenamiento.

Su uso en el laboratorio es como regulador de pH y fabricación de sales.

Una vez descritos nuestros respectivos reactivos procederemos a describir nuestro

esperado resultado que es el de obtener “benzocaína”.

BENZOCAÍNA

Fórmula: C9H11NO2

Su nombre comercial es “Topicaina”

Es un anestésico tópico y local

Es utilizado en productos contra las quemaduras, cremas hemorroidales,

supositorios, cremas para el tratamiento contra los efectos de la hiedra venenosa,

productos orales y gingivales, sprays/pastillas para el dolor de garganta,

astringentes, supresores del apetito, remedios contra callos y verrugas, contra el pie

de atleta, productos contra el dolor de muelas; en lo referente a nuestra

investigación nos concentramos en su forma como “gel”, el cual es de aspecto

transparente, y viscoso.

Propiedades:

Hidrosoluble:Penetra la fibra nerviosa,

Liposoluble:Penetras a través de la membrana nerviosa, rica en lípidos, alterando su

permeabilidad al Sodio, inhibiendo así los impulsos nerviosos, (sensación de dolor).

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2.2 Objetivos:

● A Partir del ácido p-aminobenzoico, formar una sustancia útil, como lo es el

fármaco, “benzocaína”

2.3 Problema: En los almacenes de los laboratorios de la Escuela Nacional

Preparatoria No. 5 “José Vasconcelos”, tenemos un montón de sustancias impuras y

tóxicas las cuales ocupan mucho espacio. Un ejemplo de estas son los muchos

frascos donde se almacena ácido p-aminobenzoico.

2.4 Hipótesis: Si se utiliza el ácido p-aminobenzoico almacenado en el plantel,

entonces después de purificarlo, podremos utilizarlo en la síntesis de benzocaína.

2.Desarrollo: Previo a la experimentación se discutió con nuestro asesor cuál sería

la mejor ruta para llevar a cabo la síntesis de benzocaína. Después de varias

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búsquedas y discusiones, escogimos la siguiente técnica, que en nuestra opinión

fue la mejor que nos llevará al resultado esperado.

Materiales para la síntesis de benzocaína:

● Matraz redondo de dos bocas ● Refrigerante de agua ● 1 Agitador magnético ● Bicarbonato ● Parrilla agitadora ● Balanza ● Embudo de separación ● 1 vaso de precipitados ● 1 embudo ● papel filtro ● termómetro ● agitador de vidrio ● etanol ● Ácido 4 aminobenzoico ● Ácido sulfúrico concentrado ● Un anillo ● Soporte universal ● Pinzas de bureta

Primera parte 1. 1. Colocar con ayuda del soporte universal y pinzas de bureta el matraz de

dos bocas en la parrilla agitadora. 2. Agregar un agitador magnético al matraz para facilitar la homogeneización de

la mezcla. 3. Las cantidades requeridas de cada sustancia se sintetizan en el siguiente

cuadro:

1° Cantidad

Ácido 4-aminobenzoico 1 g

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Etanol 10 mL

Ácido sulfúrico concentrado 1.5 mL

Bicarbonato de sodio (NaHCO3) cantidad suficiente Para la producir más benzocaína duplicamos las cantidades:

2° Cantidad

Ácido 4-aminobenzoico 2 g

Etanol 20 mL

Ácido sulfúrico concentrado 2.5 mL

Sodio Bicarbonato(NaHCO3) cantidad suficiente

4. 4. Introducir todos estos reactivos, excepto el sodio bicarbonato al matraz de dos bocas.

5. Con ayuda de una pipeta graduada y con un expulsador, introducir el ácido sulfúrico por medio del embudo de separación dejando que baje lentamente.

6. Colocar el refrigerante, colocar el sistema a reflujo y se calentar la muestra durante un periodo que oscile entre los 30min a 1 hr.

7. Dejar reposar una semana. 8. Dejar enfriar y vaciar a un vaso de precipitado, añadir el sodio bicarbonato

necesario hasta que no se perciba el sonido de efervescencia. 9. Se filtró con ayuda de un embudo de destilación, separando las “aguas

madres” de la benzocaína. 10.Para comprobar la eficacia del proceso de síntesis, hacer la determinación

del punto de fusión de la sustancia. 11.Colocar sobre una parrilla, un vaso de precipitado con agua. 12.Con ayuda de una liga sujetar al termómetro, un tubo capilar que debe

contener una pequeña muestra del filtrado. Colocarlo en el vaso de precipitado.

13.Dejar calentar, observando la temperatura en que la sustancia se fusiona. 12. 14.Almacenar en un vial color ámbar y observar la aproximación del rendimiento.

Repetir en caso de ser necesario.

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15.Después lo agregamos a un vaso de color ámbar y procedimos a hacer más benzocaína.

SEGUNDA PARTE Duplicamos las cantidades y realizamos un nuevo procedimiento.

Debido al rendimiento aproximado observado en la primera parte, decidimos

duplicar las cantidades requeridas de cada sustancia y repetimos el protocolo.

Poner tabla de sustancias duplicadas (mover de lugar o algo así)

1. Llevar a cabo el reflujo (Pasos 1 al 6 de la primera parte)

2. Vaciar inmediatamente la mezcla, al terminar el reflujo, a un vaso de

precipitado. Añadir bicarbonato de sodio.

3. Dejar reposar una semana. Para su purificación, re suspender en 70 mL de

alcohol etílico y calentar en la parrilla hasta la ebullición (Favoreciendo la

evaporación del etanol).

4. Filtrar en caliente.

5. Enfriar en baño maría el filtrado( paso que no hicimos)

6. Cortar un papel filtro y obtener su masa. Colocar en el embudo de Büchner

para el filtrado.

7. Filtrar al vacío por medio de un matraz kitasato (promueve la separación de

las aguas madres de la mezcla). Las aguas madres obtenidas del filtrado al

vacío pueden re filtrarse para la obtención de más benzocaína.

8. Retirar el papel filtro con la benzocaína y colocar en la estufa durante 10 min.

9. Eliminar residuos del filtrado. los pasos anteriores el día 29 de noviembre 10.

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10.Obtener el rendimiento de la síntesis por medio de la obtención de su masa.

11.Almacenar la benzocaína obtenida en el laboratorio para la realización de

cremas y pomadas.

12.Solo se doblo la hoja y se puso en un vaso de precipitados( el día 1 de

diciembre)?

Resultados:

Primera parte de la benzocaína

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PRIMERA PARTE

Pudimos observar que la mezcla tenía un color amarillo opaco al comienzo, y

conforme pasó el tiempo se tornó amarillento traslúcido. También notamos que al

añadir el sodio bicarbonato, se tornó color ámbar traslúcido, además de propiciar

efervescencia. Al mismo tiempo favoreció una separación de fases en la mezcla.

Evaluación del punto de fusión de la sustancia obtenida con ayuda de un tubo

capilar: Se obtuvo una temperatura aproximada de 86.5°C.

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Segunda parte de la benzocaína:

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.

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SEGUNDA PARTE La sustancia obtenida del reflujo era sólida, tenía un color amarillo. Contaba con

protuberancias que al tocarlas, se desmoronaban, lo que nos indicaban que hubo

burbujas de algún gas intentando desprenderse. Durante la re suspensión de la

sustancia obtenida en reflujo, observamos que está aparentemente se disolvió en

etanol. Se obtuvo el peso del papel filtro del embudo (1.2g) para después evaluar el

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rendimiento. después del calentamiento, el líquido traslúcido, al enfriarse se volvía

un líquido blanco con grumos. Al obtener el rendimiento obtuvimos que en promedio

fue de 1.55 g

4. Análisis e interpretación de resultados:

Pudimos observar que al añadir bicarbonato de sodio a la mezcla en reflujo se

provoca efervescencia debido a la liberación de gases neutralizando así la reacción.

También observamos que se dividió la mezcla en dos fases debido a las densidades

de los componentes de la mezcla (agua más densa que benzocaína impura) Al

evaluar el punto de fusión de la sustancia obtenida con ayuda de un tubo capilar se

obtuvo una temperatura aproximada de 86.5°C, la cual se encontraba en el rango de

fusión aproxiado para esta sustancia que oscila entre los 86 y 88 °C. Durante la re

suspensión de la sustancia obtenida en reflujo, observamos que esta, al ser una

sustancia polar, se disolvía en etanol. Además se favoreció su purificación debido a

que el NaCO y Na2SO4 presentes en la mezcla son sustancias no polares, y por lo

tanto, solubles en agua. El proceso de filtración fue ligeramente complicado, debido

a que después del calentamiento, el líquido traslúcido, al enfriarse se volvía un

líquido blanco con grumos. El rendimiento obtenido en promedio fue de 1.55 g. Es

importante recalcar que es necesario realizar con sumo cuidado cada uno de los

pasos, ya que cualquier alteración y/o mal manejo de sustancias o materiales

pueden alterar la calidad y el rendimiento de la sustancia final.

5.Conclusiones:

Después de arduas semanas de experimentación encontramos un protocolo de

síntesis de benzocaína, lo que de ahora en adelante nos permitirá realizar un

manejo más sustentable a los residuos de prácticas escolares del plantel,

especialmente del tolueno. Está síntesis favorecerá la liberación de espacio en los

almacenes de los laboratorios de la Escuela Nacional Preparatoria No. 5 “José

Vasconcelos” para almacenar de manera más ordenada los materiales y reactivos

que ahi se encuentran. Sin embargo, creemos que el beneficio más importante que

conllevará esta síntesis, es el uso que le podemos dar a la benzocaína, ya que al

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ser una sustancia analgésica, puede ser utilizada como ingrediente activo en la

realización innovadora de geles o cremas para uso deportivo o doméstico.

6. Fuentes de Información:

1- García,C.(2014).Manual de experimentos Química Orgánica IV. Recuperado de la

facultad de química UNAM en :

2.-http://amyd.quimica.unam.mx/pluginfile.php/5356/mod_resource/content/1/Manual

%20QO%204%20.pdf ,p. 44,45,46,47.

.3-Anónimo.(n.d).Preparación d un analgesico local: Benzocaína . Recuperado de

-Prácticas de química farmaceutica en : http://asignatura.us.es/aaef/benzocaina.pdf

5- Anónimo. (2001). Resumen de Datos de Seguridad y Factores de Riesgo en el

Manejo de Sustancias Químicas. febrero, 2017, de UNIVERSIDAD DE SONORA

División de Ciencias Biológicas y de la Salud Programa Institucional de Salud y

Seguridad Ambiental PISSA - UNISON Sitio web:

http://www.qb.uson.mx/PISSA/frames/hojas/2,4-DNFH.pdf

6.-Anónimo. (n.d). HOJA DE DATOS DE SEGURIDAD BICARBONATO DE SODIO

.febrero, 2017, de CTR Scientific Sitio web:

http://www.ctr.com.mx/pdfcert/Bicarbonato%20de%20Sodio.pdf

7.-Anónimo. (2006). El bicarbonato de sodio, propiedades y usos. febrero, 2017, de

QuimiNet Sitio web:

https://www.quiminet.com/articulos/el-bicarbonato-de-sodio-propiedades-y-usos-152

08.htm

8.-.Anónimo. (n.d.). HOJA DE DATOS DE SEGURIDAD ACIDO SULFURICO .

febrero, 2017, de CTR Scientific Sitio web:

http://www.uacj.mx/IIT/CICTA/Documents/Acidos/Acido%20Sulf%C3%BArico.pdf

9..Anónimo. (2000). Fichas Internacionales de Seguridad Química: ÁCIDO

SULFÚRICO. marzo, 2017, de IPCS International Programme on Chemical Safety

Sitio web:

http://www.insht.es/InshtWeb/Contenidos/Documentacion/FichasTecnicas/FISQ/Fich

eros/301a400/nspn0362.pdf

10-.Anónimo. (n.d.). HOJA DE SEGURIDAD XII ETANOL . enero, 2017, de UNAM

Sitio web: http://www.quimica.unam.mx/IMG/pdf/12etanol.pdf

16

11.-Anónimo. (n.d.). FICHAS DE INFORMACIÓN TÉCNICA ÁCIDO

AMINOBENZOICO-P (PABA). enero, 2017, de Acofarma Sitio web:

http://www.acofarma.com/admin/uploads/descarga/4551-881e64f28d0c04a147e4ffb

2e491a738213bded0/main/files/cido_aminobenzoico_p__PABA_.pdf

13.- Anónimo. (n.d.). Ficha de Datos de Seguridad: ACIDO P-AMINOBENZOICO.

febrero, 2017, de ACOFARMA Sitio web:

http://www.acofarma.com/admin/uploads/descarga/1477-925f2b3a5db01b3ad977e4

78ee0cf107c0a5e31a/main/files/Acido%20p-aminobenzoico.pdf

14.- Anónimo. (2006). Las aplicaciones del ácido sulfúrico. marzo, 2017, de

QuimiNet Sitio web:

https://www.quiminet.com/articulos/las-aplicaciones-del-acido-sulfurico-5357.htm

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