Universidad Nacional Autónoma de México

Facultad de Estudios Superiores Zaragoza

Química Farmacéutico Biológica

Laboratorio de Síntesis y Fármacos y Materias Primas II

1501

Evangelina Mercado

Síntesis de Sacarina

Rodríguez Meza Hugo Armando

INTRODUCCION

La sacarina es uno de los edulcorantes sintéticos más antiguos. Fue descubierto en 1879 por Ira Remsen y Constantine Fahlberg, de la Universidad Johns Hopkins. En la industria alimentaria se conoce con las siglas E954. Es un edulcorante 300 veces más dulce que el azúcar aunque como tiene un regusto un poco amargo suele asociarse junto a otros endulzantes artificiales. Se puede presentar en forma de pastillas, gránulos, polvo o líquida.

De forma casual, el joven químico alemán Constantine Fahlberg que estudiaba en la Universidad Johns Hopkins (E.E.U.U.) descubrió en 1879 que un derivado del alquitrán, al que llamó sacarina (O-sulfamida benzoica), presentaba un sabor extremadamente dulce.La sacarina se incluyó en la primera lista que se publicó en E.E.U.U. de aditivos GRAS (generalmente reconocidos como seguros) en 1959. Sin embargo, en los años 70, varios grupos de investigadores argumentaron, tras varios estudios, que dosis altas de este edulcorante consumidas diariamente eran capaces de inducir la aparición de cáncer de vejiga en ratas (dosis equivalentes a las que contienen 250 latas de refresco). Así, en 1972 la sacarina fue eliminada de la lista de aditivos GRAS en E.E.U.U, y en 1981, dicho edulcorante entró a formar parte de las 169 sustancias cancerígenas establecidas por las autoridades estadounidenses (entre ellas se encuentra el cloroformo y el benzeno), aunque no fue prohibida.

La determinación de este país respecto a la utilización de esta sustancia se limitó entonces a que los productos que llevaran sacarina en su composición se sometieran a unas estrictas normas de etiquetado: «Este producto contiene sacarina, de la que se ha determinado que produce cáncer en animales de laboratorio. El uso de este producto

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puede ser peligroso para su salud». No obstante, y dada la nueva determinación adoptada por el NIH (National Institute of Health) de E.E.U.U., las autoridades estadounidenses decidieron en 1999 eliminar la sacarina de la nueva lista de sustancias cancerígenas.En la Unión Europea, tras numerosos ensayos clínicos y experimentales sigue estando autorizado su consumo.

Uso y características

Su principal función es como edulcorante no calórico. También se usa como alternativa al azúcar cuando este es perjudicial para el organismo.Se emplea en la elaboración de muchas bebidas refrescantes o de alimentos edulcorados como los yogures. Además es elemento esencial en muchos productos incluidos en la dieta de diabéticos, ya que no altera los niveles de glucosa del organismo.Del mismo modo, también es usado en la elaboración de caramelos y chicles, de modo que estos no produzcan caries, porque esta sustancia no se adhiere a los dientes.

Así, esta sustancia también se utiliza para elaborar artículos de cómo pasta de dientes o medicamentos.

Su forma puede varias, así se nos puede presentar como pastillas, gránulos, en polvo o de forma líquida.Ya desde los inicios de su utilización, la sacarina se ha visto sometida a ataques por razones de tipo económico, al provocar con su uso la disminución del consumo de azúcar, así como por su posible efecto sobre la salud de los consumidores. En los años setenta varios grupos de investigadores indicaron que dosis altas de sacarina (5% del peso total de la dieta) eran capaces de inducir la aparición de cáncer de vejiga en las ratas.La sacarina no es mutágena. Su efecto en la vejiga de las ratas se produce mediante una irritación continua de este órgano producida por cambios en la composición global de la orina que, entre otros efectos, dan lugar a cambios en el pH y a la formación de precipitados minerales. El ataque continuo tiene como respuesta la proliferación celular para reparar los daños, y en algunos casos esta proliferación queda fuera de control y da lugar a la producción de tumores. Es interesante constatar que el efecto de formación de precipitados en la orina de las ratas se debe en gran parte o en su totalidad al sodio que contiene la sacarina, ya que la forma libre o la sal de calcio no producen este efecto.

La sacarina no es pues carcinógena por sí misma, sino a través de su efecto como desencadenante de una agresión fisicoquímica a la vejiga de la rata, que induce la proliferación celular. Con concentraciones en la dieta (las utilizadas realmente por las personas) en las que no exista absolutamente ninguna posibilidad de que se produzca esta agresión a la vejiga, el riesgo no será muy pequeño, sino simplemente nulo.

La polémica sobre la sacarina surgió a partir de un estudio Canadiense realizado en 1977 con ratas, al encontrarse tumores en la vejiga de las ratas macho. Este daño, nunca se

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pudo reproducir en otros animales, y menos en el humano. También hay que decir que la dosis administrada a las ratas era equivalente a un consumo humano de aproximadamente 750 latas de bebidas carbónicas o 10.000 comprimidos de sacarina diarios durante toda la vida (algo imposible de consumir por ninguna persona)

Esta polémica tuvo su parte positiva y es que ha sido probablemente el más estudiado de todos los aditivos alimentarios. Todos los estudios posteriores han demostrado que no hay una asociación directa entre el consumo de sacarina y la incidencia del cáncer.

SINTESIS DE SACARINA

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DISCUSION QUÍMICA

Oxidación del grupo metilo

Mecanismo de oxidación de aldehídos

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OXIDACION DEL GRUPO METILO

En un matraz erlenmeyer de 600 mL se colocar 12 g de o-toluenosulfonamida, 3 g de hidróxido de sodio y 200 mL de aguaponerlo a baño maria a una temperatura de 45°C

Agitar el matraz para disolver los reactivos.Agregar permanganato de potasio (16 g) en pequeñas porciones en intervalos de 15 minutos esto tomo 3 horas

formacion de la imida o-sulfobenzoica

acidificar con HCl concentrado hasta pH 7 y filtrar impurezas.tratar el filtrado con acido hasta pH 1 y filtrar el precipitado por vacio, lavar con poca agua.tomar punto de fusion y rendimiento obtenidoseparaci

on de sacarina

continuar calentamiento por 2 horas mas. Filtrar el producto a vacio

3 MnO3 -- + H2O 2 MnO2 + 2MnO4-- + 2KOH

Mecanismo formación de sacarina

CÁLCULOS TEÓRICOS PARA LA REALIZACIÓN DE LA SÍNTESIS

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--H2O

Cálculos para la preparación de Sacarina a partir de 345 mg de o-toluenosulfonamida

1) Cantidad de agua requerida para la reacción

12 g de o-toluenosulfonamida - 200mL de agua 0.345 g de o-toluenosulfonamida – X=6 ml de agua

2) Cantidad necesaria de hidróxido de sodio para la reacción

12 g de o-toluenosulfonamida - 3 g de hidróxido de sodio

0.345 g de o-toluenosulfonamida – X=0.085 g de hidróxido de sodio

PARTE EXPERIMENTAL

En un matraz Erlenmeyer de 25 ml se colocó 0.345g de o-tolueno sulfonamida, 0.162g de Na0h y 7 ml de agua.Se montó un aparato para baño maría cuidando la temperatura (45°C aprox.) con un termómetro.

Se agito el matraz para disolver la materia prima y los reactivos. Llegando a los 45°C, se añadió 10.15 la primera cantidad de KMn04 con la punta de la espátula.Peso del frasco (KMn04) 27.842 g

Total agregado de KMn04 0.558 g

Se continuo con el procedimiento el baño maría a 45°C y en el matraz se agregó poco a poco KMnO4

Se continuó agregando KMnO4 al matraz con materia prima. Se terminó de agregar el KMnO y se puso con agitación otros 30 min.

Por CCF se comprobó terminó de la reacción y se procedió a filtrar a través de Celita.

Se filtro el producto y el KMnO4 se quedó en el papel filtro nuevamente fue tratado para recuperar algo de producto, se realizó una placa cromatografía para observar que la reacción había completado realizado.

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Se realizó un calentamiento leve y después se agregó en frio gota a gota ácido hasta un pH de 7 pero un exceso de ácido provoco un PH de 3 por lo tanto se separó el precipitado de las aguas madres.

Se trataron por separado por una parte las aguas se llevaron a pH 1 y se dejaron en calentamiento y agitación y se guardó en un matraz con tapón para la siguiente cesión.

Se filtró el producto de las aguas madres se pesó 141 mg y se tomó punto de fusión 225°C.

RESULTADOS

Punto de fusión obtenido 225°C

Rendimiento de reacción

PM PMo-toluenosulfonamida Sacarina

171.21 g 183.18 g0.345 g 0.369 g

% rendimiento = 0.141g / 0.369 g x 100 = 38.8 %

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ANALISIS DE RESULTADOS

La reacción de oxidación del grupo metilo era muy sencilla pero lo complicado de esta fue el procedimiento, ya que, la adición de permanganato requería mucho tiempo y mucho cuidado, ya que era necesario utilizar equipo de seguridad para evitar accidentes; por lo que la reacción tardo varias sesiones en terminarse por completo, para esto la cromatografía fue utilizada para observar el fin de esta reacción.

Uno de los puntos que más se me complico fue que al acidificar el producto de la oxidación este tenía que llegar a un pH de 7 , mas sin embargo, el pH se rebasó hasta pH3 y se tuvo que separar las fases y volver a tratarlas. Esto pudo afectar el rendimiento obtenido ya que este fue un poco bajo 38%.

ESPECTROS DE IRN Y RMN

Sacarina IRNcm-1= 1700 (C=O), 1528 (SO2), 3094 (N-H).

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Sacarina RMN-H ppm= 8.0 ( 4 protones aromáticos ), 10.7 (N-H fuera de campo)

BIBLIOGRAFIA1. Vogel, A. I., Vogel’s textbook of practical Organic Chemistry, 4 ed, Longman, EUA,

1978.

2. Giral F. y Rojahn, Productos Químicos y Farmacéuticos, ed. Atlante, México, 1956.

3. Paquete, L. A., Fundamentos de Química Heterocíclica, ed Limusa, México- España,

1987.

4. CHEMICAL ABSTRACTS, Vol. 101, No. 8, issued 20 August 1984 (Columbus Ohio,

USA) entry 63707K, (RIOU) Fr. Demande Fr 2,530,191, see forluma I.

5. https://docs.google.com/viewer?url=www.google.com/patents/US4076721.pdf

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( N-H )