Utilización de la radiación de microonda para la síntesis de 4 compuestos quinolínicos

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(1)ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL. FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y AGROINDUSTRIA. UTILIZACIÓN DE LA RADIACIÓN DE MICROONDA PARA LA SÍNTESIS DE 4 COMPUESTOS QUINOLÍNICOS. PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERA QUÍMICA. TATIANA SALOMÉ NOBOA GALLEGOS [email protected]. DIRECTOR: ING. FLORINELLA MUÑOZ BISESTI Ph. D. [email protected]. Quito, noviembre 2013.

(2) © Escuela Politécnica Nacional (2013) Reservados todos los derechos de reproducción.

(3) DECLARACIÓN. Yo Tatiana Salomé Noboa Gallegos, declaro que el trabajo aquí descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación profesional; y, que he (hemos) consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este documento.. La. Escuela. Politécnica. Nacional. puede. hacer. uso. de. los. derechos. correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normativa institucional vigente.. _________________________________ Tatiana Salomé Noboa Gallegos.

(4) CERTIFICACIÓN. Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Tatiana Salomé Noboa Gallegos, bajo mi supervisión.. __________________________ Ing. Florinella Muñoz Bisesti Ph. D. DIRECTOR DE PROYECTO.

(5) AGRADECIMIENTOS. A mis padres por todo su apoyo a lo largo de mi vida…. A la Ing. Florinella Muñoz Bisesti Ph. D. por todo su apoyo y confianza brindada para la elaboración de este proyecto… A mis hermanas mis mejores amigas…. A mis amigos viejos, amigos nuevos y amigos de toda la vida…. A mis tías que me han demostrado que no hay imposibles…..

(6) DEDICATORIA. A quien siempre ha estado a mi lado protegiéndome y siempre incondicional: Mi Mamá.

(7) i. ÍNDICE DE CONTENIDOS PÁGINA ABREVIATURAS GLOSARIO RESUMEN INTRODUCCIÓN. xv xvi xviii xix. 1.. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. 1. 1.1.. Compuestos quinolínicos 1.1.1. Estructura 1.1.2. Generalidades 1.1.3. Quinolina 1.1.3.1. Propiedades 1.1.3.2. Usos 1.1.4. Quinaldina 1.1.4.1. Propiedades 1.1.4.2. Usos 1.1.5. Ácido 2-fenilquinolin 4-carboxílico 1.1.5.1. Propiedades 1.1.5.2. Usos 1.1.6. 8-Hidroxiquinolina 1.1.6.1. Propiedades 1.1.6.2. Usos. 1 1 1 2 3 3 4 4 5 5 6 6 6 7 7. 1.2.. Técnicas de síntesis de compuestos quinolínicos 1.2.1. Síntesis de Skraup 1.2.2. Síntesis de Doebner-Von Miller 1.2.3. Síntesis de Doebner 1.2.4. Hidroxilación heterocíclica. 8 8 9 10 12. 1.3.. Síntesis orgánica de compuestos quinolínicos por microondas 1.3.1. Las microondas 1.3.2. Calentamiento por microondas 1.3.3. Las microondas y el calentamiento convencional 1.3.4. Ventajas de la radiación de microondas en las reacciones químicas 1.3.5. Estudios realizados acerca de la síntesis orgánica de compuestos quinolínicos por microondas. 13 13 14 17 18 19. Análisis por HPLC 1.4.1. Componentes de un sistema de HPLC 1.4.1.1. Sistemas de bombeo 1.4.1.2. Sistemas de inyección de muestra 1.4.1.3. Detectores 1.4.1.4. Columnas. 20 20 20 21 21 21. 1.4..

(8) ii. 1.4.2. Tipos de HPLC 1.4.2.1. Cromatografía de fase normal 1.4.2.2. Cromatografía en fase reversa. 21 21 22. 1.4.3. Modos de elución en HPLC. 22. 2.. PARTE EXPERIMENTAL. 23. 2.1.. Materiales, reactivos y equipos 2.1.1. Materiales 2.1.2. Reactivos 2.1.3. Equipos. 23 23 23 24. 2.2.. Caracterización del horno microondas. 24. 2.3.. Caracterización de reactivos y productos por espectrofotometría UV-vis 2.3.1. Selección de los compuestos quinolínicos a sintetizar 2.3.2. Caracterización de reactivos y productos por espectrofotometría UV-vis. 26 26. 2.4.. 2.5.. 2.6.. 2.7.. Determinación de la metodología de síntesis por el método convencional 2.4.1. Determinación de las condiciones de operación para la síntesis por el método convencional 2.4.2. Determinación del diseño experimental para la síntesis por el método convencional Determinación de la metodología de síntesis por radiación de microondas 2.5.1. Determinación de las condiciones de operación para la síntesis por radiación de microondas 2.5.2. Determinación de la utilidad del soporte sólido 2.5.3. Determinación de la mezcla reactiva para la síntesis de cada compuesto quinolínico 2.5.4. Pruebas preliminares para la determinación de los límites de operación de los factores del diseño experimental para la síntesis por microonda 2.5.5. Determinación del diseño experimental para la síntesis por radiación de microondas. 27 28 28 29 30 30 31 32. 33 33. Identificación y cuantificación por HPLC de los productos obtenidos 2.6.1. Preparación de muestras para el análisis por HPLC 2.6.2. Determinación de las condiciones para el análisis por HPLC 2.6.3. Identificación de los compuestos presentes en la mezcla reactiva de cada reacción de síntesis 2.6.4. Construcción de las curvas de calibración para cada producto y cuantificación de las muestras 2.6.5. Metodología para el análisis estadístico de datos. 34 34 35. 37 38. Análisis de costos. 39. 36.

(9) iii. 2.7.1. Análisis de inversión 2.7.2. Análisis de costos directos e indirectos. 39 39. 3.. RESULTADOS Y DISCUSIÓN. 41. 3.1.. Caracterización del horno microondas. 41. 3.2.. Espectrofotometría UV-vis de reactivos y productos 3.2.1. Espectrofotometría de reactivos y productos para síntesis de Quinolina 3.2.2. Espectrofotometría de reactivos y productos para síntesis de Quinaldina 3.2.3. Espectrofotometría de reactivos y productos para síntesis del Ácido 2-fenilquinolein 4-carboxílico 3.2.4. Espectrofotometría de reactivos y productos para síntesis de 8-Hidroxiquinolina. 42. 3.3.. 3.4.. la reacción de 42 la reacción de 44 la reacción de 45 la reacción de. Análisis HPLC de los productos obtenidos 3.3.1. Condiciones para el análisis por HPLC 3.3.2. Identificación de los compuestos presentes en la mezcla reactiva de cada reacción de síntesis 3.3.3. Curvas de calibración de los productos. 46 47 47 49 49. Resultados de la síntesis por radiación de microondas 3.4.1. Utilidad del soporte sólido 3.4.2. Pruebas preliminares y límites de operación para los factores del diseño experimental 3.4.3. Diseño experimental para la síntesis por radiación de microondas. 51 51. 3.5.. Síntesis por el método convencional. 58. 3.6.. Resultados de las pruebas de síntesis de los compuestos quinolínicos 3.6.1. Síntesis de Quinolina 3.6.2. Síntesis de Quinaldina 3.6.3. Síntesis del Ácido 2-fenilquinoleín 4-carboxílico. 59 60 63 68. 3.7.. Análisis de costos 3.7.1. Análisis de inversión 3.7.2. Análisis de costos directos e indirectos. 75 75 76. 4.. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. 81. 4.1.. Conclusiones. 81. 4.2.. Recomendaciones. 82. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS. 52 57. 83.

(10) iv. ANEXOS. 91.

(11) v. ÍNDICE DE TABLAS PÁGINA Tabla 1.1.. Principales propiedades físicas de la Quinolina. 3. Tabla 1.2.. Principales propiedades físicas de la Quinaldina. 4. Tabla 1.3.. Principales propiedades físicas del Ácido 2-fenilquinoleín 4carboxílico. 6. Tabla 1.4.. Principales propiedades físicas de la 8-Hidroxiquinolina. 7. Tabla 2.1.. Concentración de las soluciones de reactivos y productos para el análisis espectrofotométrico. 27. Parámetros del diseño experimental para la síntesis por el método convencional de los compuestos quinolínicos a 60 min de tiempo de calentamiento. 30. Tabla 2.3.. Mezcla reactiva para la síntesis de Quinolina. 32. Tabla 2.4.. Composición de la mezcla reactiva para la síntesis de cada compuesto quinolínico. 32. Parámetros del diseño experimental para la síntesis por microondas de los compuestos quinolínicos. 34. Factores de dilución para las muestras sintetizadas por el método convencional. 35. Factores de dilución secundarios para las muestras sintetizadas por microondas. 35. Combinaciones de fases móviles probadas para el análisis por HPLC de cada compuesto quinolínico. 36. Concentración de las soluciones de los reactivos y productos correspondientes a cada reacción de síntesis de los compuestos quinolínicos. 37. Rangos de concentración de las soluciones para la construcción de las curvas de calibración. 38. Tabla 2.11.. Costos de equipos, insumos y reactivos. 40. Tabla 3.1.. Longitud de onda seleccionada para el análisis por HPLC de las reacciones de síntesis de los compuestos quinolínicos. 47. Tabla 2.2.. Tabla 2.5.. Tabla 2.6.. Tabla 2.7.. Tabla 2.8.. Tabla 2.9.. Tabla 2.10..

(12) vi. Condiciones de análisis de las mezclas reactivas de cada compuesto quinolínico por HPLC. 48. Tiempos de retención para cada uno de los reactivos y productos que intervienen en las reacciones de síntesis de los compuestos quinolínicos. 49. CT de Quinolina a tiempos de irradiación variable y porcentaje de catalizador de 25 %. 52. CT de Quinolina a porcentajes de catalizador variable y tiempo de irradiación de 50 s. 53. CT de Quinaldina a tiempos de irradiación variable y porcentaje de catalizador constante de 4 %. 54. CT de Quinaldina a porcentajes de catalizador variable y tiempo de irradiación de 30 s. 55. CT de Ácido 2-fenilquinoleín 4-carboxílico a tiempos de irradiación variable y la relación Anilina : Ácido pirúvico de (1:4). 56. Límites de operación para los factores del diseño experimental de la síntesis por microondas de los compuestos quinolínicos. 57. Niveles del diseño experimental para la síntesis por microondas de los compuestos quinolínicos. 58. Niveles para el diseño experimental de la síntesis por el método convencional de los compuestos quinolínicos, durante 60 min. 59. Tabla 3.12.. CT y VC para la síntesis por microondas de Quinolina. 60. Tabla 3.13.. Análisis de varianza para la CT en la síntesis por microondas de Quinolina Análisis de varianza para la VC en la síntesis por microondas de Quinolina. 63. CT y VC para la síntesis por el método convencional de Quinaldina para un tiempo de calentamiento de 60 min. 64. Tabla 3.16.. CT y VC para la síntesis por microondas de Quinaldina. 64. Tabla 3.17.. Análisis de varianza para CT y VC en la síntesis por el método convencional de Quinaldina. 65. Análisis de varianza para CT en la síntesis por microondas de Quinaldina. 67. Tabla 3.2.. Tabla 3.3.. Tabla 3.4.. Tabla 3.5.. Tabla 3.6.. Tabla 3.7.. Tabla 3.8.. Tabla 3.9.. Tabla 3.10.. Tabla 3.11.. Tabla 3.14.. Tabla 3.15.. Tabla 3.18.. 62.

(13) vii. Tabla 3.19.. Tabla 3.20.. Tabla 3.21.. Tabla 3.22.. Tabla 3.23.. Tabla 3.24.. Tabla 3.25.. Tabla 3.26.. Tabla 3.27.. Tabla 3.28.. Tabla 3.29.. Tabla 3.30.. Tabla 3.31.. Tabla 3.32.. Tabla 3.33.. Tabla 3.34.. Análisis de varianza para VC en la síntesis por microondas de Quinaldina. 68. CT y VC para la síntesis por el método convencional de Ácido 2-fenilquinoleín 4-carboxílico para un tiempo de calentamiento de 60 min. 68. CT y VC para la síntesis por microondas de Ácido 2fenilquinoleín 4-carboxílico. 69. Análisis de varianza para CT y VC en la síntesis por el método convencional del Ácido 2-fenilquinoleín 4-carboxílico. 70. Análisis de varianza para CT en la síntesis por microondas de Ácido 2-fenilquinoleín 4-carboxílico. 71. Análisis de varianza para VC en la síntesis por microondas de Ácido 2-fenilquinoleín 4-carboxílico. 73. Tratamientos más adecuados para la síntesis de cada compuesto quinolínico por microondas. 73. Tratamientos más adecuados para la síntesis de cada compuesto quinolínico por el método convencional. 74. Análisis de inversión de los activos fijos necesarios para cada método de síntesis. 75. Análisis de costos indirectos de los insumos necesarios para la síntesis por el método convencional. 76. Análisis de costos indirectos de los insumos necesarios para la síntesis por microondas. 76. Análisis de costos directos de la materia prima necesaria para la síntesis por microondas de Quinolina. 77. Análisis de costos directos de la materia prima necesaria para la síntesis convencional de Quinaldina. 77. Análisis de costos directos de la materia prima necesaria para la síntesis por microondas de Quinaldina. 77. Análisis de costos directos de la materia prima necesaria para la síntesis convencional de Ácido 2-fenilquinoleín 4-carboxílico. 78. Análisis de costos directos de la materia prima necesaria para la síntesis por microondas de Ácido 2-fenilquinoleín 4-carboxílico. 78.

(14) viii. Tabla 3.35.. Análisis de los costos por gramo de producto. Tabla A.II.1. CT y VC de las replicas para la síntesis en microondas de Quinolina para el tratamiento al 15% de catalizador. 106. CT y VC de las replicas para la síntesis en microondas de Quinolina para el tratamiento al 20% de catalizador. 107. CT y VC de las replicas para la síntesis en microondas de Quinolina para el tratamiento al 25% de catalizador. 108. CT y VC de las replicas para la síntesis en microondas de Quinaldina para el tratamiento al 2% de catalizador. 109. CT y VC de las replicas para la síntesis en microondas de Quinaldina para el tratamiento al 4% de catalizador. 110. CT y VC de las replicas para la síntesis en microondas de Quinaldina para el tratamiento al 6% de catalizador. 111. CT y VC de las replicas para la síntesis por el método convencional de Quinaldina para el tratamiento al 2% de catalizador. 112. CT y VC de las replicas para la síntesis por el método convencional de Quinaldina para el tratamiento al 4% de catalizador. 112. CT y VC de las replicas para la síntesis por el método convencional de Quinaldina para el tratamiento al 6% de catalizador. 113. CT y VC de las replicas para la síntesis en microondas del Ácido 2-fenilquinoleín 4-carboxílico para el tratamiento a un Exceso de Reactivo de (1:2). 114. CT y VC de las replicas para la síntesis en microondas del Ácido 2-fenilquinoleín 4-carboxílico para el tratamiento a un Exceso de Reactivo de (1:4). 115. CT y VC de las replicas para la síntesis por el método convencional del Ácido 2-fenilquinoleín 4-carboxílico para el tratamiento a un Exceso de Reactivo de (1:2). 116. CT y VC de las replicas para la síntesis por el método convencional del Ácido 2-fenilquinoleín 4-carboxílico para el tratamiento a un Exceso de Reactivo de (1:4). 116. Tabla A.II.2. Tabla A.II.3. Tabla A.II.4. Tabla A.II.5. Tabla A.II.6. Tabla A.II.7. Tabla A.II.8. Tabla A.II.9. Tabla A.II.10. Tabla A.II.11. Tabla A.II.12. Tabla A.II.13. 80.

(15) ix. ÍNDICE DE FIGURAS PÁGINA Figura 1.1.. Estructura química de la Quinina. 1. Figura 1.2.. Estructura química del Naftaleno y la Quinolina. 3. Figura 1.3.. Estructura química de la Quinaldina. 4. Figura 1.4.. Estructura química del Ácido 2-fenilquinoleín 4-carboxílico. 5. Figura 1.5.. Complejo formado entre 8-Hidroxiquinolina y Magnesio. 7. Figura 1.6.. Síntesis de Skraup de la Quinolina. 8. Figura 1.7.. Mecanismo de reacción para la síntesis de Quinolina. 9. Figura 1.8.. Síntesis de Doebner-Von Miller de Quinaldina. 10. Figura 1.9.. Mecanismo de reacción para la síntesis de Quinaldina. 10. Figura 1.10.. Síntesis de Doebner del Ácido 2-fenilquinoleín 4-carboxílico. 11. Figura 1.11.. Mecanismo de reacción para la síntesis del Ácido 2fenilquinoleín 4-carboxílico. 11. Figura 1.12.. Hidroxilación heterocíclica de la 8-Hidroxiquinolina. 12. Figura 1.13.. Mecanismo de reacción para la síntesis de 8-Hidroxiquinolina. 12. Figura 1.14.. Espectro electromagnético. 14. Figura 1.15.. Distribución de dipolos antes (a) y después (b) de la aplicación del campo eléctrico (Ē).. 15. Figura 1.16.. Tendencia de ε’ y ε’’ con la frecuencia y el tipo de onda.. 16. Figura 1.17.. Mecanismo de calentamiento convencional y por microondas. 17. Figura 2.1.. Trozos rectangulares de papel filtro impregnados con solución de cloruro de cobalto (a) antes de radiación por microondas (b) después de radiación por microondas. 25. Trozos circulares de papel filtro impregnados con solución de cloruro de cobalto (a) antes de la irradiación (b) después de la irradiación. 26. Sistema de reflujo con calentamiento directo. 28. Figura 2.2.. Figura 2.3..

(16) x. Distribución del equipo para la síntesis por microondas de Quinaldina. 31. Curva de tendencia entre el tiempo de irradiación para el cambio de color y el nivel de potencia del horno microondas. 41. Zonas de mayor irradiación para el plato giratorio del horno microondas. 42. Espectro de absorción de reactivos y producto para la síntesis de Quinolina en función de la longitud de onda.. 43. Espectro de absorción de reactivos y producto para la síntesis de Quinaldina en función de la longitud de onda.. 44. Espectro de absorción de reactivos y producto para la síntesis de Ácido 2-fenilquinoleín 4-carboxílico en función de la longitud de onda. 45. Espectro de absorción de reactivos y producto para la síntesis de 8-Hidroxiquinolina en función de la longitud de onda.. 46. Figura 3.7.. Curva de calibración en HPLC para Quinolina. 50. Figura 3.8.. Curva de calibración en HPLC para Quinaldina. 50. Figura 3.9.. Curva de calibración en HPLC para Ácido 2-fenilquinoleín 4carboxílico. 51. CT en función del tiempo de irradiación para la síntesis de Quinolina por microondas a un porcentaje de catalizador de 25 %. 53. CT en función del porcentaje de catalizador para la síntesis de Quinolina por microondas a un tiempo de irradiación de 50 s. 54. CT en función del tiempo de irradiación para la síntesis de Quinaldina por microondas a un porcentaje de catalizador de 4%. 55. CT en función del porcentaje de catalizador para la síntesis de Quinaldina por microondas a un tiempo de irradiación de 30 s. 55. CT en función del tiempo de irradiación para la síntesis de Ácido 2-fenilquinoleín 4-carboxílico por microondas a una relación entre Anilina : Ácido pirúvico de (1:4). 56. Gráfico de Interacciones entre el tiempo de irradiación y porcentaje de catalizador para la CT en la síntesis por microondas de Quinolina. 61. Figura 2.4.. Figura 3.1.. Figura 3.2.. Figura 3.3.. Figura 3.4.. Figura 3.5.. Figura 3.6.. Figura 3.10.. Figura 3.11.. Figura 3.12.. Figura 3.13.. Figura 3.14.. Figura 3.15..

(17) xi. Figura 3.16.. Figura 3.17.. Figura 3.18.. Figura 3.19.. Figura 3.20.. Figura 3.21.. Figura 3.22.. Figura A.I.1. Figura A.I.2. Figura A.I.3. Figura A.I.4. Figura A.I.5. Figura A.I.6. Gráfico de interacciones entre el tiempo de irradiación y porcentaje de catalizador para VC en la síntesis por microondas de Quinolina. 63. Gráfico de interacción entre CT y VC para el Porcentaje de Catalizador en la síntesis por el método convencional de Quinaldina. 65. Gráfico de interacciones entre el tiempo de irradiación y porcentaje de catalizador para CT en la síntesis por microondas de Quinaldina. 66. Gráfico de interacciones entre el tiempo de irradiación y el porcentaje de catalizador para VC en la síntesis en microondas de Quinaldina. 67. Gráfico de interacción entre CT y VC para la relación reactivo limitante : reactivo en exceso en la síntesis por microondas de Ácido 2-fenilquinoleín 4-carboxílico. 70. Gráfico de interacciones entre el tiempo de irradiación y la relación reactivo limitante : reactivo en exceso para CT en la síntesis por microondas de Ácido 2-fenilquinoleín 4-carboxílico. 71. Gráfico de interacciones entre el tiempo de irradiación y la relación reactivo limitante : reactivo en exceso para VC en la síntesis por microondas de Ácido 2-fenilquinoleín 4-carboxílico. 72. Cromatograma del análisis por HPLC de la mezcla reactiva para la Síntesis de Quinolina a 100 % ACN como fase móvil. 92. Cromatograma del análisis por HPLC de la mezcla reactiva para la Síntesis de Quinolina a 90 % ACN 10 % MeOH como fase móvil. 93. Cromatograma del análisis por HPLC de la mezcla reactiva para la síntesis de Quinolina a 70 % ACN 30 % MeOH como fase móvil. 93. Cromatograma del análisis por HPLC de la mezcla reactiva para la síntesis de Quinaldina a 60% ACN 40% MeOH como fase móvil. 94. Cromatograma del análisis por HPLC de la mezcla reactiva para la síntesis de Quinaldina a 50% ACN 50% MeOH como fase móvil. 95. Cromatograma del análisis por HPLC de la mezcla reactiva para la síntesis de Quinaldina a 90% ACN 10% H2O como fase móvil. 95.

(18) xii. Figura A.I.7. Figura A.I.8. Figura A.I.9. Figura A.I.10. Figura A.I.11. Figura A.I.12. Figura A.I.13. Figura A.I.14. Figura A.II.1. Figura A.II.2. Figura A.II.3. Figura A.II.4. Figura A.II.5. Figura A.II.6. Cromatograma del análisis por HPLC de la mezcla reactiva para la síntesis de Quinaldina a 75% ACN 25% H2O como fase móvil. 96. Cromatograma del análisis por HPLC de la mezcla reactiva para la síntesis de Quinaldina a 60% ACN 40% H2O como fase móvil. 96. Cromatograma del análisis por HPLC de la mezcla reactiva para la síntesis de Ácido 2-fenilquinoleín 4-carboxílico a 70% ACN 30% MeOH como fase móvil. 97. Cromatograma del análisis por HPLC de la mezcla reactiva para la síntesis de Ácido 2-fenilquinoleín 4-carboxílico a 60% ACN 40% MeOH como fase móvil. 98. Cromatograma del análisis por HPLC de la mezcla reactiva para la síntesis de Ácido 2-fenilquinoleín 4-carboxílico a 50% ACN 50% MeOH como fase móvil. 98. Cromatograma del análisis por HPLC de la mezcla reactiva para la síntesis de 8-Hidroxiquinolina a 50% ACN 50% MeOH como fase móvil. 99. Cromatograma del análisis por HPLC de la mezcla reactiva para la síntesis de 8-Hidroxiquinolina a 20% ACN 80% MeOH como fase móvil. 100. Cromatograma del análisis por HPLC de la mezcla reactiva para la síntesis de 8-Hidroxiquinolina a 80% ACN 20% MeOH como fase móvil. 100. Cromatograma del análisis por HPLC de la solución de Quinolina 2,14 [ppm] a 70% ACN 30% MeOH como fase móvil. 101. Cromatograma del análisis por HPLC de la solución de Anilina 2,02 [ppm] a 70% ACN 30% MeOH como fase móvil. 102. Cromatograma del análisis por HPLC de la solución de Nitrobenceno 1,83 [ppm] a 70% ACN 30% MeOH como fase móvil. 102. Cromatograma del análisis por HPLC de la solución de Quinaldina 9,65 [ppm] a 60% ACN 40% H2O como fase móvil. 103. Cromatograma del análisis por HPLC de la solución de Anilina 10,08 [ppm] a 60% ACN 40% H2O como fase móvil. 103. Cromatograma del análisis por HPLC de la mezcla reactiva para la síntesis de Quinolina a 70% ACN 30% MeOH como fase móvil. 104.

(19) xiii. Figura A.II.7. Figura A.II.8. Cromatograma del análisis por HPLC de la mezcla reactiva para la síntesis de Quinaldina a 60% ACN 40% H2O como fase móvil. 104. Cromatograma del análisis por HPLC de la mezcla reactiva para la síntesis de Quinaldina a 60% ACN 40% H2O como fase móvil. 105.

(20) xiv. ÍNDICE DE ANEXOS PÀGINA ANEXO I Descripción de las pruebas de determinación de las condiciones para el análisis por HPLC. 92. ANEXO II Cromatogramas de análisis de las mezclas reactivas para la identificación de los compuestos. 101. ANEXO III Resultados de la cuantificación de las réplicas de los compuestos sintetizados. 106.

(21) xv. ABREVIATURAS ACN:. Acetonitrilo. ANOVA:. Análisis de varianza. AFQC:. Ácido 2-fenilquinoleín 4-carboxílico. CT:. Conversión Total. VC:. Variación de la Conversión. HPLC:. High Performance Liquid Chromatography (Cromatografía Líquida de Alta Resolución). MeOH:. Metanol. UV-Vis:. Ultravioleta y Visible.

(22) xvi. GLOSARIO Absorbancia: Cantidad de luz absorbida por una muestra. Logaritmo de la relación entre la potencia incidente en la muestra y la potencia que transmite la muestra. (Skoog, Holler y Crouch, 2008, p. 336). Alcaloides: Compuestos orgánicos heterocíclicos nitrogenados, se los encuentra en la naturaleza como componentes de semillas, hojas y la corteza de plantas, son compuestos de carácter alcalino y comúnmente poseen un sabor amargo. (Ege, 2000, p. 1 104). Alquitrán de hulla: Fase no acuosa del subproducto líquido destilado de la fabricación de gas de carbón o coque por destilación seca. (Sociedad Española de Ciencias Forestales, 2005, p. 55). Aminas: Compuestos orgánicos derivados del amoniaco que resultan del reemplazo de los hidrógenos por radicales alquilo (alquilaminas) o arilo (arilaminas). (McMurry, 2008, p. 916). Antiséptico: Sustancia que impide el crecimiento o destruye microorganismos patógenos. (Tripathi, 2008, p. 486). Antipirético: Fármaco que se usa para disminuir la fiebre. (Gennaro, 2003, p. 1 728). Base de Schiff: Compuesto orgánico que posee en su estructura el agrupamiento R2C=N-R’. (Beyer y Walter, 1987, p. 231) Crotonaldehído:. Compuesto. químico. líquido. e. incoloro. de. fórmula. CH3CH=CHCHO que posee un grupo metil (CH3) y otro formil (CHO) en su estructura química. (Beyer y Walter, 1987, p. 226).

(23) xvii. Elución isocrática: Procedimiento cromatográfico de elución efectuado con un solo disolvente o a una combinación fija de disolventes. (Harris, 2001, p. 699). Especie organometálica: Compuesto que posee enlaces entre átomos de carbono y metales mediante enlaces covalentes. (Carriedo y San José, 1995, p. i). Fluorescencia: Fenómeno producido por la absorción de fotones por las moléculas y causa que se emita luz de menor energía y mayor longitud de onda. (Freifelder, 2003, p. 459). Gota: Enfermedad de las articulaciones producida por una alteración metabólica. Causa la presencia de grandes cantidades de ácido úrico en la sangre. (Berg, Stryer y Tymoczko, 2007, p. 726). Malaria: Enfermedad parasitaria tropical provocada por la picadura del mosquito Anopheles, debida a los parásitos del género Plasmodium. Causa escalofríos, fiebre y debilidad. (Curtis, Barnes y Schnek, 2006, p. 363). Piridina: Compuesto aromático heterocíclico análogo del benceno que posee dentro de su anillo un átomo de nitrógeno. (McMurry, 2008, p. 949). Prednisolona: Hormona sintética corticoide utilizada para combatir enfermedades reumáticas, inflamatorias y alérgicas. (Olaeta y Cundín, 2011, p. 545). Quinina: Alcaloide quinolínico natural de fórmula C20H24N2O2, efectivo contra la malaria. Se los encuentra en plantas de la familia de las Rubiáceas como es el caso del árbol de quina. (Fox y Whitesell, 2003, p. 98; Kouznetsov y Amado, 2008, p. 306).

(24) xviii. RESUMEN El propósito del presente estudio fue el desarrollo de la metodología de síntesis por microondas para cuatro compuestos quinolínicos; Quinolina, Quinaldina, Ácido 2-fenilquinoleín 4-carboxílico y 8-Hidroxiquinolina; a través de los mecanismos de síntesis de Skraup, Doebner-Von Miller, Doebner e hidroxilación heterocíclica, respectivamente.. Para el método de síntesis por microondas, se trabajó con un horno doméstico a una potencia constante. Se compararon los resultados con el método de síntesis convencional obtenidos en un equipo para reflujo a tiempos de calentamiento de 60 min.. Se analizaron las muestras por HPLC y se concluyó que en la síntesis por microondas de Quinolina la Conversión Total (CT) fue del 30,47 ± 1,55 % para un tiempo de irradiación de 50 s y un porcentaje de catalizador del 25 %; mientras que, por el método convencional no se obtuvo conversión alguna.. Para el caso de la Quinaldina se alcanzó una CT del 12,84 ± 2,26 % por el método convencional para un porcentaje de catalizador del 6 %; mientras que, para la síntesis por microondas se obtuvo, a un tiempo de irradiación de 60 s y un porcentaje de catalizador del 4 %, una CT del 20,18 ± 1,59 %.. En la síntesis convencional del Ácido 2-fenilquinoleín 4-carboxílico se logró, a un exceso de 1:4, una CT del 7,16 ± 0,06 %; mientras que, con el método de síntesis por microondas se alcanzó una CT del 27,45 ± 0,56 %, en un tiempo de irradiación de 90 s y una relación reactivo limitante : reactivo en exceso de 1:4.. Finalmente, se evaluó el beneficio económico del uso de la síntesis por microondas en lugar del método de síntesis convencional mediante el análisis del costo por gramo de la producción de cada compuesto quinolínico. Se obtuvo que para la Quinaldina y el Ácido 2-fenilquinoleín 4-carboxílico se reduce el costo por gramo de USD 35,28 a USD 3,64 y USD 32,21 a USD 0,39, respectivamente..

(25) xix. INTRODUCCIÓN Existen varios tipos de reacción que se utilizan para la síntesis de compuestos quinolínicos. La síntesis de Skraup permite la obtención de Quinolina a través de la condensación de Anilina con Glicerina, por la acción del Ácido sulfúrico concentrado. (Geissman, 1974, p. 811). La síntesis de Doebner permite obtener Ácido 2-fenilquinoleín 4-carboxílico, a partir de Anilina, Benzaldehído y Ácido pirúvico; mientras que, la síntesis de Doebner-Von Miller, por condensación de Anilina con Acetaldehído en presencia de Ácido clorhídrico permite la obtención de Quinaldina. (Li, 2006, p. 206; Beyer y Walter, 1987, p. 835). Otra reacción de síntesis que permite la obtención del compuesto quinolínico, 8Hidroxiquinolina, es la hidroxilación heterocíclica de Quinolina. (Allinger, Cava, De Jongh, Johnson, Lebel y Stevens, 1984, p. 1 098). La síntesis de derivados quinolínicos por microondas no ha sido estudiada en el Ecuador; sin embargo, a nivel internacional, se han desarrollado algunas investigaciones. (Castillo, 2008, p. 1). Se han realizado estudios de los efectos del tiempo de irradiación y la potencia del microondas en la síntesis de tetrahidroquinolinas por vía de condensación de tres componentes cuyos resultados han evidenciado incrementos en el rendimiento y mayor eficacia en las reacciones químicas en un horno microondas doméstico y en procesos ensayados en ausencia de solvente orgánico. (Castillo, 2008, p. 1). Además de las investigaciones relacionadas con la síntesis de compuestos quinolínicos en ausencia de solventes, se han desarrollado procesos muy eficientes sobre un soporte sólido, a través de la reacción de síntesis de DoebnerVon Miller en equipos de microondas especializados y adecuados para este tipo de procesos. (Javad, Sayed y Sepehr, 2009, p. 481 - 484).

(26) xx. Un ejemplo es la investigación realizada para la síntesis de Quinaldina y sus derivados obtenidos como producto de la reacción de Doebner-Von Miller, en un soporte sólido de alúmina impregnado con un ácido inorgánico como catalizador de la reacción, cuyos resultados confirman los beneficios del calentamiento por microondas sobre el tiempo de reacción y los rendimientos de los compuestos sintetizados comparados con los métodos de síntesis convencionales. (Javad, Sayed y Sepehr, 2009, p. 481 - 484). Los procesos de síntesis de compuestos químicos por microondas presentan grandes beneficios frente a los procesos de síntesis convencionales por calentamiento. La síntesis por microondas ha permitido minimizar tiempos de reacción y costos, además de incrementar la eficiencia y velocidad de una reacción. (Loupy, 2002, p. 267). Uno de los beneficios más relevantes de la síntesis por radiación de microondas, en comparación con las técnicas convencionales, es que permite trabajar sin adición de solventes, lo cual reduce los costos y la cantidad de desechos producidos a lo largo de estos procesos. (Loupy, 2002, p. 267).

(27) 1. 1.. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. 1.1.. COMPUESTOS QUINOLÍNICOS. 1.1.1.. ESTRUCTURA. Los compuestos quinolínicos o alcaloides quinolínicos son compuestos orgánicos, cuya estructura química tiene un núcleo de un heterociclo aromático bicíclico llamado Quinolina, que contiene dentro de uno de sus anillos un átomo de nitrógeno, en lugar de un átomo de carbono. (Primo, 1995, p. 874; Kouznetsov y Amado, 2008, p. 306). La estructura de los compuestos quinolínicos varía de acuerdo con los sustituyentes ligados al núcleo de Quinolina. En la Figura 1.1 se muestra la estructura química de la Quinina, el primer alcaloide quinolínico aislado de la naturaleza y donde se ha resaltado el núcleo de Quinolina característico de este tipo de compuestos. (Primo, 1995, p. 874; Kouznetsov y Amado, 2008, p. 306). Núcleo de Quinolina. Quinina. Figura 1.1. Estructura química de la Quinina (Primo, 1995, p. 875). 1.1.2.. GENERALIDADES. Los compuestos quinolínicos existentes son de origen natural o sintético. Comúnmente, se los encuentra en plantas de la familia de las Rubiáceas del.

(28) 2. género Cinchona; como es el caso del árbol de quina, una especie productora de Quinina, el primer compuesto aislado de esta especie en presentar actividad en contra de la malaria. (Kouznetsov y Amado, 2008, p. 306). Los compuestos quinolínicos tienen gran importancia en el campo farmacéutico. Se han encontrado compuestos que actúan como antimaláricos, otros como antimicrobianos o, en algunos casos, como antibacteriales. (Javad et al., 2009, p. 481). Las propiedades farmacológicas de este tipo de compuestos contra la malaria han hecho necesaria la búsqueda y desarrollo de nuevas metodologías de síntesis, que permitan obtener alcaloides quinolínicos sintéticos, con modificaciones para mejorar su mecanismo de acción sobre los organismos vivos. (Javad et al., 2009, p. 481; Kouznetsov y Amado, 2008, p. 306; Meléndez – Gómez y Kouznetsov, 2005, p. 5). 1.1.3.. QUINOLINA. La Quinolina, cuya fórmula química es C9H7N, es también llamada 1-Benzazina o 2,3-Benzopiridina, es el miembro más simple de los compuestos quinolínicos. (ALDRICH, 2012). Es un compuesto aromático heterocíclico de nitrógeno, que contiene un anillo bencénico y otro piridínico fusionados en dos átomos de carbono adyacentes, como se ilustra en la Figura 1.2. (ALDRICH, 2012; McMurry, 2008, p. 533; Morrison y Boyd, 1998, p. 1 202). La Quinolina tiene la misma relación con respecto a la Piridina que el Naftaleno con respecto al Benceno. La Quinolina se descubrió en 1834 como componente del alquitrán de hulla, que es aún la fuente principal de Quinolina comercial y, poco tiempo después, en 1842, al destilar Quinina. (Beyer y Walter, 1987, p. 835; Smith y Cristol, 1970, p. 820).

(29) 3. Piridina. Benceno. N Naftaleno. Quinolina. Figura 1.2. Estructura química del Naftaleno y la Quinolina (Morrison y Boyd, 1998, pp. 476, 1 194). 1.1.3.1. Propiedades. La Quinolina es un líquido amarillo claro muy estable y de carácter básico. Sus principales propiedades se detallan en la Tabla 1.1. (Gilchrist, 1995, p. 154). Tabla 1.1. Principales propiedades físicas de la Quinolina Propiedad Peso molecular. Valor 129,16 g/mol 237 oC. Punto de ebullición. -17 a -13 oC. Punto de fusión Densidad, 25 oC. 1,093 g/mL o. Presión de vapor, 20 C Densidad relativa de vapor (aire = 1) (ALDRICH, 2012). 0,07 mmHg 4,5. 1.1.3.2. Usos. La Quinolina se emplea tanto en la industria como en el laboratorio. En el sector industrial, se la utiliza como materia prima para la obtención de colorantes, productos químicos de agricultura y medicamentos contra la malaria. En los laboratorios se usa la Quinolina como disolvente de alto punto de ebullición. Este compuesto se emplea en metalurgia como catalizador o anticorrosivo. En otros.

(30) 4. campos de aplicación también se utiliza como disolvente para resinas y terpenos. (EPA, 2007; Gilchrist, 1995, p. 154). 1.1.4.. QUINALDINA. La Quinaldina, C10H9N, llamada también 2-metilquinolina o α-metilquinolina, es un compuesto aromático heterocíclico nitrogenado derivado de la Quinolina. Este compuesto se diferencia de esta última, porque posee un grupo metilo enlazado al carbono en la posición 2 de la Quinolina, como se muestra en la Figura 1.3. (ALDRICH, 2012). 5. 4. 6. 3. 7. 2 8. 1. Figura 1.3. Estructura química de la Quinaldina (ALDRICH, 2012). 1.1.4.1. Propiedades. La Quinaldina es un líquido café aceitoso con un olor picante. Para solubilizar esta sustancia en agua, se requiere disolverla, al 20%, en acetona, alcohol etílico o isopropanol. (Horn, Martin y Chotcowski, 1999, p. 11) Las principales propiedades de este compuesto se detallan en la Tabla 1.2.. Tabla 1.2. Principales propiedades físicas de la Quinaldina Propiedad Peso molecular Punto de ebullición. Valor 143,18 g/mol 248 oC. Punto de fusión. -9 a -3 oC. Densidad (25 oC) (ALDRICH, 2012). 1,058 g/mL.

(31) 5. 1.1.4.2. Usos. La Quinaldina se emplea en la captura de peces por métodos químicos, puesto que es un fuerte anestésico para estas especies. Esta sustancia se adiciona al agua en concentraciones bajas, entre 5 y 10 ppm, para evitar el cambio de color y la toxicidad; a estas concentraciones actúa rápidamente en los peces y estos tardan poco tiempo en recuperarse de su efecto. (Horn et al., 1999, p. 11). Se usa en la eutanasia de peces, las dosis varían de acuerdo con las especies, la temperatura y la dureza del agua. El sistema nervioso central y sus núcleos sensoriales son afectados directamente por la Quinaldina. (Horn et al., 1999, p. 11; Close, 1986, p. 11). 1.1.5.. ÁCIDO 2-FENILQUINOLIN 4-CARBOXÍLICO. En 1887, Doebner y Giesecke sintetizaron por primera vez el Ácido 2-fenilquinolin 4-carboxílico, también conocido como 2-Fenilquinolin 4-carboxilato o Cincofeno, cuya fórmula química es C15H10NCOOH. (Shankerrao, Bodke y Mety, 2012, p. 2) Es un compuesto heterocíclico nitrogenado de carácter aromático, derivado de la Quinolina. Se diferencia de esta porque posee un grupo fenilo enlazado al carbono en la posición 2 y un grupo carboxilo en la posición 4, como se muestra en la Figura 1.4. (Merck, 2011). 5. 4. 6. 3. 7. 2 8. 1. Figura 1.4. Estructura química del Ácido 2-fenilquinoleín 4-carboxílico (Merck, 2011).

(32) 6. 1.1.5.1. Propiedades. El Ácido 2-fenilquinoleín 4-carboxílico es un producto sólido, cuyas propiedades principales se detallan en la Tabla 1.3.. Tabla 1.3. Principales propiedades físicas del Ácido 2-fenilquinoleín 4-carboxílico Propiedad Peso molecular Punto de ebullición Punto de fusión. Valor 249,26 g/mol 456,9 oC 214 a 215 oC. Punto de inflamación 230,1 oC (ALDRICH, 2012; ChemNet, 2012). 1.1.5.2. Usos. El Ácido 2-fenilquinoleín 4-carboxílico es un fuerte agente antimicrobiano, al igual que sus derivados. Este compuesto se usó desde 1911 en el tratamiento de la gota; sin embargo, su uso cesó en 1930, debido a que se descubrió que podía causar un serio daño hepático. En la actualidad es todavía usado, en combinación con Prednisolona, para tratar artritis en animales. (Wadher, Karande, Borkar y Yeole, 2009, p. 1; Cutrín, Nieto, Batalla, Casal, Pérez y Lorenzo, 1991). 1.1.6.. 8-HIDROXIQUINOLINA. La 8-Hidroxiquinolina, de fórmula C9H6NOH, que se conoce también como 8quinolinol, quinolin 8-ol u oxina, es un compuesto orgánico derivado de la Quinolina, ligado al carbón de la posición 8 de su estructura química posee un grupo OH, como se muestra en la Figura 1.5. La presencia de los átomos de nitrógeno y oxígeno facilita la formación de complejos con iones metálicos, como se muestra en la Figura 1.5. (ALDRICH, 2012; Allinger et al., 1984, p. 1097; Skoog y West, 2002, p. 165).

(33) 7. 5. 4. 6. 3. 7. 2 8. 1. 8-Hidroxiquinolina. Complejo 8-Hidroxiquinolina - Mg. Figura 1.5. Complejo formado entre 8-Hidroxiquinolina y Magnesio (Skoog y West, 2002, p. 165). 1.1.6.1. Propiedades. La 8-Hidroxiquinolina es un polvo sólido cristalino de color blanco, insoluble en agua, pero soluble en acetona, alcohol, benceno, cloroformo, ácidos y álcalis. Sus principales propiedades se detallan en la Tabla 1.4. (ScienceLab L., 2012). Tabla 1.4. Principales propiedades físicas de la 8-Hidroxiquinolina Propiedad Peso molecular Punto de ebullición Punto de fusión. Valor 145,16 g/mol 267 ºC 72,5 a 74 ºC. Densidad relativa 1,040 kg/L (ScienceLab L. , 2012; Merck, 2011). 1.1.6.2. Usos. La 8-Hidroxiquinolina se utiliza como precipitante en el análisis inorgánico de Magnesio, Aluminio, Hierro, Galio e Indio, ya que forma quelatos insolubles con estos iones metálicos. (Allinger et al., 1984, p. 1097; Pino y Pérez, 1983, p. 303). Además, los derivados halogenados de este compuesto son amebicidas por lo que se utilizan en medicina para el tratamiento de amebiasis intestinal. (Gómez, Cortés, Cuervo y López, 2007, p. 44).

(34) 8. 1.2. TÉCNICAS DE SÍNTESIS DE COMPUESTOS QUINOLÍNICOS 1.2.1.. SÍNTESIS DE SKRAUP. En la mayoría de los procesos de síntesis de quinolinas, el anillo heterocíclico se forma por ciclación a partir de un compuesto que ya contiene el anillo bencénico. (Geissman, 1974, p. 811). En la reacción de síntesis de Skraup, una amina primaria aromática, con una de las posiciones orto libre, se calienta con Glicerina, Ácido sulfúrico y un agente oxidante, que puede ser Nitrobenceno. (Geissman, 1974, p. 811). La síntesis de Skraup se produce en una serie de etapas sencillas. En la primera etapa del mecanismo de reacción, el Ácido sulfúrico cataliza la deshidratación del Glicerol y produce Acroleína. La Acroleína, por adición nucleofílica a la Anilina, forma el β-Fenilamino propionaldehído. (Morrison y Boyd, 1998, p. 1 202, 1 203). El β-Fenilamino propionaldehído pasa a la etapa de cierre anular del anillo aromático para producir la 1,2-Dihidroquinolina, que finalmente se aromatiza después de la deshidrogenación, al reaccionar con Nitrobenceno. Se añade Sulfato ferroso a la reacción para evitar que sea muy violenta. (Morrison y Boyd, 1998, p. 1 202, 1 203). La reacción de síntesis de Skraup de la Quinolina y el mecanismo de reacción para la obtención de este compuesto se presentan en las Figuras 1.6 y Figura 1.7, respectivamente.. Anilina. Glicerol. Nitrobenceno. Quinolina. Nitrobenceno. Figura 1.6. Síntesis de Skraup de la Quinolina (Morrison y Boyd, 1998, p. 1 202, 1 203). Agua.

(35) 9. Glicerol. Anilina. Acroleína. Acroleína. β-Fenilamino propionaldehído. 1,2–Dihidroquinolina. 1,2–Dihidroquinolina. Quinolina. Figura 1.7. Mecanismo de reacción para la síntesis de Quinolina (Morrison y Boyd, 1998, p. 1 202, 1 203). 1.2.2.. SÍNTESIS DE DOEBNER-VON MILLER. La síntesis de Doebner-Von Miller es similar a la síntesis de Skraup. En este caso se produce la condensación de una amina aromática con un aldehído alifático, en presencia de un ácido inorgánico. (Geissman, 1974, p. 811).

(36) 10. Para la síntesis de la Quinaldina, se prepara in situ, por condensación aldólica, Aldehído crotónico a partir de Acetaldehído. El Aldehído crotónico se condensa con la Anilina y, debido a la presencia de Ácido clorhídrico concentrado, se produce un cierre de anillo que origina la 2-Metil, 1,2-Dihidroquinolina, que se oxida a Quinaldina o 2-Metil-quinolina, en presencia de aire, como agente de deshidrogenación. La síntesis de Doebner-Von Miller de Quinaldina y el mecanismo de reacción se muestran en las Figuras 1.8 y Figura 1.9. (Beyer y Walter, 1987, p. 835; Geissman, 1974, p. 812; Javad et al., 2009, p. 3). Anilina. Acetaldehído. Quinaldina. Figura 1.8. Síntesis de Doebner-Von Miller de Quinaldina (Javad et al., 2009, p. 3). HCl. -H2O. Aire. Figura 1.9. Mecanismo de reacción para la síntesis de Quinaldina (Geissman, 1974, p. 811; Klages, 2006, p. 1 074; Javad et al., 2009, p. 3). 1.2.3.. SÍNTESIS DE DOEBNER. Es una reacción de acoplamiento de tres componentes: Anilina, Ácido pirúvico y un Aldehído para obtener un Ácido quinolínico 4-carboxílico. La síntesis del Ácido.

(37) 11. 2-fenilquinoleín 4-carboxílico requiere la reacción de Anilina, Ácido pirúvico y Benzaldehído, como se presenta en la Figura 1.10, y sigue el mecanismo de reacción que se describe en la Figura 1.11. (Li, 2006, p. 206). Anilina. Benzaldehído. Ácido pirúvico. Ácido 2-fenilquinoleín 4-carboxílico. Figura 1.10. Síntesis de Doebner del Ácido 2-fenilquinoleín 4-carboxílico (Li, 2006, p. 206). Aire. Figura 1.11. Mecanismo de reacción para la síntesis del Ácido 2-fenilquinoleín 4carboxílico (Li, 2006, p. 206).

(38) 12. 1.2.4.. HIDROXILACIÓN HETEROCÍCLICA. La hidroxilación heterocíclica es un proceso químico por el cual se introduce un grupo hidroxilo a un compuesto aromático heterocíclico. (Allinger et al., 1984, p. 1 098). En la Quinolina, la hidroxilación heterocíclica se da en dos etapas. La primera ocurre cuando este compuesto reacciona con Ácido sulfúrico para formar Sulfato de Quinolina mientras que en la segunda etapa el Sulfato de Quinolina; obtenido de la primera etapa, se calienta con Hidróxido de sodio para producir 8Hidroxiquinolina. La reacción para la hidroxilación heterocíclica de la 8Hidroxiquinolina y el mecanismo de reacción para la obtención de este compuesto se presentan en las Figuras 1.12 y Figura 1.13. (Allinger et al., 1984, p. 1 098). Quinolina. 8-Hidroxiquinolina. Figura 1.12. Hidroxilación heterocíclica de la Quinolina (Allinger et al., 1984, p. 1 098). H2SO4 o 220 C. NaOH calor. Figura 1.13. Mecanismo de reacción para la síntesis de 8-Hidroxiquinolina (Allinger et al., 1984, p. 1 098).

(39) 13. 1.3. SÍNTESIS ORGÁNICA DE COMPUESTOS QUINOLÍNICOS POR MICROONDAS La química orgánica asistida por microondas tardó muchos años en convertirse en una herramienta de la investigación química. El primer horno microondas doméstico salió al mercado en 1955 y las primeras investigaciones de química orgánica por microondas datan de 1986, año en el que se dieron las publicaciones de R. Gedye y R. J. Giguere, quienes trabajaron con una serie de reacciones químicas que se efectuaron en pocos minutos dentro de reactores cerrados, en un horno microondas doméstico. (Loupy, 2002, p. XIX). El uso de reactores cerrados para la síntesis por microondas causó problemas, principalmente explosiones debidas a la sobrepresión generada en su interior. Sin embargo, en Francia desde 1987 se desarrollaron procesos de síntesis por microondas en reactores abiertos, así como reacciones en condiciones libres de solvente, procesos más seguros para prevenir inconvenientes. (Loupy, 2002, p. XIX). Las ventajas principales del uso de esta tecnología son el ahorro en tiempo y el aumento en el rendimiento de las reacciones químicas, con menor producción de desechos y contaminación, principales objetivos de la Química Verde. (Álvarez, 2006, p. 1; Loupy, 2002, p. XIX). 1.3.1.. LAS MICROONDAS. Las microondas son radiaciones electromagnéticas con componentes eléctricos y magnéticos, tienen frecuencias entre 300 y 300 000 MHz, corresponden a longitudes de onda entre 1 m y 1 mm y están ubicadas en el espectro electromagnético entre la radiación infrarroja y las radio frecuencias, como se muestra en la Figura 1.14. Las microondas en esta región del espectro electromagnético producen la rotación molecular, que permite el calentamiento por.

(40) 14. microondas de las sustancias. (Kappe, Stadler y Dallinger, 2012, p. 9, Taylor y Francis Group, 2012, p. 2). Radiación. Escala aproximada. Radio. Edificios. Microondas. Arboles. Palma humana (2,45 GHz 12,25 cm). Infrarrojo. Visible. UV. Organismo Unicelular. Rayos X y Rayos Gamma. Moléculas Átomos. Longitud de onda. Frecuencia (Hz) Ruptura de enlaces Actividad química Rotaciones Moleculares. Vibraciones Moleculares. Excitación de electrones de la capa de valencia Ionización molecular. Figura 1.14. Espectro electromagnético (Taylor y Francis Group, 2012, p. 2). 1.3.2.. CALENTAMIENTO POR MICROONDAS. Esta forma de calentamiento es resultado de la interacción de las sustancias con las microondas y depende de la capacidad que tienen para transformar en calor la energía electromagnética, que absorben en este proceso. Los materiales dieléctricos se calientan debido a que absorben las microondas; mientras que, los materiales conductores y aislantes no lo hacen, debido a que las reflejan o son transparentes a las mismas. (Loupy, 2002, p. 4; Kappe et al., 2012, pp. 11-12, 1718). El calentamiento por microondas en las sustancias varía de acuerdo con el momento dipolar, el ángulo de pérdida o a la presencia de iones. El componente eléctrico de las microondas permite el calentamiento por dos mecanismos: la.

(41) 15. polarización dipolar y la conducción iónica. (Kappe et al., 2012, p. 11; Lidstrom, Tierney, Wathey y Westman, 2001, p. 9 227). El calentamiento, por polarización dipolar, se genera en las sustancias cuyas moléculas poseen momentos dipolares. Sustancias como el agua, cuyo momento dipolar es de gran magnitud, se calientan fácilmente; mientras que, sustancias como el dioxano, cuyo momento dipolar es muy pequeño, no lo hacen; es decir, que mientras mayor es el momento dipolar de la sustancia mayor es la temperatura que se obtiene. (Lidstrom, Tierney, Wathey y Westman, 2001, p. 9 227). En ausencia de un campo eléctrico aplicado, los momentos dipolares se encuentran orientados en un perfecto equilibrio; en el cual, por cada uno que apunta en una dirección, existe otro que apunta en la dirección opuesta, como se muestra en la Figura 1.15 (a). (Loupy, 2002, p. 6). (b). (a). Figura 1.15. Distribución de dipolos antes (a) y después (b) de la aplicación del campo eléctrico (Ē). (Loupy, 2002, p. 6). Cuando actúan sobre ellos las microondas, los dipolos rotan y tienden a alinearse en la dirección del campo eléctrico, hasta alcanzar un nuevo equilibrio, como se muestra en la Figura 1.15 (b), finalmente, como resultado del reordenamiento de los dipolos, se pierde energía en forma de calor debido a la fricción molecular y se produce el calentamiento. (Loupy, 2002, p. 6). En sustancias con momentos dipolares similares, el ángulo de pérdida propio de cada una de ellas define los resultados del calentamiento por microondas. La.

(42) 16. tangente del ángulo de pérdida o factor de pérdida (tan δ = ε’’/ ε’) relaciona las constantes dieléctricas ε’’ y ε’, que miden la capacidad de convertir la energía absorbida en calor y de almacenar la energía potencial eléctrica obtenida del campo eléctrico aplicado. Mientras mayor sea el valor para este factor de pérdida mayor es el acoplamiento entre las microondas y las sustancias y por ende mayor la temperatura final resultante. En la Figura 1.16 se muestra la tendencia de ε’ y ε’’ con la frecuencia y el tipo de onda. (Lidstrom, Tierney, Wathey y Westman, 2001, p. 9 228, Kingston y Jassie, 1988, p. 8). Figura 1.16. Tendencia de ε’ y ε’’ con la frecuencia y el tipo de onda. (Kingston y Jassie, 1988, p. 8). El segundo mecanismo de calentamiento se debe a la conducción iónica y se efectúa si las sustancias poseen iones en solución. Al comparar el calentamiento por microondas del agua común y del agua destilada se obtiene como resultado una mayor temperatura en el agua común, por la presencia de iones en solución, que por influencia del campo eléctrico producido por acción de las microondas tienden a moverse e incrementar las colisiones para convertir la energía cinética en calor. (Lidstrom, Tierney, Wathey y Westman, 2001, p. 9 227).

(43) 17. 1.3.3.. LAS MICROONDAS Y EL CALENTAMIENTO CONVENCIONAL. El calentamiento convencional es un método lento e ineficiente de transferencia de energía, que depende de las corrientes de convección y la conductividad de los materiales. En una reacción química, el calor se transmite, en un inicio, por las paredes del recipiente para, finalmente, llegar al disolvente y a los reactivos. Por esto, la temperatura del recipiente de reacción es mucho mayor que la de la mezcla reactiva, como se muestra en la Figura 1.17 (a). (Kappe et al., 2012, p. 19; Aradilla, Oliver y Estrany, 2009, p. 55). Por el contrario, la radiación de microondas produce un calentamiento interno eficiente. La energía de las microondas actúa directamente sobre las moléculas presentes en la mezcla reactiva. Los reactores empleados están diseñados con materiales transparentes a las microondas, como cuarzo o teflón. La radiación pasa por las paredes y produce un gradiente de temperatura invertido comparado con el que produce el calentamiento convencional, como se muestra en la Figura 1.17 (b). Si la cavidad del horno microondas está bien diseñada el calentamiento es homogéneo. (Kappe et al., 2012, p. 19; Aradilla et al., 2009, p. 55). (a). (b). Figura 1.17. Mecanismo de calentamiento convencional y por microondas (Aradilla et al., 2009, p. 56).

(44) 18. La energía, que suministran las microondas, permite superar la energía de activación de una reacción y completarla con rapidez. Por medio de este mecanismo de calentamiento se obtienen rendimientos más altos respecto a los que se obtienen en los métodos convencionales, debido al aumento del movimiento y el número de colisiones entre moléculas. (Aradilla et al., 2009, p. 55). 1.3.4.. VENTAJAS. DE. LA. RADIACIÓN. DE. MICROONDAS. EN. LAS. REACCIONES QUÍMICAS. El uso de la radiación de microondas en las reacciones químicas brinda una serie de ventajas prácticas, sobre el calentamiento convencional, que se resumen en la lista a continuación:. Calentamiento selectivo de las sustancias, sean estas solventes, catalizadores o reactivos. La diferencia entre los momentos dipolares de las moléculas causa que unas se calienten en mayor magnitud que otras, lo cual logra una reacción más selectiva y evita la descomposición de los compuestos térmicamente inestables. (De la Hoz, Díaz-Ortiz y Moreno, 2005, p. 176). Aumento en la velocidad de reacción como producto del aumento rápido de temperatura y la cinética de la reacción. Las sustancias polares pueden sobrecalentarse y superar rápidamente su temperatura de ebullición en reactores cerrados; mientras que, las sustancias con grandes factores de pérdida pueden alcanzar fácilmente temperaturas de alrededor de 200 oC. Estas temperaturas no se podrían lograr en el calentamiento convencional. (Aradilla et al., 2009, p. 57; Kappe, 2004, p. 6 253). Aumento en el rendimiento de la reacción. Se reducen las reacciones secundarias. El campo eléctrico que se produce por la radiación de microondas influye directamente sobre los compuestos intermediarios polares y en la estabilización de estados de transición polares para favorecerlos. (De la Hoz, Díaz-Ortiz y Moreno, 2005, p. 176).

(45) 19. Disminución de los desechos. La síntesis por radiación de microondas puede llevarse a cabo con mayor eficiencia en ausencia de solvente sobre un soporte sólido. Al utilizar solventes en los procesos de síntesis se obtienen gran cantidad de desechos. (Aradilla et al., 2009, p. 57). 1.3.5.. ESTUDIOS REALIZADOS ACERCA DE LA SÍNTESIS ORGÁNICA DE COMPUESTOS QUINOLÍNICOS POR MICROONDAS. La síntesis de derivados quinolínicos con el uso de radiación de microondas no ha sido estudiada en el Ecuador; sin embargo, a nivel internacional, se han desarrollado algunas investigaciones que utilizan diferentes mecanismos de reacción. Se han realizado estudios para la síntesis de tetrahidroquinolinas por vía de condensación de tres componentes, en un horno microondas doméstico con variaciones en el tiempo de irradiación y potencia, en un proceso en ausencia de un solvente orgánico, que produjo incremento en el rendimiento y mayor eficacia en las reacciones químicas. (Castillo, 2008, p. 1). Además de las investigaciones relacionadas con la síntesis de compuestos quinolínicos en ausencia de solventes, se han desarrollado procesos muy eficientes para la síntesis por microondas de Quinaldina y sus derivados a través de la reacción de Doebner-Von Miller, en equipos de microondas especializados y adecuados para este tipo de procesos, con un soporte sólido de alúmina impregnado con un ácido inorgánico como catalizador de la reacción, los resultados obtenidos confirman los beneficios del calentamiento por radiación de microondas sobre el tiempo de reacción y los rendimientos de los compuestos sintetizados, comparados con los métodos de síntesis convencionales (Javad et al, 2009, pp. 481 - 484).. Song, Cho, Park y Kwon (2002) estudiaron para la 2,4-Difenilquinolina, mediante la reacción de Friedländer, la influencia de la variación de la concentración del catalizador, Difenilfosfato, en la síntesis por microondas del compuesto quinolínico. El estudio se realizó en un microondas doméstico y se demostró que no existía.

(46) 20. efecto de la variación de difenilfosfato, como catalizador, en el rendimiento de la reacción; mientras que, en ausencia de este, el rendimiento era muy bajo. (pp. 255 - 256). Para la síntesis de derivados quinolínicos por la reacción de Friedländer; Muscia, Bollini, Carnevale, Bruno y Asís (2006) estudiaron la influencia del tiempo de reacción en un horno microondas doméstico. La investigación se realizó en presencia de Ácido clorhídrico como catalizador. Como resultado se obtuvieron tiempos a los cuales las reacciones se completaron entre 1,5 y 12,0 min y se observó que a mayor tiempo de reacción no existió efecto alguno sobre el rendimiento de la misma. (pp. 8 811 - 8 812). 1.4. ANÁLISIS POR HPLC La cromatografía líquida de alta resolución o HPLC mejora la eficacia de la separación de los compuestos en la columna y en la resolución de los picos detectados. Esta técnica requiere de una presión elevada que force el paso del disolvente, portador del soluto, por una columna que contiene partículas muy finas, de alrededor de 3-10 µm. En la actualidad para incrementar la resolución, velocidad y sensibilidad en HPLC se han introducido instrumentos que bombean la fase móvil a presiones del orden de 15 000 o 100 000 psi (Harris, 2001, pp. 608609; Skoog, Holler y Nieman, 2001, pp. 785, 786).. 1.4.1.. COMPONENTES DE UN SISTEMA DE HPLC. 1.4.1.1. Sistemas de bombeo Los sistemas de bombeo de HPLC se construyen de materiales resistentes a la corrosión; estos sistemas son capaces de producir presiones sobre los 6 000 psi y generar un flujo sin pulsaciones, con caudales entre 0,1 y 10,0 mL/min. (Skoog et al., 2001, p. 790).

(47) 21. 1.4.1.2.. Sistemas de inyección de muestra. Los sistemas de inyección para HPLC trabajan normalmente en un rango de 5 a 500 µL. Permiten la reproducibilidad en la inyección de las muestras sin despresurizar el sistema. (Skoog et al., 2001, pp. 791-792). 1.4.1.3. Detectores. Los detectores usados en HPLC se basan en la medida de propiedades como el índice de refracción, constante dieléctrica, densidad, absorbancia en el UV o fluorescencia de la muestra analizada. (Skoog et al, 2001, p. 794). 1.4.1.4. Columnas. Las columnas para HPLC; generalmente, están construidas de acero inoxidable, con longitudes de 5 a 30 cm y diámetros internos de 1 a 5 mm. En su interior albergan un relleno de partículas porosas esféricas, con diámetros entre 3 y 10 µm. (Harris, 2001, p. 610; Skoog et al, 2001, pp. 787, 793). El relleno de las columnas pueden ser sílice, alúmina, resina sintética o resina de intercambio iónico. La eficacia de una columna es mayor a un menor tamaño de partícula de relleno, ya que existe mayor área superficial, la cual está en el orden de centenares de m2/g. (Harris, 2001, p. 610; Skoog et al, 2001, pp. 787, 793). 1.4.2.. TIPOS DE HPLC. 1.4.2.1. Cromatografía de fase normal. En este tipo de cromatografía la fase estacionaria es polar; mientras que, la fase móvil tiene polaridad baja o media y puede contener hexano, tolueno, isopropanol,.

(48) 22. entre otros. En este proceso de separación, los compuestos no polares salen de la columna en primer lugar; mientras que, los compuestos polares quedan retenidos por más tiempo. (Harris, 2001, p. 614; Primo, 1995, p. 1 228). 1.4.2.2. Cromatografía en fase reversa. En la cromatografía en fase reversa se utiliza una fase estacionaria o fase fija sólida no polar y una fase móvil polar, que puede contener agua, metanol, acetonitrilo, entre otros. Con esta combinación entre fase fija y móvil, se logra lo opuesto que con la cromatografía en fase normal; es decir, los compuestos no polares quedan retenidos en la columna; mientras que, los compuestos polares salen con mayor rapidez. (Harris, 2001, p. 614; Primo, 1995, p. 1 228). 1.4.3.. MODOS DE ELUCIÓN EN HPLC. Existen en HPLC dos modos básicos de elución: isocrático y gradiente. En el primero de ellos la composición de la fase móvil es fija; mientras que, en el modo gradiente se tiene una mezcla de dos disolventes y la composición de la fase móvil cambia durante la separación, debido al aumento de uno de ellos, en un gradiente continuo. (Harris, 2001, p. 614).

(49) 23. 2.. PARTE EXPERIMENTAL. 2.1.. MATERIALES, REACTIVOS Y EQUIPOS. 2.1.1.. MATERIALES. Para el desarrollo de la presente investigación se utilizaron los siguientes materiales:. Celdas de cuarzo para espectrofotometría de 3 mL y camino óptico de 1 cm Matraces volumétricos de 10, 25, 50, 250 y 500 mL Puntas plásticas para micropipeta Reactor de teflón con cierre hermético, SAVILLEX de 60 mL Vasos de precipitación de 50, 100 y 500 mL Columna Agilent HPLC-Columns, ZORBAX Eclipse Plus C18 Analytical 4,6 150 mm, 5 µm Filtros preparativos, Millipore Millex – HV Hydrophilic PVDF, con un tamaño de poro de 0,45 µm Viales ámbar con tapa metálica de 2 mL Papel filtro Micropipeta, BOECO, rango de operación: 100 µL – 1 000 µL. 2.1.2.. REACTIVOS. Acetaldehído, 99%, BDH Ácido 2-fenilquinoleín 4-carboxílico, 99%, ALDRICH Ácido clorhídrico, 37,7%, BDH Ácido pirúvico, 98%, ALDRICH Acido sulfúrico, 95,3%, BDH Agua grado HPLC Anilina, 98,5%, BDH.

(50) 24. Benzaldehído, 100%, BDH Cloruro de cobalto, 100%, ALDRICH Etanol absoluto, ALDRICH Glicerina, 98%, BDH Hidróxido de sodio, 98%, ALDRICH 8-Hidroxiquinolina, 100%, BDH Metanol grado HPLC, ALDRICH Nitrobenceno, 95%, BDH Quinaldina, 95%, ALDRICH Quinolina, 98%, ALDRICH Sulfato ferroso, 95%, Judex. 2.1.3.. EQUIPOS. Balanza analítica, CITIZEN, con una escala de operación mínima de 10 mg y máxima de 220 g (d = 0,1 mg; e = 1 mg) Equipo para reflujo, MRC, modelo K_1/6; provisto de 6 balones de 250 mL, 6 cuerpos extractores de 125 mL y 6 refrigerantes modelo Dimroth (espiral externo y recto central), 3 300 W (10 niveles de potencia), 230 AC y 50 Hz. Material de vidrio, ILMABOR con uniones esmeriladas Espectrofotómetro UV-Vis HITACHI, modelo U-1 900 Horno convencional de microondas, PANASONIC. Modelo: NN-ST978S. Rango de operación: 120 W – 1 200 W (10 niveles), 60 Hz, 120 V y 12,7 A Equipo de Cromatografía Líquida de Alta Resolución (HPLC), AGILENT, código L1120, con detector UV-Vis y FLD-VWD. 2.2. CARACTERIZACIÓN DEL HORNO MICROONDAS Para la caracterización del horno microondas se utilizaron fragmentos de papel filtro impregnados con una solución acuosa de 50 g/L de Cloruro de cobalto. Se cortaron en el laboratorio varios trozos rectangulares de papel filtro del largo.

(51) 25. correspondiente al diámetro del plato circular giratorio del horno microondas y de ancho de 14 cm. Se redondearon sus extremos, como se muestra en la Figura 2.1 (a). Se impregnaron los fragmentos de papel filtro con la solución acuosa de Cloruro de cobalto, de manera homogénea, y se dejaron en reposo por un tiempo de 2 min.. Los trozos de papel filtro impregnados con la solución, fueron sometidos a la radiación de microondas el tiempo necesario para que el color del papel cambiara de rosa a azul, como se puede observar en la Figura 2.1 (b). Este ensayo se realizó a cada nivel de potencia del horno microondas (Potencias 1 - 10).. (a). (b). Figura 2.1. Trozos rectangulares de papel filtro impregnados con solución de cloruro de cobalto (a) antes de la irradiación por microondas (b) después de la irradiación por microondas Se construyó la curva tiempo de irradiación en función de la potencia y se determinó la potencia a la cual se requería el menor tiempo de irradiación, la misma que fue utilizada en todo el proceso de experimentación.. Se determinaron, además, las zonas de mayor irradiación en el plato giratorio, para lo cual se cortó un trozo de papel filtro de igual forma y medidas del plato circular giratorio del horno microondas, como se muestra en la Figura 2.2 (a).. El papel filtro fue impregnado con la solución acuosa de Cloruro de cobalto, de manera homogénea, y se dejó en reposo por 2 min; luego fue sometido a la radiación de microondas el tiempo necesario para que el color del papel cambiara de rosa a azul, como se puede observar en la Figura 2.2 (b)..

(52) 26. (a). (b). Figura 2.2. Trozos circulares de papel filtro impregnados con solución de cloruro de cobalto (a) antes de la irradiación (b) después de la irradiación. 2.3. CARACTERIZACIÓN DE REACTIVOS Y PRODUCTOS POR ESPECTROFOTOMETRÍA UV-VIS 2.3.1.. SELECCIÓN DE LOS COMPUESTOS QUINOLÍNICOS A SINTETIZAR. Se seleccionaron 4 compuestos quinolínicos que se pudieran caracterizar por espectrofotometría UV-VIS e identificar mediante HPLC: Quinolina, Quinaldina, Ácido 2-fenilquinolein 4-carboxílico y 8-Hidroxiquinolina.. Para obtener el compuesto quinolínico base, Quinolina, se utilizó la reacción de síntesis de Skraup entre Anilina, Glicerina y Nitrobenceno, con Ácido sulfúrico como catalizador. (Morrison y Boyd, 1998, pp. 1 202, 1 203). La reacción de síntesis que se eligió para la Quinaldina fue la de Doebner-Von Miller, a partir de Anilina y Acetaldehído, en presencia de Ácido clorhídrico como catalizador. (Javad et al., 2009, p. 3). La reacción de síntesis de Doebner se seleccionó para obtener el Ácido 2fenilquinoleín 4-carboxílico, mediante la reacción de Anilina, Ácido pirúvico y Benzaldehído. (Li, 2006, p. 206).

(53) 27. Para obtener la 8-Hidroxiquinolina se realizó la hidroxilación heterocíclica de la quinolina en presencia de Ácido sulfúrico e Hidróxido de sodio. (Allinger et al., 1984, p. 1 098). 2.3.2.. CARACTERIZACIÓN. DE. REACTIVOS. Y. PRODUCTOS. POR. ESPECTROFOTOMETRÍA UV-VIS. Debido a la presencia de grupos cromóforos, tanto en los reactivos necesarios para la síntesis como en los compuestos quinolínicos obtenidos como productos, estas sustancias se caracterizaron por espectrofotometría UV-VIS, y se definieron las longitudes de onda del análisis por HPLC, para la cuantificación de los productos sintetizados en cada mezcla reactiva (mezcla de reactivos y productos que intervienen en la síntesis de cada compuesto quinolínico, medida a lo largo del proceso de síntesis, desde el tiempo de irradiación cero).. Se prepararon soluciones diluidas en etanol absoluto, tanto de los reactivos como de los productos de las reacciones de síntesis, en las concentraciones que se detallan en la Tabla 2.1.. Tabla 2.1. Concentración de las soluciones de reactivos y productos para el análisis espectrofotométrico Concentración de la solución Compuesto quinolínico a sintetizar. Quinolina. Compuesto [ppm]. [µM]. Quinolina. 1,71. 13,24. Anilina. 4,03. 43,27. Nitrobenceno. 0,60. 4,87. Quinaldina. 1,61. 11,24. Anilina. 4,03. 43,27. Ácido 2-fenilquinoleín 4-carboxílico. 1,01. 4,05. Benzaldehído. 4,18. 39,43. Anilina. 4,03. 43,27. 8-Hidroxiquinolina. 4,08. 28,11. Quinolina. 1,71. 13,24. Quinaldina. Ácido 2-fenilquinoleín 4-carboxílico. 8-Hidroxiquinolina.

(54) 28. Con cada solución se realizó un barrido en la zona del UV desde 190 a 400 nm, en un espectrofotómetro, para obtener los espectros de absorbancia en función de la longitud de onda de cada compuesto. Se superpusieron los espectros de los reactivos y los productos correspondientes a cada reacción de síntesis y se seleccionó la longitud de onda para el análisis de las mezclas reactivas por HPLC.. 2.4. DETERMINACIÓN DE LA METODOLOGÍA DE SÍNTESIS POR EL MÉTODO CONVENCIONAL 2.4.1.. DETERMINACIÓN DE LAS CONDICIONES DE OPERACIÓN PARA LA SÍNTESIS POR EL MÉTODO CONVENCIONAL. Para la síntesis convencional, se instaló un sistema de reflujo con calentamiento directo, como se muestra en la Figura 2.3. Se utilizó etanol absoluto como solvente. Sobre él se adicionó la mezcla reactiva correspondiente a cada reacción, en las cantidades que se muestran en la Tabla 2.4.. 1.. Núcleos de ebullición. 2.. Balón. 3.. Brazo para ascenso del vapor. 4.. Solvente más mezcla reactiva. 5.. Solvente más mezcla reactiva. 6.. Entrada del sifón. 7.. Descarga del sifón. 8.. Adaptador. 9.. Refrigerante (condensador). 10. Entrada del agua de refrigeración 11. Salida del agua de refrigeración 12. Camisa de calentamiento. 12. Figura 2.3. Sistema de reflujo con calentamiento directo.