Manual Sobre La Cocaina Obtencion Purificacion,Sintesis,Reconocimiento y Estabilizacion

www.todoquimica.tk

COCAINA

ROBERTO MARTINEZ INGA

COCAINA OBTENCION, PURIFICACION, SINTESIS, RECONOCIMIENTO Y ESTABILIZACION.

Curso de Qumica Organica 3 Prof. MSc Nora Herrera.

Martinez , Roberto Dedios, Liliana Buiza, Monica

INTRODUCCION

En el presente trabajo se desarrollará el tema sobre COCAINA; que como se sabe es un tipo de alcaloide que se encuentra en las hojas de Erythroxylon coca (arbusto de América meridional). La cocaína es utilizada como anestésico local, administrada como sedante y excitante; en dosis fuerte es tóxica; se emplea principalmente como clorhidrato. La masticación de las hojas de coca permite resistir algún tiempo a la fatiga sin tener la necesidad de alimento. Para una mejor comprensión de lo que es la cocaína en sus diferentes aspectos hablaremos acerca de los alcaloides.

COCAINA ROBERTO MARTINEZ INGA

Los alcaloides son sustancias inorgánicas complejas, principios activos de muchos vegetales y que gozan de propiedades básicas, de donde deriva el nombre de alcaloides (parecidos a los álcalis). Pueden combinarse con los ácidos sin eliminación de agua para la formación de sales de alcaloides bien definidas (cristalizadas y solubles en agua) . Generalmente ejercen acción fisiológica en hombres y animales. Actúan en muy pequeñas cantidades, provocando efectos naturales. Empleados en terapéutica, debe controlarse su uso con todas las precauciones debidas, porque son muy tóxicos. El descubrimiento de los alcaloides es obra de varios célebres farmacéuticos DEROSNE (1803), extrajo del opio una sustancia cristalizada, la narcotina. SEGUIN y luego SERTÜRNER.(1803), aislaron otro alcaloide del opio, la morfina. Algunos años después dos farmacéuticos franceses: PELLETIER y CAVENTROU descubrieron la estricnina, la quinina, etc. En 1835 ya se conocían unos 30 alcaloides. Los alcaloides se localizan en determinadas regiones de los vegetales, al estado de sales de ácidos orgánicos; unos en las hojas( coca, tabaco) , otros en las frutas y semillas (nuez vómica), en la corteza delos árboles (quina), en las raíces (altea), etc.

COCAINA ROBERTO MARTINEZ INGA

En los animales son raros, por ejemplo en la salamandrina, la adrenalina (base orgánica contenida en el organismo humano). El origen de los alcaloides no es bien conocida, pero parecen ser productos de la desasimilación de proteínas, medios de defensa o sustancias de reserva. Generalmente los alcaloides están formados por Carbono, Hidrógeno, Oxígeno y Nitrógeno (por lo tanto son compuestos nitrogenados). Pudiendo faltar el oxígeno y entonces son líquidos y volátiles como la nicotina, la cicutina, la esparteína. LIEBIG los considera derivados del amoníaco (NH3), por sustitución del hidrógeno por un grupo orgánico. Por última descomposición dan piridina o quinolina. Los alcaloides derivan de la piridina como los cuerpos aromáticos derivan del benceno; a excepción de la cafeína. Los alcaloides pueden dividirse en oxigenados y no oxigenados: los que no contienen oxígeno son generalmente volátiles, como nicotina, conicina ocicutina, esparteína; los oxígenados

como cocaína,

morfina; son sólidos fijos solubles en alcohol. Desde el punto de vista químico, se clasifican teniendo en cuenta la naturaleza del núcleo heterocíclico principal que encierran en su molécula. Se ha logrado reconocer en la molécula alcohólica grupos atómicos que le dan cierta individualidad; por ejemplo: el grupo pirídico, el

COCAINA ROBERTO MARTINEZ INGA

grupo quinoleico e isoquinoleico, el grupo pirrólico, el grupo del antraceno y del fenantreno Grupos : 1). Núcleo pirrol. ( Higrina, Betonicina) 2). Núcleo piridina. (Conina, Pelletierina) 3). Núcleo tropano. (Hiosciamina, Hioscina, Cocaína) 4). Núcleo quinolina. (Quinina, Estricnina) 5). Núcleo isoquinolina. (Papaverina, Narcotina) 6). Núcleo indol. (Hipaforina) 7). Núcleo glioxalina. (Pilocarpina) 8). Núcleo purina. (Cafeína, Teobromina) 9). Núcleo no heterocíclicos. (Damascenina, Hordenina) 10). Desconocidos. (Aconitina, Cevadina). En donde observamos que la cocaína pertenece al grupo 3

(núcleo

tropano). A continuación se desarrollará el tema: COCAINA desde un punto de vista químico analítico; concepto, origen, estructura molecular, propiedades, así como sus reacciones de identificación, métodos de obtención (extracción), síntesis, etc.

COCAINA ROBERTO MARTINEZ INGA

COCAINA

La cocaína es el alcaloide principal de las hojas de coca, en las cuales fue hallada por GAEDCKE en 1855 quien le dio el nombre de eritroxilina, la que posteriormente fue aislada por Niemann de las hojas de Erythroxylon coca en 1860. Con el nombre de coca se denominan algunas plantas del género Erythroxylon, entre las que tenemos básicamente: • Erythroxylon Coca • Erythroxylon Novogranatense. • Erythroxylon Truxillense Las principales variedades comerciales son: Coca Boliviana o de Huánuco (E. Coca), Coca Peruana o Trujillana (E. Truxillense), Coca de Java (E. Truxillense) y Coca de Ceilán (E. Novogranatense).

COMPONENTES

Las hojas de coca contienen aproximadamente 0,5-2% de alcaloides totales, entre los que tenemos: a.- Derivados Tropánicos: Cocaína (metil-benzoil ecgonina) constituyendo el 50-94%; cinamil cocaína (metil-cinamil ecgonina); α y β truxilinas (estéreo-metil ecgonina de los ácidos α y β truxílicos); tropa cocaína (éster benzoílico de la pseudotropina)

COCAINA ROBERTO MARTINEZ INGA

b.- Derivados de Pirrol: Higrina, β - iurina, cusohigrina. Otras sustancias encontradas en las hojas son: ácido cocatánico, proteínas, minerales (calcio), vitaminas, ácidos grasos, aceites esenciales, ceras, salicilato de metilo, acetona y alcohol metílico.

De los alcaloides contenidos en las hojas de coca; cocaína, cinamilcocaína y α y β truxilinas son los más importantes. Estos se hayan en diferentes proporciones en las distintas variedades comerciales. Las hojas de Java son las más ricas en lo que se refiere a alcaloides totales y entre ellos predomina la cinamil-cocaína; mientras que las hojas de Bolivia y Huánuco contienen menos alcaloides totales, pero una mayor proporción de cocaína.

ASPECTOS QUIMICOS

La cocaína (C 17H21O4N); se define como un alcaloide porque tiene las características clásicas de éstos: es una base nitrogenada capaz de formar sales en ácidos orgánicos e inorgánicos, tienen origen vegetal y actividad farmacológica definida. Pertenece al grupo de los alcaloides tropánicos, su núcleo fundamental es el tropano el cual es producto de la condensación de un anillo de cinco miembros o pirrolidínico y otros de seis miembros o piperidínico con tres átomos comunes, dos de carbono y uno de nitrógeno. El nitrógeno que cumple la función de puente contiene un grupo metilo. Del tropano deriva la ecgoninaque presenta un radical hidroxilo (OH) en el carbono 3 y un grupo carboxílico (COOH) en posición 2; siendo por tanto el 3-hidroxi-2-carboxi-tropano. La ecgonina puede formar ésteres con los alcoholes mediante su radical carboxi (derivado de ácido metanóico) y con los ácidos por medio

COCAINA ROBERTO MARTINEZ INGA

del grupo OH presente en la molécula.

El éster doble producto de la

reacción con alcohol metílico y ácido benzoico es la cocaína (figura I). La unión éster es bastante lábil en presencia de tejidos vegetales o animales, lo que hace que el contenido de cocaína en las hojas de coca se vaya perdiendo con el tiempo: la desecación hace más lento el proceso pero no la suprime la ecgonina contiene 4 átomos de carbono asimétricos o quirales que generan formas estereoisoméricas, las cuales pueden dividirse en dos grupos, las que contienen los grupos hidroxilo y carboxilo en el mismo núcleo molecular (las formas cis), o sobre lados opuestos (las formas trans)

trans ecgonina

cis-ecgonina

La cocaína al igual que la ecgonina contiene cuatro átomos de carbonos quirales, las cocaínas derivadas de la forma trans, se distinguen por la letra griega α las cuales son d-cocaína o isococaína y las cocaínas que tienen configuración cis, son las l-cocaínas; una mezcla de ambos isómeros en proporciones iguales genera la llamada cocaína racémica que no tiene actividad óptica . Loa átomos quirales en la molécula de l-cocaína que es la más importante y tiene actividad biológica son las presentadas en seguida, los

COCAINA ROBERTO MARTINEZ INGA

cuales han sido tomados uno por uno para una mejor visión de su configuración absoluta, así como de la posición de sus grupos sustituyentes:

Los carbonos quirales que contienen las moléculas de cocaína compiten entre sí y se contrarresta, por tanto la actividad óptica de la cocaína así como de todos los alcaloides se ve condicionada por la presencia del átomo de nitrógeno en su estructura, es decir la cocaína presenta actividad óptica por el nitrógeno más que por los carbonos quirales pero tampoco se debe ignorar que estos producen algún efecto, en la desviación de la luz polarizada por la cocaína. Tanto la d-cocaína como la l-cocaína han sido sintetizados por Willstaller a partir de una mezcla de ésteres de ecgonina. De esta mezcla se separó un τ-ψ -ecgonina la cual fue transformada en sus derivados, uno de los cuales fue obtenido naturalmente d-ψ -cocaína.

De los ésteres de

ecgonina residuales fue preparada una cocaína racémica la que por cristalización fraccional de sus bitartaratos se obtuvo la l-cocaína.

PROPIEDADES FISICAS Y FARMACOLOGICAS

La l-cocaína es el alcaloide más importante de las hojas de coca, son prismas monoclínicos, incoloros, con un punto de fusión de 98ºC, cristaliza a partir de etanol, es muy soluble en cloroformo (CHCl3), soluble en etanol, éter dietílico, sulfuro de carbono (CS2), benceno, aceite de oliva y trementina; acetona, ácido acético, petróleo; muy poco soluble en agua fria, sus soluciones son alcalinas al papel de tornasol; es insoluble en glicerina. La soluciones de cocaína son levógiras y tiene una [α]D20= -15,83º (rotación específica en la línea del sodio a 20ºC) en cloroformo. Sublima

COCAINA ROBERTO MARTINEZ INGA

con descomposición a temperaturas que estén por encima de su punto de fusión tiene sabor amargo e insensibiliza transitoriamente los nervios linguales.

La cocaína posee notables propiedades anestésicas locales, es un poderoso narcótico, con fuerte acción depresora sobre el SNC (sistema nervioso central) que puede provocar la muerte por parálisis del centro respiratorio. La administración repetida de este alcaloide permitió observar efectos indeseables sobre el músculo cardiáco particularmente su alarmante estimulación central, la llevó al uso actual como agente alucinante y eufórico con desarrollo de adicción. Asociada o relacionada químicamente con la escopolamina y la atropina incrementa su potencia narcótica en medicina, odontología, etc. se usa en forma de su clorhidrato.

PRODUCTOS DE DESCOMPOSICION DE LA COCAINA

Cuando la cocaína se hierve con agua se produce una hidrólisis parcial dando como productos benzoil-ecgonina y metanol. CH3O2C-(C 7H10N-CH3)-O2C-C6H5 + H2O → HO2C(C 7H10N-CH3)- O2C-C6H5 + CH3OH l-cocaína

benzoil-ecgonina

La hidrólisis ácida de la cocaína se produce cuando ésta se hierve con agua más ácido clorhídrico o ácido sulfúrico diluido o agua de barita, dando como productos cantidades equimolares de metanol, ácido benzoico y la base llamada ecgonina. C17H21O4N + H2O  H2SO4→ C9H10O3N + C7H6O2 + CH3OH

COCAINA ROBERTO MARTINEZ INGA

A continuación se describirán algunos productos derivados de la descomposición de la cocaína ya sea por hidrólisis o por otras reacciones de descomposición: * Benzoil-ecgonina.-

C16H19O4N

o C8H13N(O.C7 H5O).COOH

Esta base puede prepararse por la acción de anhídrido benzoico o cloruro de benzoilo sobre ecgonina, también es un producto de la acción de ácidos, agua y calor sobre cocaína. La benzoil ecgonina cristaliza con 4 moléculas de agua, en forma de prismas triméricos parecidos al del oxalato de amonio, el cual funde en rangos de temperatura variables de 87º - 140ºC. Su rotación específica es 63,3º. Es parcialmente soluble en agua fría , pero fácilmente soluble en agua caliente, alcohol, álcalis diluidos y ácidos; es casi insoluble en éter .Cuando se calienta con álcalis o ácido clorhídrico a 100ºC, en un tubo sellado, esta base se descompone en ácido benzoico y ecgonina.

* Ecgonina :C9H15O3N La ecgonina contiene 4 carbonos asimétricos. La l-ecgonina es obtenida junto con el ácido benzoico y el alcohol metílico por el calentamiento de la cocaína con ácido clorhídrico concentrado a 100º en tubos sellados. También cuando la cocaína o su clorhidrato es calentado con 20 partes de agua y 10 de barita en tubos sellados, es descompuesto de acuerdo a la ecuación : C17H21O4N + 2H2O → C7H6O2 + C9H15NO3 + CH3OH

Los productos actuales son alcohol metílico, benzoato de bario y un compuesto de benzoato de bario con ecgonina

( 2 Ba( C9H14O3 )2 + Ba

COCAINA ROBERTO MARTINEZ INGA

(Obz)2 + X H2O ) los cuales son agujas prismáticas, muy solubles en agua y alcohol, pero sólo parcialmente soluble en éter. Este compuesto es una fuente conveniente de ecgonina.

* Cocaetielina o Homococaína Son semejantes a la cocaína, dado que fisiológicamente

son

similares en sus efectos, pero es débil y menos tóxico y no parece ser midriático.

* d-ecgonina Einhor y Marquardt, prepararon este compuesto por la acción de solución de KOH sobre ecgonina. También se puede formar cuando la cocaína es hidrolizada por álcalis. EXTRACCION DE LA COCAINA

* Las hojas de coca se someten a ciertas operaciones con el objeto de obtener la cocaína en bruto; las hojas pulverizadas se humedecen con solución de carbonato sódico y se tratan con aceite mineral (petróleo). Las bases que se han disuelto de éste se separan del mismo con agua que contenga ácido sulfúrico, y la solución sulfúrica se precipita después con carbonato sódico. La cocaína en bruto obtenida de éste modo, que además de cocaína contiene

la mayor parte de

las bases

restantes, se aprovecha en Europa sobre todo en Alemania para obtener cocaína pura y las sales de este alcaloide, particularmente el clorhidrato

COCAINA ROBERTO MARTINEZ INGA

La cocaína libre se obtiene pura del clorhidrato en solución acuosa descomponiéndolo mediante el amoníaco, lejía de sosa o el carbonato sódico.

*

Los productos derivados (subproductos) en el extracto

puro de coca de Sud- América son extraídos por oxidación de una solución del extracto en 3% de ácido sulfúrico con solución de permanganato saturado . Después de la filtración la base es liberada y cristalizada del éter. La l-ecgonina formada por hidrólisis de los èsteres en extracción preliminar, podría ser convertido en l - cocaína por esterificación (CH3OH) y benzoilación ( ácido benzoico) de la éster metil ecgonina. Un proceso ha sido desarrollado donde la cinnamilcocaína y la truxilina son convertidos a éster metil l- ecgonina en el cual es vuelto a ser convertido por benzoilación a l-cocaína.

Como mencionamos , la cocaína pura se obtiene ya sea a partir de las hojas , de las bases impuras o de los clorhidratos impuros. El proceso se basa en el hecho de que la cocaína, la cinamil-cocaína y la αtruxilina son derivados muy estrechamente ligados de la ecgonina , y que ésta se produce hidrolizando los alcaloides con ácido clorhídrico hirviendo. El clorhidrato de ecgonina se purifica y convierte en la base libre. Esta se benzoíla por interacción de anhídrido benzoico y se purifica con benzoilecgonina . Esta se metila con yoduro de metilo y metoxilato sódico en solución de alcohol metílico, para dar metilbenzoilecgonina o cocaína, que se convierte en clorhidrato y se purifica por recristalización.

COCAINA ROBERTO MARTINEZ INGA

2C9H15O3N+ (C 6H5CO)2O → 2C9H14O3N.COC6H5 + H2O Ecgonina

Anhídrido

Benzoilecgonina

Benzoico

C9H14O3N.COC6H5 + CH3I → C9H13O3N(CH3).COC6H5 + HI Benzoilecgonina

Yoduro de

Cocaína

metilo

Para la preparación de la pasta de cocaína, los fabricantes se basan en las propiedades fisicoquímicas del alcaloide, especialmente la diferencia de solubilidad según se trate del alcaloide o de sus sales. El clorhidrato es alrededor de mil veces más soluble en agua que la base. Lo contrario ocurre con los solventes orgánicos. Por lo tanto el procedimiento será: alcalinización de la hoja, secado, extracción con solvente orgánico, precipitación con ácido fuerte, disolución del residuo en agua y precipitación última con álcalis. Así se elimina la gran cantidad de componentes químicos existentes en la hoja de coca y se obtienen sólo los alcaloides, y éstos en forma básica; de allí su nombre “pasta básica de cocaína”. Este no es el único método de aislamiento de la cocaína hay muchos otros que utilizan alcoholes como solventes. Con las hojas de coca en Asia se prefería extraer los alcaloides, hidrolizarlos hasta ecgonina y a partir de ésta resintetizar la cocaína con alcohol metílico y ácido o anhídrido benzoico. Tradicionalmente en Sudamérica el ácido más empleado es el ácido sulfúrico y el solvente orgánico, querosene. Como álcalis, carbonatos para las hojas y soda para neutralizar el ácido sulfúrico. El método tradicionalmente usado en el Perú es el que se deriva del propuesto por Bignon (1885), quien lo adaptó del que se empleaba en Francia para el aislamiento de la quinina; usando como primer

COCAINA ROBERTO MARTINEZ INGA

disolvente el agua acidulada y luego precipitan el alcaloide con álcali, con el resultado de arrastrar una cantidad considerable de materias colorantes, gomas y resinas que son sustancias de desecho.

SINTESIS DE LA COCAINA

La primera síntesis de l-cocaína fue de rendimiento pobre, por calentar benzoil-l-ecgonina y yoduro de metilo con sodio metilado. Luego la cocaína natural fue sintetizada directamente desde l-ecgonina con 80% de rendimiento, por calentamiento a una mezcla de l-ecgonina, anhídrido benzoico, y yoduro de metilo a 100ºC. La conversión cuantitativa de l-ecgonina a l-cocaína ha sido realizado en una manera fija. La l-ecgonina fue esterifcada con metanol y el metil-éster benzoilado con cloruro de benzoil o también la l-ecgonina es benzoilada primero y luego esterificada con metanol. La l-cocaína es por lo tanto benzoilmetilecgonina. :

CH3 N

O COCH3

O O H

COCAINA ROBERTO MARTINEZ INGA

El etil éster de benzoil-l-ecgonina es cocethylina o metil cocaína: Cinamil-l-ecgonina ha sido obtenido por acilación de lecgonina con anhídrido cinámico. Esterificación de éste derivado cinamil con metanol dá cinamilcocaína. Luego fueron establecidas sus propiedades físicas. Este compuesto fue subsecuentemente aislado desde las hojas de coca de Java y desde Erythroxylum monogynum Roxb; reporte: la cinamilcocaína está libre de midriático y propiedades anestésicas. Dos derivados de acilos más de ester metil l-ecgonina ha sido aislado desde hojas de coca de Java y coca peruana. La mezcla de estos dos ha sido conocido primero como cocamina que está presente con un 6% en estas hojas.

La hidrólisis de cocamina dio metanol , l-ecgonina y una mezcla

separable de α y β - ácidos truxílicos. Cocamina es una mezcla de α y β derivados truxilados de éster metil l-ecgonina. La separación de cocamina en puro α y β truxilina no ha sido dada, pero los alcaloides puros han sido obtenidos por síntesis.

β-truxil-l-ecgonina,

preparado por calentamiento de solución bencénica de anhídrido β-truxílico con l-ecgonina, fue esterificado con metanol. La hidrólisis de éstos dos alcaloides podría ser representado como:

C38H46O8N2 + 4 H2O → C18H16O4 + 2 CH3OH + 2 C9H15O3N αoβ truxilina

αoβ

l-ecgonina ácido truxílico

COCAINA ROBERTO MARTINEZ INGA

La recuperación de l-cocaína desde extractos crudos han sido incrementados por hidrólisis de las truxilinas y cinamilcocaína en ácido sulfúrico metanólico y benzoilación de resultado ester metil l-ecgonina. Métodos similares han sido aplicados a d-pseudoecgonina en la síntesis de d-pseudococaína. Este isómero es formado para un grado limitado se aislamiento de l-cocaína. α- cocaína, resulta desde la metanólisis y benzoilación de α-ecgonina, está libre de propiedades anestésicas.

* La l-cocaína (derivado de la forma cis de ecgonina) y dψ -cocaína (forma trans) han sido sintetizados. Por la condensación del dicarboxilato acetona de metil potasio con metilamina y succindialdehido y la subsecuente reducción se obtiene una mixtura de ésteres de ecgonina. De esta mixtura fue separada una τ-ψ -ecgonina, la cual fue resuelta en sus constituyentes, uno de los cuales fue naturalmente sucediendo d-ψ -cocaína. Del residuo de los ésteres de ecgonina una cocaína racémica fue separada, lo cual, por cristalización fraccional de los bitartratos dieron la ocurrencia natural de la l-cocaína.

COCAINA ROBERTO MARTINEZ INGA

Estructura 3D mas estable de la Cocaina realizada con el ChemSkecht.

La cocaína es mayormente preparado de las hojas de coca de Java, pero algunos alcaloides crudos son hechos en Sud-América de hojas peruanas que son exportadas para su posterior purificación. Puede ser extraída de la planta por digestión con carbonato de sodio y la extracción completa con espíritu de petróleo. Los alcaloides pasan al solvente desde donde son removidos agitando con un breve exceso de ácido clorhídrico diluido. La solución de hidrocloruro es concentrado y si las hojas son ricas en cocaína como las hojas peruanas la porción mayor del hidrocloruro se cristaliza en este punto y podría ser purificado por recristalización. El líquido madre podría ser tratada luego como la hoja de Java. La hoja de Java contiene poca cocaína, el mezclado de hidrocloruros contiene mayormente cinamil-cocaína. Los

alcaloides

son

por

lo

tanto

hidrolizados

completamente a ecgonina por ebullición con HCl (d) . Con chorro de agua el ácido truxílico cae (precipitado), el líquido es filtrado y concentrado. El

COCAINA ROBERTO MARTINEZ INGA

hidrocloruro de ecgonina, el cual, cristaliza fuera, es lavado con alcohol. Al tratamiento con Na2CO3 sale libre la base, la cual es extraída con alcohol (diluido). Después de la evaporación del solvente, la ecgonina es benzoilada por digestión con anhídrido benzoico y ácido benzoico ; por extracción con éter , el residuo es lavado con agua para remover ecgonina. La benzoilecgonina después de metilada por tratamiento con yoduro de metilo y sodio en metil alcohol, produce cocaína. Esto es purificado por recristalizaciópn y convertido en el hidrocloruro. C9H13O3N(CH3).C9H7O → C9H15O3N + C9H8O2 + CH3OH Cinamilcocaína

Ecgonina

Ac. Cinámico

Cocaína cruda es manufacturada en Sud-América para exportarlo al mercado europeo en lugar de hojas de coca. Esto es una sustancia pulvurenta blanca o blanco-amarillento comprimido en pasta fina, esto podría contener o no sustancias pulvurentas rocosas, carbonato de sodio y sales de cal, pero también una sustancia cerosa y trazas de petróleo. La cocaína cruda podría contener desde 80 a 90% de alcaloide , pero la proporción de cocaína cristalizable presente varía considerablemente, en algunos casos no excede la mitad del total del alcaloide presente. El análisis de una muestra de cocaína cruda presentada por E. R. Squibb muestra lo siguiente:

Humedad :

3,25%

Residuo insoluble en éter :

5,25%

Impureza soluble en éter :

0,50%

Alcaloide puro : Pérdida :

89,94% 1,06%

COCAINA ROBERTO MARTINEZ INGA

Un método conveniente para la purificación de la cocaína es recristalizarla varias veces con un alcohol fuerte y cuando un cierto grado de pureza ha sido obtenida, precipitar la base de esta solución en 10 partes de alcohol fuerte por la adición de 5 volúmenes de agua. Paul y Cowley indican que la solubilidad de la muestra de cocaína en espíritu de petróleo no puede ser confiable como una prueba de su pureza desde cinamilcocaína . De Rosemont ha señalado que la cocaína cruda contiene cerca de 10 a 13 % de Na2CO3 y NaHCO3 en adición con cloruros y sulfatos. Luego

de un estudio de 12 diferentes métodos para obtener

cocaína pura De Rosemont recomienda la siguiente como la mejor: La cocaína cruda es disuelta en agua caliente conteniendo la mitad de su peso de β-naftaleno-ácido sulfónico, y la solución es filtrada mientras se calienta. En frío, esto deposita un cuerpo aceitoso-resinoso, el cual rápido llega a convertirse en una masa semi-cristalina. Luego es añadido carbonato de amonio, la solución es oscura, la solución de amonio produce un precipitado blanco. Esto es extraído con éter y los cristales de cocaína pura salen de la solución etérea. El β-naftaleno-ácido sulfónico podrá ser reconvertido por concentración al líquido madre y precipitación con HCl. Un adicional de 5 a 10 % puede ser obtenido desde el residuo por hidrólisis a ecgonina y conversión en cocaína. Precipitación del hidrocloruro por adición de éter a una solución del hidrocloruro y alcohol no hace efecto en la purificación de cocaína; desde los hidrocloruros de las bases amorfas y benzoilecgonina son precipitados bajo las mismas condiciones. Paul señala que es un error el ensayo de purificación de todo el hidrocloruro de cocaína. El alcaloide libre es mucho más suceptible de purificación y podría ser obtenido en buenos cristales en casos de éter y

COCAINA ROBERTO MARTINEZ INGA

alcohol respectivamente. A partir de la cocaína pura el hidrocloruro puede ser rápidamente preparado, como la solución neutral puede ser evaporada a sequedad sin descomposición. La cocaína cristaliza desde una solución alcohólica fuerte en prismas monoclínicos incoloros, disolviendo en 98º, y sublimando, con descomposición parcial a altas temperaturas; es muy ligeramente soluble en agua (pero es descompuesta por agua caliente con formación de productos solubles), se disuelva rápidamente en alcohol, éter, cloroformo, benceno, tetracloruro de carbono, espíritu de petróleo, y aceites volátiles y fijos. La cocaína es rápidamente removida desde su solución por adición de amonio y agitando con éter u otro solvente inmiscible. La extracción con éter es rápida y completa. Una solución saturada de cocaína tiene una fuerte reacción alcalina (PH = 9.3), la base libre podría ser tratada con rojo de metilo, el ph tendrá el punto final aproximado de 5.0. Una solución acuosa de cocaína, si no es cuidadosamente preparado y aislado desde aire o preservado por un antiséptico, rápidamente se descompone con formación de partículas vegetales. La velocidad de hidrólisis de la cocaína en solución depende de la concentración del ión hidrógeno, la hidrólisis hace un mínimo entre ph 2 y 7 e incrementándose rápidamente con incremento de la alcalinidad. Soluciones de cocaína, por lo tanto, no debería ser esterilizado por calor. La hidrólisis se produce suavemente a temperaturas ordinarias y esto se incrementa por guardarlo en vasos de vidrio alcalino

PRUEBAS CUALITATIVAS

COCAINA ROBERTO MARTINEZ INGA

En esta sección del trabajo se desarrollarán algunas reacciones de identificación para la cocaína, pero no debemos olvidar que como éste último es un alcaloide, está rígido al análisis general de los alcaloides, es decir, existen pruebas de precipitación y de coloración.

PRECIPITACION 1.- Reactivo de Wagner.-(Yodo en Yoduro de Potasio[K+I-3]) Es un reactivo general para los alcaloides, pues produce precipitado con casi todos ellos, los precipitados se forman más fácilmente en soluciones ligeramente aciduladas con H2SO4. La cantidad del reactivo debe ser mínima ya que el color de la solución es amarillenta, dificultando así la observación del precipitado.

La precipitación con este reactivo es tan

general y ocurre incluso en soluciones diluidas que una reacción negativa es casi una prueba concluyente de la ausencia del alcaloide; sin embargo la formación de precipitado no es una prueba concluyente de la presencia de alcaloide. Los precipitados desde soluciones acuosas son usualmente amorfos; este reactivo con el clorhidrato de cocaína da un precipitado rosado con una proporción de clorhidrato de cocaína en agua de 1:7500, en soluciones más concentradas el precipitado tiene una coloración amarronada.

2.- Acido Tánico.Precipita la gran mayoría de los alcaloides vegetales, los precipitados son generalmente solubles en ácido sulfúrico diluido o solución de amoniaco.

El ácido tánico con el clorhidrato de cocaína produce un

COCAINA ROBERTO MARTINEZ INGA

enturbiamiento en soluciones neutras que contiene una proporción de 1:25000 y un precipitado claro con el doble de proporción.

3. Acido Pícrico [C6H2(NO2)3OH] El ácido pícrico es conocido como el reactivo de Hager; este es un reactivo pobre para la cocaína, produce un precipitado amorfo los cuales se cristalizan con dificultad y muy lentamente; es recomendable que se utilice el ácido pícrico en solución saturada fría y acuosa.

4.- Reactivo de Sonnenschein.Este reactivo es el ácido fosfomolibdico, es uno de los más usados como reactivo general para los alcaloides y algunas veces usado para su aislamiento. Produce una turbidez débil en soluciones de 1:50000 y un precipitado claro con 1:12500. Generalmente da precipitados amorfos y con casi todos los alcaloides y dado que la mayoría de los precipitados son insolubles una reacción negativo resulta en muchos casos una prueba positiva de la ausencia de alcaloides; pero algunos interferentes como sales de amonio y otras sustancias no alcaloides también son precipitados por el reactivo. Los fosfomolibdatos son descompuestos por amoniaco en algunos casos con la producción de un precipitado blanco del alcaloide liberado, los cuales pueden ser usualmente disueltos por agitación por un solvente adecuado. Cuando el alcaloide es fácilmente oxidable al tratamiento de los fosfomolibdatos con amonio es consecuente con la formación de una coloración azul o verde, indicando el ácido molíbdico reducido, esto ocurre en los casos de berberina, atropina, codeína, morfina, etc.

COCAINA ROBERTO MARTINEZ INGA

5.- Reactivo de Scheibler.Da un precipitado blanco gelatinoso solubles en amoniaco, este reactivo es usado de manera similar al reactivo de Sonnenschein y dan similares reacciones con los alcaloides. Este reactivo precipita 1:200000 de solución de estricnina y 1:100000 de solución de quinina.

6.- Cloruro de Platino.- (PtCl4) Es un reactivo útil para muchos alcaloides con los clorhidratos, de los cuales es combinado para formar los cloruros de platino. En algunos casos, estas sales dobles tienen B.H2PtCl6 (B=Base) y en otros casos B2.H2PtCl6. Los cloruros de platino de los alcaloides varían en el color de amarillo pálido a naranja, rojo y marrón rojizo. Ellos son fácilmente solubles en agua y por tanto son usualmente formados como precipitados con la adición de PtCl4 a una solución de alcaloides acidificada con HCl. Así, el PtCl4 con el clorhidrato de cocaína produce en una disolución de 1: 400 y por encima a una dilución de 1:4000 un precipitado amarillo consistente en forma de agujas plumosas; en soluciones de 1:600 muchos de los cristales se asemejan a los chinches para las alfombras, consistiendo de un prisma corto bien formado. La forma de los cristales de los cristales distingue a la cocaína de los otros alcaloides asociados a la hoja de coca. Las características de los cloruros de platino pueden ser usados para la identificación de cocaína en soluciones por inyección. Los puntos de fusión de los alcaloides: cloruro de platino son frecuentemente característicos.

COCAINA ROBERTO MARTINEZ INGA

7.- Cloruro Aúrico.- (AuCl3) La formación de los cloruros de oro sobre la adición de la solución de cloruro aúrico es la reacción más sensible para cocaína. Dan precipitados amarillos de alcaloides de cloruro de oro con solución de HCl. Generalmente son representados por la fórmula B.HCl.AuCl3 ( B=Base). Se forma primero un precipitado amorfo el cual rápidamente llega a cristalizarse al igual que en disoluciones de 1:20000, se forman pocos cristales.

El AuCl3 tiene la ventaja que las sales de amonio no son

precipitados, pero estos precipitados son algo inestables ya que cambia rápidamente de color a marrón rojizo, en el cual, el líquido sobrenadante ocasionalmente adquiere un intenso color rojo, esto especialmente si la solución de alcaloides impura.

8.- Permanganato de Potasio.- (KMnO4) Da reacciones características para ciertos alcaloides, con la cocaína da un permanganato comparativamente estable los cuales forman un precipitado en láminas rectangulares de color rojo-violeta, estos precipitados son de formas características vistas en el microscopio.

Una agitación

vigorosa puede ser seguido para que empiece la formación de cristales. Según Seiter , se usa 1cc de solución de alcaloide con una gota de H2SO4 al 25% y 1cc de solución saturada de KMnO 4. Todos los alcaloides y cocainas son oxidados con excepción del α yβ eucanina y tropocaína; estos dos últimos dan masas irregulares o agujas violeta-rojizo. Mankin, realizó la prueba de la siguiente manera: la cocaína es disuelta en una media solución saturada de alumbre y una gota de solución es

COCAINA ROBERTO MARTINEZ INGA

colocada sobre el portaobjetos, sobre el cual una gota de solución saturada de KMnO4 ha sido añadida y se observa en el microscopio previamente secada la solución con un absorbente.

Esta prueba con novocaina,

amilocaina (stobaina), no dan cristales. P.A.E. Richards establece que esta prueba da excelentes resultados y que la concentración de la cocaína en la solución de alumbre no debe ser menor que una parte en 10000. El comportamiento con KMnO 4 sirve para detectar una mezcla de metil-cinamil-ecgonina y ciertamente otras impurezas en el clorhidrato de cocaína; la presencia de éstos, causa una inmediata reducción de los permanganatos en frío, así se observará una precipitación marrón de MnO 2 (óxido de Manganeso). 9.- Deniges.Recomienda la formación de perclorato de cocaína como una prueba para la microdetección de cocaína; se realiza tomando volúmenes iguales de la solución de cocaína y a una disolución de 1:20 de solución de perclorato de sodio, son añadidos y mezclados; se forma un precipitado, el cual llega a cristlizarse sobre la agitación y fricción con una vagueta. Una solución se 1:1000 da un precipitado despreciable. La aparición de estos cristales es característica.

10.- Si el clorhidrato de cocaína se calienta durante 5 minutos a unos 100ºC, 0,1gr de la muestra con un 1cc de ácido sulfúrico concentrado y se añade con cuidado 2cc de agua se percibe el olor a benzoato de metino, depositándose al enfriarse gran abundancia de cristales (ácido benzoico), los cuales vuelven a desaparecer cuando se añade 2cc de alcohol.

COCAINA ROBERTO MARTINEZ INGA

11.- Como repetidas veces se ha encontrado en el comercio clorhidrato de cocaína falsificado con ácido bórico, hay que practicar siempre la prueba del residuo de la incineración, la cual al incinerar debe dejar a lo sumo 0,1% de residuo. La prueba se efectúa de la siguiente manera: Se incinera en primer lugar 0,1% aproximadamente en la lámina de platino, si queda un residuo se repite cuantitativamente el ensayo con una cantidad mayor. El ácido bórico se reconoce fácilmente disolviendo el residuo en ácido clorhídrico diluido y ensayando la solución con el papel de cúrcuma; al desecarlo, el papel toma color rojo y al humedecerlo con amoniaco líquido azul oscuro. De este modo puede comprobarse también directamente si el clorhidrato de cocaína contiene ácido bórico.

COLORACION

1.- Cloruro de Paladio.- (PdCl4) Cuando se mezclan unas gotas de una solución de cocaína con 2 o 3cc de agua de cloro y se añade unas gotas de cloruro de paladio al 5% se produce un hermoso precipitado rojo.

2.- Método de Scott.Este método se realiza haciendo reaccionar la sustancia problema con tiocianato de cobalto diluido en agua y glicerina en relación 1:1 dando una coloración azul e que desaparece con ácido clorhídrico y reaparece al pasar a fase clorofórmica.

SALES DE COCAINA

COCAINA ROBERTO MARTINEZ INGA

1.- Clorhidrato de Cocaína.- (C17H21O4N.HCl) Esta sal se obtiene fácilmente por la neutralización de soluciones alcohólicas de cocaína libre con ácido clorhídrico alcohólico. La sal puede purificarse por recristalización sucesiva en alcohol.

También puede

precipitarse de la solución alcohólica por medio de éter. El clorhidrato de cocaína cristaliza en forma de cristales prismáticos incoloros o láminas blancas y brillantes, su punto de fusión es 183ºC el cual varia de acuerdo al método de determinación pudiendo pasar los 200ºC pero no debe ser inferior a 182ºC. La rotación específica de esta sal (en una solución acuosa al 2%) es -71,95º y en alcohol acuoso es [α] D= -67,5º. La sal comercial es anhidra. El clorhidrato de cocaína no es hidrogroscópica, pero es soluble en agua, es poco soluble en alcohol absoluto, cloroformo y acetona, insoluble en éter, éter de petróleo y en aceites volátiles. La solución acuosa no altera el papel de tornasol, tiene sabor amargo y produce en la lengua una insensibilidad pasajera. La cocaína se utiliza en medicina en forma de su clorhidrato, el cual, es difícil de esterilizar y fácilmente produce hábito, esto obligó a investigaciones posteriores para obtener otros anestésicos locales mejores. El clorhidrato de cocaína se acuosas de benzoato se conserva mejor que las de clorhidrato, y no produce dolor al inyectarlo subcutáneamente, entonces puede usarse como sustituto de clorhidrato, pero sin embargo el benzoato no se usa en la práctica.

2.- Bromhidrato de Cocaína.- (C17H21NO4.HBr.2H2O)

COCAINA ROBERTO MARTINEZ INGA

Se obtiene al igual que el clorhidrato, a partir de la cocaína y el ácido bromhídrico, cristaliza rápidamente de su solución acuosa en forma de prismas transparentes y estables. Esta sal es semejante al clorhidrato, pero algo menos soluble que éste en los diferentes solventes.

3.- Benzoato de Cocaína.- (C17H21NO4.C7H6O2) Se obtiene calentando con agua o en solución alcohólica, la cantidad de ácido benzoico y cocaína libre necesaria y luego se deja evaporar la solución. Son cristales incoloros, solubles en 15 partes de agua. Parece que las soluciones 4.- Citrato de Cocaína.- [(C17H21NO4)2. C6H8O7)] Para obtenerlo se disuelve cocaína libre y ácido cítrico en la menor cantidad posible de agua y se evapora la solución. Son cristales incoloros, fácilmente solubles en agua, tiene una proporción de cocaína de aproximadamente 75.9%. El citrato se usa en odontología, a la dosis de 0,003-0,06gr. para inyecciones hipodérmicas.

5.- Nitrato de Cocaína.- (C17H21NO4.HNO3.2H2O) Cristales incoloros e inodoros, fácilmente soluble en agua o alcohol. La solución acuosa es neutra al papel de tornasol. Esta sal tiene un punto de fusión de 58º- 63ºC.

6.- Salicilato de Cocaína.- (C17H21NO4.C7H6O3) Se observa como masas cristalinas, delicuescentes y blancas, muy solubles en agua o alcohol.

COCAINA ROBERTO MARTINEZ INGA

BASES ASOCIADAS A LA COCAINA

En la hoja de coca no sólo se encuentra cocaína como único alcaloide, pues en esta existe una gran variedad

de alcaloides

diferentes ; los más representativos son los alcaloides con grupo tropánico y pirrolidínicos que a continuación se describen.:

d-ψ - cocaína, iso-cocaína.- C17H21NO4

Liebermann y Giesel, obtuvieron esta base de las hojas de coca, pero es probablemente producido por la acción de alcali sobre la l-cocaína presente. La d- cocaína puede ser preparada sintéticamente de la d-ecgonina o puede ser separada de la d.l.ψ - cocaína

por medio del ácido

bromoalcanforsulfónico en solución de ethyl acetato.

Esto difiere

considerablemente de la l-cocaína natural. Larso-cocaína es rápidamente soluble en éter, alcohol, benceno, o espíritu de petróleo.

El clorhidrato es más dificilmente soluble que el

clorhidrato de cocaína natural. Funde a 205ºC y tiene un [α]D =+4,8º en agua. El cloruro aúrico, BHAuCl4, cristaliza en alcohol diluido con pf=148º. Los nitratos B.HNO 3, es fácilmente soluble en agua y es precipitado en cristales al añadir HNO 3 a soluciones de las sales de la base.

Este

comportamiento de la d-cocaína natural, se ha encontrado semejanza entre la d-cocaína y la cocaína ordinaria en sus efectos de acción fisiológica excepto que como anestésico local la d-cocína comienza más rápidamente y desaparece en corto tiempo.

COCAINA ROBERTO MARTINEZ INGA

l-cinamil-cocaína.- C19H23NO4 Esta base fue obtenida sintéticamente por Liebermann, pasando HCl (g) en una solución de cinamil-cocaína (preparada por calentamienta de la ecgonina con anhídrido cinámico y agua). Esto fue aislada de las hojas de coca de Java el cual es el principal constituyente. Es levorotatorio [α]D =-4,7º en cloroformo, casi insoluble en agua, pero rápidamente soluble en alcohol, éter, etc. Cuando se hierve con ácido clorhídrico se descompono rápidamente y cuantitativamente en ácido cinamínico, ecgonina y alcohol metílico. Los cloroplatinos B2H2PtCl6 son amorfos.

. Truxilina C38H46O8N2 Hesse en 1887 preparó un alcaloide amorfo de las hojas de truxillo coca, el cual fue llamado cocamina. Liebermann fraccionó este producto en dos bases isoméricas, los cuales los llamó α y β - truxillinas.

Estos han sido preparados

sintéticamente. • α - truxillinas o γ-isatropil-cocaína:

Esta base funde a 80ºC.

Soluble en alcohol, éter, insoluble en agua, sus soluciones son levorotatorios. Cuando se calienta con HCl, la base es hidrolizada con la formación de l-ecgonina, alcohol metílico y γ-ácido isatrópico (α-ácido truxillico).

COCAINA ROBERTO MARTINEZ INGA

• β-truxillinas o δ-isatropil-cocaína: Es levorotatorio [α]D =-29,3º. La separación de las α truxillinas fue realizado por soluciones repetidas en HCl y reprecipitación con soda. Cuando se hidroliza con HCl se produce ácido β-truxillinico (γ-ácido isatrópico o βácido truxínico).

. Tropacocaína.- C15H19O2N -La tropocaina se encuentra tanto en las hojas de coca de Java como de Perú. -La tropocaina cristaliza en agujas y funde a 49º, es ópticamente inactiva; esto difiere de las otras bases de la coca en no producir alcohol metilico en la hidrólisis, ya que cuando se calienta con HCl, en un sistema de reflujo por algunas horas se descompone completamente en ácido benzoico y pseudotropina . Generalmente se le prepara por síntesis como producto de la descarboxilacion de la cocaína, es un anestésico local fuerte y actúa mas rápidamente que la cocaína con una toxicidad de la mitad que de su precursora, pero su acción es mas fugaz.

Higrina :

Este grupo de alcaloides se encuentran como alcaloides amorfos en la hoja de coca. Contienen los siguientes miembros: -Higrina : - β-Hygrina : C14H24ON2 - Cuscohigrina : C13H24ON Todas estas no tienen acción fisiológica.

COCAINA ROBERTO MARTINEZ INGA

SUSTITUTOS DE LA COCAINA

La acción de la cocaína depende esencialmente de su grupo amino-alquil éster ; un grupo importante de anestésicos locales contienen grupos alquil ester de formula general R3 R-CO.O.[CR1R2]xN R4 El grupo acilo es generalmente benzoil en la cocáina , cinamoil en la cinamilcocáina, los grupos aminos pueden ser secundarios o terciarios y pueden encontrarse separados de los grupos acilos por una cadena dedos o más átomos de carbono.

A continuación se muestra a la cocaína y algunos de los compuestos sustitutos.

Parte

Parte

ácido benzoico

amino-alquílica

Cocaína

C6H5CO2

CHCH2CHNCH3 C6H9O2

Futocaína

p- NH2C6H4CO2

CH - CH-CH2N(CH3)2 |

|

CH3 CH3 Procaína (Novocaína)

p- NH2C6H4CO2

CH2 - CH2N(C 2H5) 2

Mitycaína

C6H5CO2

CH2 - CH2 -CH2N(CH2)4 | HC(CH3

COCAINA ROBERTO MARTINEZ INGA

Pantocaína

p- C4H9NH C6H4CO2

CH2 - CH2 -N(CH3)2

Nupercaína

2- C4H9OC9H5N-4-C(O)NM

CH2 - CH2 -N(C 2H5)2

Diotano

C6H5NHCO2

CH - CH2 -N(CH2)5 | CH2OC(O)N 14C6H5

Así numerosos anestésicos locales han sido preparados como sustitutos para la cocaína. Muchos anestésicos locales son compuestos que contienen por lo menos un grupo amino y un grupo hidroxil. El último puede ser esterificado por un ácido, usualmente por ácido benzoico o ácido amino benzoico, de tal manera que las propiedades anestésicas pueden ser exhibidas de los sustitutos el más conocido es la novocaína. Los anestésicos locales sintéticos no cumplen estrictamente los requisitos de los alcaloides; pero muestran un comportamiento similar frente a los reactivos de identificación de alcaloides.

Novocaína.También llamada clorhidrato de procaína, es el clorhidrato de dietilamino-etil-p-aminobenzoato NH2C6H4CO.O.CH2N-(C2H5) 2.HCl, son cristales incoloros, en forma de agujas muy soluble en agua , es ligeramente soluble en cloroformo y casi insoluble en éter. Se prepara por método de esterificación.

COCAINA ROBERTO MARTINEZ INGA

BIBLIOGRAFIA

• QUIMICA INDUSTRIAL

Riegel - James A. Kent Ediciones Grijalbo S:A: Barcelona - 1964 •

ALLEN’S COMERCIAL ORGANIC ANALYSIS Volumen VII y IX The vegetable alkalois Editor C. Ainsworth Mitchell, M.A, D. Sc, F. I. C. (The

Blakiston Company) . Fifth Edition USA - 1929 •

THE ALKALOIDS Chemistry and Physiology Edited by R. H. F. Manske; H. L. Holmes Volume I Academic Press Mc. USA 1949.

•

KIN GZETT’S (Chemical Enciclopaedia)

COCAINA ROBERTO MARTINEZ INGA

D. H. Hey (General Editor)

Van Nostrand Ninth Edition London - 1966

•

DICCIONARIO DE QUIMICA Y DE PRODUCTOS QUIMICOS Gessner G. Hawley Ediciones Omega S. A. Barcelona - 1975

•

GUIA PARA EL ANALISIS DE LOS COMPUESTOS DEL CARBONO SEGUNDO Gibaja Oviedo UNMSM Lima 1977

•

INVESTIGACION FITOQUIMICA (Métodos en el estudio de productos naturales) Olga Lock de Ugaz PUCP Fondo Editorial de la PUCP Primera edición , julio 1988 Pág. 237

COCAINA ROBERTO MARTINEZ INGA

•

THE ALKALOIDS K. W. Bentley

Volume I ( The chemistry of Natural Products) Second edition USA 1966 Pág. 22 - 23

• JOURNAL OF FORENSIC SCIENCES

“N - Formyl Cocaine: A study of Cocaine Comparison Parameter” Brewer Liza M. and Allen Andrew JFSCA - Vol. 36 - Nº 3 May 1991 Pag. 697 - 698

•

PASTA BASICA DE COCAINA UN ESTUDIO MULTIDISCIPLINARIO Editores: Federico R. León; Ramiro Castro de la Mata Cedro - Lima - 1989 Pág. Desde 140 hasta 147

•

APYTECNICA FARMACEUTICA Revista de información y actualización profesional Año III

Nº 8

Octubre - 1993

COCAINA ROBERTO MARTINEZ INGA

Pág. 11- 12

•

QUIMICA NOVA A NOTAÇAO ESTEREOQUIMICA NO INDICE DE NOMES DO CHEMICAL ABSTRACTS Ricardo Bicca de Alencastro e Laura F. Wircker. Brazil , Abril 1989 Vol 12 Nº 2 Sociedad Brasileira deQuímica Editores Joao u Comasseto