Empresa Laboratorio Farmacéutico "Dr. Mario Muñoz"

Oxidación de metilandrostanodiol con hipoclorito de sodio

Lic. Mayra Reyes Moreno,<1> Lic. José Alberto Ruiz García,<2> Lic. María del Carmen Rodríguez Montero1 y Dr. José Antonio Urrutia Ferrer<3>

RESUMEN

Se emplea hipoclorito de sodio de producción nacional como agente oxidante y se utiliza como método de trabajo un diseño fraccionario de 25-1 y como variable dependiente un criterio de ocupación integral, que agrupa el rendimiento y los parámetros de calidad del producto de la reacción. Con estos resultados se logra simplificar dicho procedimiento, empleado en la síntesis de oximetolona a partir de hecogenina.

Palabras clave: METANDRIOL/síntesis química; HIPOCLORITO DE SODIO.

INTRODUCCION

La oxidación de alcoholes secundarios a cetonas puede realizarse con el uso de varios agentes oxidantes, como: el terbutilcromato, el óxido de manganesio, el cromo (VI), entre otros.1

En trabajos anteriores2-4 ha sido demostrada la eficacia de la oxidación de alcoholes por un método simple y de bajo costo, con el empleo de soluciones de hipoclorito de sodio como agente oxidante.

El interés fundamental de este trabajo consiste en realizar una búsqueda de condiciones para la simplificación del método de oxidación del metilandrostanodiol a metilandrostanolona, etapa perteneciente a la síntesis de oximetolona a partir de hecogenina, publicada por Ruiz et al.5

Para ello se ha empleado como herramienta poderosa para lograr resultados, el diseño fraccionario 25-1, el cual ha sido poco utilizado en el campo de la síntesis orgánica.

En el presente trabajo se emplea hipoclorito de sodio de producción nacional como agente oxidante, se utiliza como método de trabajo el diseño antes mencionado y como variable dependiente, un criterio de aceptación que agrupa el rendimiento y los parámetros de calidad del producto de reacción.

MATERIAL Y METODO

Para la síntesis se empleó como materia prima metilandrostanodiol con punto de fusión de 200-205 oC, una rotación específica de -10 o en etanol absoluto al 1 %. Se empleó la cromatografía en capa delgada para el control de la reacción, y se utilizaron placas preelaboradas de silicagel GF 254 de la Merck, con 0,1 mm de espesor.

Los valores de rotación específica se realizaron en un equipo Polartronic D de la firma Schmidt and Haensch, y los puntos de fusión, en un equipo Electrothermal de la Gallenkamp.

Con vistas a conocer la influencia de los diferentes parámetros que se deben tener en cuenta en dicha reacción, se desarrolló un diseño fraccionario de 25-1, para lo cual se tuvo en consideración que nuestro mayor interés era la determinación de las variables significativas y la dirección del rendimiento creciente, teniendo presente el gasto de los diferentes reactivos usados (tabla 1).

Para determinar la varianza del error puro, se realizaron 4 experiencias en las condiciones medias, o sea: 25 mL de acetato de etilo, 2,75 mL de ácido acético, hipoclorito de sodio al 6 % p/v, la adición del 5 % del volumen del reactivo anterior al inicio, y temperatura de 37,5 oC. La adecuación del modelo se realizó mediante la F de Fisher que relaciona el cociente de la varianza generada al medir la adecuación del modelo y la varianza del error puro.6

RESULTADOS Y DISCUSION

La metilandrostanona es un esteroide anabólico que se obtiene por la oxidación del grupo hidroxilo en la posición 3 partir del metilandrostanodiol.

Los rendimientos, así como las propiedades físicas y su comparación con lo reportado en la literatura se muestran en la tabla 2.

En la tabla 2 se observa que existe una buena correspondencia en la rotación específica, tanto en el valor como en la desviación, a pesar de que nuestro producto es crudo, por lo que se identifica la desviación en el punto de fusión.

Con el propósito de simplificar el análisis de los resultados, decidimos utilizar una sola variable dependiente, que incluyera tanto el rendimiento como los índices para evaluar la calidad del producto de la reacción estudiada, o sea, punto de fusión, color y rotación específica. Para lograr nuestro objetivo se utiliza el método del criterio de aceptación.8

La aplicación de esta metodología de trabajo requiere fijar una escala de valores para un conjunto de parámetros sobre la base de la experiencia, de forma tal de tener los resultados de los diferentes índices con iguales puntos de referencia. A continuación se muestra en la tabla 3 los valores de criterio de aceptación parcial asignados para cada parámetro.

La fórmula usada para obtener el criterio de aceptación integral D, sobre la base de los diferentes criterios de aceptación parciales fue la siguiente:

D = Ö d1 . d2 . d3 . d4

Siendo d1, d2, d3, d4 los criterios de aceptación parciales del rendimiento, punto de fusión, color y rotación óptica, respectivamente.

Fijada ya la forma en que se evaluaron los resultados de los experimentos, en la tabla 4 aparece el diseño experimental usado con el objetivo de ganar conocimientos sobre la incidencia de los diferentes parámetros que intervienen en la reacción de oxidación.

De los datos anteriores podemos afirmar que el modelo utilizado no se adecua a los resultados obtenidos; observe que el valor de F experimental es mayor aun que la F de la tabla, para un 99 % de confianza.

No obstante el resultado anterior, podemos extraer información valiosa de los experimentos:

1. El rango de trabajo utilizado es adecuado si tenemos en cuenta que la variable dependiente (criterio de aceptación) varía desde 2,06 hasta 4,87.
2. Se obtienen resultados muy buenos en algunas condiciones experimentales, en especial en los experimentos 7, 12 y 14, cuyos valores de criterio integral (CI) son mayores a 4,5. Sin embargo, analizando más en detalle los resultados, se observa que la mayor calidad del producto se logra en las primeras condiciones, y aunque el rendimiento tiene calificación menor a la del experimento 14, el obtenido en el 7 es del 83 %. Por otra parte, si analizamos el gasto de recursos, en el experimento 7 se consume el mínimo de solvente y se trabaja con el nivel más bajo de temperatura, a diferencia de las otras 2 experiencias. Si bien se consume ácido acético e hipoclorito, estos reactivos tienen más bajo costo.
3. En relación con la forma de adición del agente oxidante, a diferencia de los experimentos 12 y 14, se añade el 10 % del oxidante al inicio de la reacción, lo cual constituye un ahorro en el tiempo de la reacción. Los resultados de esa experiencia se corroboraron al realizar la reacción en las condiciones del experimento 7 por triplicado con idénticos resultados.

CONCLUSIONES

1. Se logró la oxidación del esteroide en la posición 3, con la utilización de hipoclorito de sodio de producción nacional como agente oxidante, en condiciones de temperatura ambiente y con buen rendimiento.
2. Se logra aplicar un método estadístico en una de las etapas de síntesis.
3. Se lograron condiciones experimentales que permiten obtener el producto deseado con un alto criterio de aceptación, 4,87 de 5, lo cual implica un alto rendimiento y mayor calidad de acuerdo con los índices medidos: rendimiento, color, rotación específica y punto de fusión.

<1>Investigador Aspirante. Laboratorio de Investigación y Desarrollo de Esteroides.

<2>Investigador Aspirante. Laboratorio de Investigación y Desarrollo de Esteroides.

<3>Investigador Titular. Instituto Cubano de Investigaciones Azucareras. Ministerio del Azúcar.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

1. Harrison IT, Harrison S. Compendium of Organic Synthetic Methods. New York: John Wiley and Sons, 1971;vol 1:386-95.
2. Lee A, Freedman HH. Phase transfer catalyzed oxidation of alcohols and amines by aqueous hypochlorite. Tetrahedron Lett 1976;(20):1641-4.
3. Stevens VR, Chapman TK, Weller HN. Convenient and ihexpensive procedure for oxidation of secondary alcohols to ketones. J Org Chem 1980;45:2030-2.
4. Stevens VR, Chapman Kevin T. Further studies on the utility of sodium hypochlorite in organic synthesis. Tetrahedron Lett. 1982;23(45):4647-50.
5. Ruiz JA, Espinosa JM. Oxymetholone synthesis from hecogenine. Rev Cubana Farm 1992;26(1):11.
6. López Planas R. Notas de estadística y diseño estadístico. La Habana: Editorial Científico-Técnica, 1980;t 2:66-9.
7. Steroids from Steraloids INC. II ed. USA: Wilton, NH, 11, 1992:14.
8. Aknasarova S, Kafarov V. Experiment optimization in chemical engineering. Moscú: Mir Publishers, 1982:40-4.

Recibido: 4 de mayo de 1993. Aprobado: 7 de abril de 1994.

Lic. Mayra Reyes Moreno. Empresa Laboratorio Farmacéutico "Dr. Mario Muñoz". Hacendados No. 1, municipio Habana Vieja, Ciudad de La Habana, Cuba.