La hidroquinona , también conocida como benceno-1,4-diol o quinol , es un compuesto orgánico aromático que pertenece al grupo del fenol , derivado del benceno , con la fórmula química C₆H₄ (OH) ₂ . Posee dos grupos hidroxilo unidos a un anillo de benceno en posición para . Es un sólido granular blanco . Los derivados sustituidos de este compuesto original también se denominan hidroquinonas. El nombre «hidroquinona» fue acuñado por Friedrich Wöhler en 1843. [ 7 ]
En 2023, fue el 274.º medicamento más recetado en Estados Unidos, con más de 800.000 recetas. [ 8 ] [ 9 ]
Producción
La hidroquinona se produce industrialmente de dos maneras principales. [ 10 ]
- La ruta más utilizada es similar al proceso del cumeno en su mecanismo de reacción e implica la dialquilación del benceno con propeno para dar 1,4-diisopropilbenceno. Este compuesto reacciona con el aire para dar el bis(hidroperóxido), que es estructuralmente similar al hidroperóxido de cumeno y se reorganiza en ácido para dar acetona e hidroquinona. [ 11 ]
- Una segunda ruta implica la hidroxilación del fenol sobre un catalizador. La conversión utiliza peróxido de hidrógeno y produce una mezcla de hidroquinona y su isómero orto, el catecol (benceno-1,2-diol):
- C 6 H 5 OH + H 2 O 2 → C 6 H 4 (OH) 2 + H 2 O
Otros métodos menos comunes incluyen:
- En la década de 1960 se llevó a cabo una extensa investigación sobre la síntesis de hidroquinona a partir de acetileno y monóxido de carbono mediante pentacarbonilo de hierro catalítico . [ 12 ] [ 13 ] El rodio o el rutenio pueden sustituir al hierro como catalizador con rendimientos químicos favorables, pero no se suelen utilizar debido al coste de su recuperación de la mezcla de reacción. [ 12 ]
- La hidroquinona y sus derivados también pueden prepararse mediante la oxidación de varios derivados de benceno ricos en electrones, como fenoles, anilina y DIPB . [ 14 ] Algunos ejemplos incluyen la oxidación con persulfato de Elbs y la oxidación de Dakin .
- La hidroquinona fue obtenida por primera vez en 1820 por los químicos franceses Pelletier y Caventou mediante la destilación seca del ácido quínico . [ 15 ]
- Hidrólisis del clorofenol . [ 14 ]
Los dos últimos métodos son generalmente menos eficientes en términos de economía atómica que la oxidación con peróxido de hidrógeno, al igual que ciertas implementaciones industriales de la oxidación con peróxido. Su práctica comercial en China produjo una grave contaminación en 2022. [ 16 ]
Reacciones
La reactividad de los grupos hidroxilo de la hidroquinona se asemeja a la de otros fenoles , siendo débilmente ácida. La base conjugada resultante sufre fácilmente O- alquilación para dar monoéteres y diéteres . De manera similar, la hidroquinona es altamente susceptible a la sustitución del anillo mediante alquilación de Friedel-Crafts . Esta reacción se utiliza a menudo para la producción de varios antioxidantes populares, como el 2- terc -butil-4-metoxifenol ( BHA ). El útil colorante quinizarina se produce por diacilación de la hidroquinona con anhídrido ftálico . [ 10 ]
Redox
La hidroquinona puede oxidarse reversiblemente en condiciones suaves para dar benzoquinona . Los derivados naturales de la hidroquinona, como la coenzima Q , presentan una reactividad similar, en la que un grupo hidroxilo se intercambia por un grupo amino. Dada la reversibilidad condicional y la relativa ubicuidad de los reactivos, las reacciones de oxidación de hidroquinonas y sus derivados tienen una importante utilidad comercial y se emplean frecuentemente a escala industrial.
Cuando la hidroquinona incolora y la benzoquinona —de color amarillo brillante en estado sólido— se cocristalizan en una proporción 1:1, se forma un complejo de transferencia de carga cristalino de color verde oscuro ( punto de fusión 171 °C), conocido como quinhidrona (C₆H₆O₂ · C₆H₄O₂ ) . Este complejo se disuelve en agua caliente , disociando ambas moléculas de quinona en solución . [ 17 ]
Aminación
Una reacción importante implica la conversión de hidroquinona en sus derivados mono- y diamina. Uno de estos derivados, el metilaminofenol , utilizado en fotografía, se produce según la estequiometría: [ 10 ]
Las diaminas, utilizadas en la industria del caucho como agentes antioxidantes, se aminan a partir de la anilina y se forman mediante una vía similar:
Usos
La hidroquinona tiene diversos usos, principalmente asociados a su acción como agente reductor soluble en agua. Es un componente principal de la mayoría de los reveladores fotográficos en blanco y negro para película y papel, donde, junto con el compuesto metol , reduce los haluros de plata a plata elemental .
Existen otros usos asociados a su poder reductor . Como inhibidor de la polimerización , aprovechando sus propiedades antioxidantes , la hidroquinona previene la polimerización del ácido acrílico , el metacrilato de metilo , el cianoacrilato y otros monómeros susceptibles a la polimerización iniciada por radicales . Al actuar como captador de radicales libres, la hidroquinona prolonga la vida útil de resinas fotosensibles como los polímeros precerámicos . [ 18 ]
La hidroquinona puede perder un catión hidrógeno de ambos grupos hidroxilo para formar un ion difenolato. La sal de difenolato disódico de hidroquinona se utiliza como unidad de comonómero alternante en la producción del polímero PEEK .
Despigmentación de la piel
La hidroquinona se usa tópicamente para blanquear la piel , ya sea sola o en combinación con otros agentes tópicos. Es el tratamiento más eficaz para la hiperpigmentación . [ 19 ] No tiene la misma predisposición a causar dermatitis que el metol. Este ingrediente requiere receta médica en algunos países, incluidos los estados miembros de la Unión Europea, según las Directivas 76/768/CEE:1976. [ 20 ] [ 21 ]
Su efecto aclarante de la piel se informó por primera vez en 1936. [ 22 ] En la década de 1950, estuvo disponible como parte de una formulación de protector solar en las regiones del sur de los Estados Unidos. Su efecto aclarante de la piel se observó como un efecto secundario fortuito. [ 23 ] En 1961, se probó para la hiperpigmentación. [ 24 ] En 1975, se probó una combinación tópica de hidroquinona al 5%, tretinoína al 0,1% y dexametasona al 0,1% para el melasma, las efélides y la hiperpigmentación postinflamatoria. [ 25 ]
En 2006, la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA) revocó su aprobación previa de la hidroquinona y propuso la prohibición de todas las preparaciones de venta libre . [ 26 ] La FDA prohibió oficialmente la hidroquinona en 2020 como parte de una reforma más amplia del proceso de revisión de medicamentos de venta libre. [ 27 ] La FDA declaró que no se puede descartar la hidroquinona como un posible carcinógeno . [ 28 ] Esta conclusión se alcanzó con base en el grado de absorción en humanos y la incidencia de neoplasias en ratas en varios estudios donde se encontró que las ratas adultas tenían tasas elevadas de tumores, incluyendo hiperplasias de células foliculares tiroideas , anisocariosis (variación en el tamaño de los núcleos), leucemia de células mononucleares, adenomas hepatocelulares y adenomas de células tubulares renales . La Campaña por Cosméticos Seguros también ha destacado las preocupaciones. [ 29 ]
Numerosos estudios han revelado que la hidroquinona, si se toma por vía oral, puede causar ocronosis exógena , una enfermedad desfigurante en la que se depositan pigmentos azul-negros en la piel; sin embargo, las preparaciones cutáneas que contienen este ingrediente se administran tópicamente. La FDA clasificó la hidroquinona en 1982 como un producto seguro, generalmente reconocido como seguro y eficaz ( GRASE ). Se sugirieron estudios adicionales bajo el Programa Nacional de Toxicología (NTP) para determinar si existe un riesgo para los humanos por el uso de hidroquinona. [ 26 ] [ 28 ] [ 30 ] La evaluación del NTP mostró cierta evidencia de efectos carcinogénicos y genotóxicos a largo plazo. [ 31 ]
Aunque la hidroquinona sigue siendo ampliamente recetada para el tratamiento de la hiperpigmentación , las dudas sobre su perfil de seguridad planteadas por las agencias reguladoras de la UE, Japón y EE. UU. fomentan la búsqueda de otros agentes con una eficacia comparable. [ 32 ] Varios de estos agentes ya están disponibles o en fase de investigación, [ 33 ] incluyendo el ácido azelaico , [ 34 ] el ácido kójico , los retinoides, la cisteamina, [ 35 ] los esteroides tópicos, el ácido glicólico y otras sustancias. Uno de ellos, el 4-butilresorcinol , ha demostrado ser mucho más eficaz en el tratamiento de los trastornos cutáneos relacionados con la melanina, además de ser lo suficientemente seguro como para estar disponible sin receta. [ 36 ]
En el proceso de antraquinona , se utilizan hidroquinonas sustituidas, generalmente antrahidroquinona, para producir peróxido de hidrógeno , que se forma espontáneamente al reaccionar con oxígeno. El tipo de hidroquinona sustituida se selecciona en función de su reactividad y reciclabilidad.
fenómenos naturales
Las hidroquinonas son uno de los dos reactivos principales en las glándulas defensivas de los escarabajos bombarderos , junto con el peróxido de hidrógeno (y quizás otros compuestos, dependiendo de la especie), que se acumulan en un depósito. El depósito se abre mediante una válvula controlada por un músculo hacia una cámara de reacción de paredes gruesas. Esta cámara está revestida de células que secretan catalasas y peroxidasas . Cuando el contenido del depósito se introduce en la cámara de reacción, las catalasas y peroxidasas descomponen rápidamente el peróxido de hidrógeno y catalizan la oxidación de las hidroquinonas a p -quinonas . Estas reacciones liberan oxígeno libre y generan suficiente calor para llevar la mezcla al punto de ebullición y vaporizar aproximadamente una quinta parte de ella, produciendo un chorro caliente desde el abdomen del escarabajo . [ 37 ]
Se cree que la hidroquinona es la toxina activa en los hongos Agaricus hondensis . [ 38 ]
La hidroquinona es uno de los constituyentes químicos del producto natural propóleo . [ 39 ]
También es uno de los compuestos químicos que se encuentran en el castóreo . Este compuesto se obtiene de los sacos castóreos del castor . [ 40 ]
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Enlaces externos
- Ficha Internacional de Seguridad Química 0166
- Guía de bolsillo del NIOSH sobre riesgos químicos
- hidroquinonas
- Productos químicos fotográficos
- Carcinógenos del Grupo 3 de la IARC
- Agentes reductores