Hidroquinona

Hydroquinone, también conocido como benzene-1,4-diol o quinol, es un compuesto orgánico aromático que es un tipo de fenol, un derivado de benceno, teniendo la fórmula química C₆H₄(OH)₂. Tiene dos grupos hidroxiles unidos a un anillo de benceno en una posición para. Es un sólido granular blanco. Los derivados sustitutos de este compuesto padre también se denominan hidroquinones. El nombre "hidroquinona" fue acuñado por Friedrich Wöhler en 1843.

En 2021, fue el medicamento número 282 más recetado en los Estados Unidos, con más de 800 000 recetas.

Producción

La hidroquinona se produce industrialmente de dos formas principales.

• La ruta más utilizada es similar al proceso de cumene en el mecanismo de reacción e implica la dialkylation de benzene con propene para dar 1,4-diisopropylbenzene. Este compuesto reacciona con aire para permitir la bis (hidroperoxido), que es estructuralmente similar a la hidróxido de cumene y reorganizaciones en ácido para dar acetona e hidroquinona.
• Una segunda ruta implica hidroxilación de fenol sobre un catalizador. La conversión utiliza peróxido de hidrógeno y ofrece una mezcla de hidroquinona y su orto isómero catechol (benzene-1,2-diol):

  ${\displaystyle {\ce {C6H5OH + H2O2 - titulada C6H4(OH)2 + H2O}}$

Otros métodos menos comunes son:

• Se ha propuesto una síntesis potencialmente significativa de hidroquinona de acetileno y pentacarbonilo de hierro como catalizador, en lugar de como reactivo, en presencia de gas monóxido de carbono libre. Rhodium o rutenio pueden sustituir el hierro como el catalizador con rendimientos químicos favorables pero no se utilizan normalmente debido a su costo de recuperación de la mezcla de reacción.
• La hidroquinona y sus derivados también pueden ser preparados por la oxidación de varios fenoles, como anilina y DIPB. Ejemplos incluyen Elbs persulfate oxidation y la oxidación de Dakin.
• La hidroquinona fue obtenida por primera vez en 1820 por los químicos franceses Pelletier y Caventou a través de la destilación seca del ácido quinico.
• Hidrolisis de fenol clorado, descrito como usado en China.

Tenga en cuenta que métodos como la hidrólisis del fenol clorado y la oxidación de fenoles son métodos mucho más contaminantes que otros.

Reacciones

La reactividad de los grupos hidroxilo de la hidroquinona se asemeja a la de otros fenoles, siendo débilmente ácidos. La base conjugada resultante sufre una fácil O-alquilación para dar mono y diéteres. De manera similar, la hidroquinona es muy susceptible a la sustitución del anillo mediante reacciones de Friedel-Crafts como la alquilación. Esta reacción se aprovecha en el camino hacia antioxidantes populares como el 2-terc-butil-4-metoxifenol (BHA). El útil colorante quinizarina se produce mediante diacilación de hidroquinona con anhídrido ftálico.

Redox

La hidroquinona se oxida en condiciones suaves para dar benzoquinona. Este proceso se puede revertir. Algunos derivados de hidroquinona naturales exhiben este tipo de reactividad, un ejemplo es la coenzima Q. Industrialmente, esta reacción se explota tanto con la propia hidroquinona como más a menudo con sus derivados donde un OH ha sido reemplazado por una amina.

Cuando la hidroquinona incolora y la benzoquinona, un sólido amarillo brillante, se cocristallizan en una relación 1:1, un complejo de transferencia de carga cristalina verde oscuro (punto de fundición 171 °C) llamado quinhidrona (punto de fusión 171 °C)C₆H₆O₂·C₆H₄O₂) se forma. Este complejo se disuelve en agua caliente, donde las dos moléculas se disocian en solución.

Aminación

Una reacción importante es la conversión de hidroquinona en derivados mono y diamina. El metilaminofenol, utilizado en fotografía, se produce de esta forma:

${\displaystyle {\ce {C6H4(OH)2 + {\overset { methylamine}{CH3NH2}}- titulada HOC6H4NHCH3 + H2O}}$

Las diaminas, útiles en la industria del caucho como agentes antiozono, se producen de manera similar a partir de anilina:

${\displaystyle {\ce {\C6H4(OH)2 + {\overset {aniline}{2 C6H5NH2}} {\cH4(N(H)C6H5)2 + 2 H2O}}}}$

Usos

La hidroquinona tiene una variedad de usos asociados principalmente con su acción como agente reductor soluble en agua. Es un componente importante en la mayoría de los reveladores fotográficos en blanco y negro para películas y papel donde, con el compuesto metol, reduce los haluros de plata a plata elemental.

Hay varios otros usos asociados con su poder reductor. Como inhibidor de la polimerización, aprovechando sus propiedades antioxidantes, la hidroquinona previene la polimerización del ácido acrílico, metacrilato de metilo, cianoacrilato y otros monómeros que son susceptibles a la polimerización iniciada por radicales. Al actuar como eliminador de radicales libres, la hidroquinona sirve para prolongar la vida útil de resinas sensibles a la luz, como los polímeros precerámicos.

La hidroquinona puede perder un catión de hidrógeno de ambos grupos hidroxilo para formar un ion difenolato. La sal de difenolato disódico de hidroquinona se utiliza como unidad de comonómero alterno en la producción del polímero PEEK.

Despigmentación de la piel

La hidroquinona se utiliza como aplicación tópica en el blanqueamiento de la piel para reducir el color de la piel. No tiene la misma predisposición a provocar dermatitis que el metol. Este es un ingrediente que solo se vende con receta en algunos países, incluidos los estados miembros de la Unión Europea según las Directivas 76/768/EEC:1976.

En 2006, la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos revocó su aprobación anterior de la hidroquinona y propuso la prohibición de todas las preparaciones de venta libre. La FDA prohibió oficialmente la hidroquinona en 2020 como parte de una reforma más amplia del proceso de revisión de medicamentos de venta libre. La FDA declaró que no se puede descartar la hidroquinona como un carcinógeno potencial. Se llegó a esta conclusión basándose en el grado de absorción en humanos y la incidencia de neoplasias en ratas en varios estudios en los que se encontró que las ratas adultas tenían mayores tasas de tumores, incluidas hiperplasias de células foliculares de tiroides, anisocariosis (variación en el tamaño de los núcleos), células mononucleares. leucemia, adenomas hepatocelulares y adenomas de células de los túbulos renales. La Campaña por Cosméticos Seguros también ha puesto de relieve preocupaciones.

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 negros azulados en la piel; sin embargo, las preparaciones para la piel que contienen el ingrediente se administran por vía tópica. La FDA clasificó la hidroquinona en 1982 como un producto seguro, generalmente reconocido como seguro y eficaz (GRASE); sin embargo, se sugirieron estudios adicionales en el marco del Programa Nacional de Toxicología (NTP) para determinar si existe un riesgo para los humanos por el uso de hidroquinona. La evaluación del NTP mostró cierta evidencia de efectos cancerígenos y genotóxicos a largo plazo

Si bien la hidroquinona sigue prescribiéndose ampliamente para el tratamiento de la hiperpigmentación, las preguntas planteadas sobre su perfil de seguridad por parte de las agencias reguladoras de la UE, Japón y EE. UU. alientan la búsqueda de otros agentes con eficacia comparable. Varios de estos agentes ya están disponibles o se encuentran en investigación, incluidos el ácido azelaico, el ácido kójico, los retinoides, la cisteamina, los esteroides tópicos, el ácido glicólico y otras sustancias. Se ha demostrado que uno de ellos, el 4-butilresorcinol, es más eficaz en el tratamiento de los trastornos de la piel relacionados con la melanina por un amplio margen, además de ser lo suficientemente seguro como para venderse sin receta.

Ocurrencias naturales

Las hidroquinonas son uno de los dos reactivos principales de las glándulas defensivas de los escarabajos bombarderos, junto con el peróxido de hidrógeno (y quizás otros compuestos, según la especie), que se acumulan en un depósito. El depósito se abre a través de 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 es forzado a entrar en la cámara de reacción, las catalasas y peroxidasas descomponen rápidamente el peróxido de hidrógeno y catalizan la oxidación de las hidroquinonas en 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, produciendo una pulverización caliente desde el abdomen del escarabajo.

Se cree que la hidroquinona es la toxina activa en Agaricus hondensis hongos.

Se ha demostrado que la hidroquinona es uno de los componentes químicos del producto natural propóleo.

También es uno de los compuestos químicos que se encuentran en el castoreum. Este compuesto se obtiene de los sacos de ricino del castor.