Isosorbida

La isosorbida es un compuesto químico bicíclico del grupo de los dioles y los heterociclos que contienen oxígeno, que contiene dos anillos de furano fusionados. El material de partida de la isosorbida es el D-sorbitol, que se obtiene mediante hidrogenación catalítica de D-glucosa, que a su vez se produce mediante hidrólisis del almidón. La isosorbida se analiza como una plataforma química de origen vegetal a partir de la cual se pueden obtener derivados biodegradables de diversas funcionalidades.

En 2021, fue el medicamento número 111 más recetado en los Estados Unidos, con más de 5 millones de recetas.

Usos

Isosorbida

Debido a su pronunciada higroscopicidad, la isosorbida se utiliza como humectante y en medicina como diurético osmótico (para el tratamiento de la hidrocefalia) y el glaucoma agudo de ángulo cerrado. Los dos grupos hidroxi secundarios hacen de la isosorbida una plataforma química versátil accesible a partir de recursos renovables. La isosorbida, como diol, puede monoderivatizarse o biderivatizarse mediante métodos habituales de la química orgánica, como nitración, esterificación, eterificación, tosilación, etc., y convertirse en compuestos con propiedades interesantes o en unidades monoméricas para nuevos polímeros.

Nitratos de isosorbida

Mediante la nitración de isosorbida con ácido nítrico concentrado, se puede obtener dinitrato de 2,5-isosorbida (ISDN). El dinitrato de 2,5-isosorbida es adecuado (al igual que su metabolito principal, el mononitrato de 5-isosorbida, ISMN) para el tratamiento de la angina de pecho debido a su efecto vasodilatador.

Ésteres de isosorbida

La esterificación de isosorbida con ácidos grasos da acceso a monoésteres de isosorbida, que son útiles como detergentes en productos de limpieza domésticos, lavavajillas y preparaciones cosméticas, debido a sus propiedades como tensioactivos. Los diésteres de isosorbida, también fácilmente disponibles, se utilizan como dispersantes para pigmentos, conservantes, estabilizantes de polímeros, como emulsionantes para cosméticos y como plastificantes para polímeros vinílicos (en particular, cloruro de polivinilo, PVC). El dioctanoato de isosorbida es un diéster de isosorbida y ácido octanoico (que se obtiene, por ejemplo, del aceite de palma) y, por lo tanto, está elaborado íntegramente a partir de componentes básicos biológicos y ha sido utilizado como Polysorb^(R) ID 37 por Roquette Frères. desde hace algún tiempo como un producto especialmente no tóxico.

Éteres de isosorbida

Los éteres de isosorbida (y en particular el representante más simple, 2,5-dimetilisosorbida, abreviado DMI), se utilizan cada vez más como disolvente renovable para preparaciones cosméticas y farmacéuticas, como aditivo de electrolitos para acumuladores de iones de litio [18] y como un aditivo de combustible para diesel.

Fosfatos de isosorbida

Los derivados del ácido fosfórico de la isosorbida se exploran como una alternativa respetuosa con el medio ambiente a los retardantes de llama que contienen halógenos. Hasta ahora, el 1,2,5,6,9,10-hexabromociclododecano (HBCD) se ha utilizado ampliamente como retardante de llama en espuma de poliestireno extruido (XPS) en el sector de la construcción y el aislamiento, pero hasta ahora no se había utilizado como SVHC (sustancia de muy gran preocupación) se prohibió su fabricación y aplicación en mayo de 2013. Los compuestos de isosorbida a base de fósforo, como el bis (difenilfosfato de isosorbida) [ISTP], se consideran un reemplazo.

ISTP es fácilmente accesible mediante transesterificación de isosorbida con fosfato de trifenilo en presencia de carbonato de potasio a 150 °C. El fosfato de isosorbida-bis-difenilo obtenido con un rendimiento del 88% en forma de un aceite amarillento contiene aproximadamente un 20% de dímeros. La alta temperatura de descomposición de ISTP permite su uso en XPS, aunque el alto efecto suavizante es un inconveniente. La resistencia a la llama es especialmente pronunciada en presencia de sinergistas que contienen azufre, como el bis(difenilfosfinotionil)disulfuro (BDPS). Esto permite alcanzar el requisito mínimo de protección contra incendios (clase B2) con sólo un 3% de ISTP.

Polímeros de isosorbida

La isosorbida ha sido examinada como una posible plataforma química para la producción de diversos polímeros y resinas. Los grupos hidroxi se pueden convertir en grupos amino primarios mediante tosilatos y azidas o mediante adición de acrilonitrilo y luego hidrogenación para obtener los correspondientes derivados de aminopropilo. Estos últimos tienen potencial para la preparación de poliuretanos, como diaminas para la preparación de poliamidas y como endurecedores para resinas epoxi.

Cuando el monoetilenglicol como diol se reemplaza por isosorbida en el tereftalato de polietileno y poliéster (PET), se obtiene tereftalato de poliisosorbida (PIT), que se caracteriza por una estabilidad térmica extrema (hasta 360 °C bajo nitrógeno). Sin embargo, la reactividad inherentemente más baja de los grupos hidroxilo secundarios en la isosorbida provoca, en comparación, pesos moleculares más bajos y altos contenidos residuales de ácido tereftálico, lo que conduce a una estabilidad química insuficiente de los polímeros resultantes. Por lo tanto, los poliésteres actuales con isosorbida y monoetilenglicol se examinan como componentes diol que muestran propiedades mejoradas, como una menor decoloración.

La isosorbida también es de interés como precursor de los policarbonatos. En principio, podría sustituir al bisfenol A, identificado como xenoestrógeno. Las limitaciones de los policarbonatos a base de isosorbida son su insatisfactoria resistencia a la temperatura y su limitada resistencia al impacto, que puede mejorarse mediante la adición de comonómeros a la isosorbida o mediante mezclas de polímeros.

La isosorbida, un diol, es un precursor de los poliuretanos. o como componente básico del poliol [29]. Podría convertirse en el componente diisocianato, así como en un extensor de cadena.

Al hacer reaccionar isosorbida con epiclorhidrina, se forma isosorbida bis-glicidil éter (un bis-epóxido), que podría usarse como reemplazo del bis-epóxido de bisfenol A análogo. El éter bis-glicidílico de isosorbida se puede reticular a resinas epoxi termoendurecibles con agentes de curado adecuados, tales como poliaminas o anhídridos de ácido cíclico. Estas resinas se utilizan como adhesivos, pinturas o revestimientos para latas de alimentos. Además se describen polioxazolidonas que pueden obtenerse mediante reacción de diglicidil éteres de isosorbida con diisocianatos. Las polioxazolidonas podrían utilizarse como plásticos termoestables rígidos, altamente ramificados y resistentes a los disolventes en la industria eléctrica y electrónica.

Producción

La hidrogenación de la glucosa da sorbitol. La isosorbida se obtiene mediante deshidratación catalizada por ácido de D-sorbitol, que produce el furanoide monocíclico sorbitán, que a su vez forma mediante deshidratación adicional el derivado bicíclico de furofurano isosorbida.

La reacción produce aproximadamente entre un 70 y un 80 % de isosorbida, además de entre un 30 y un 20 % de subproductos indeseables que deben eliminarse de forma costosa mediante destilación, recristalización en alcoholes, recristalización en masa fundida, mediante una combinación de estos métodos o mediante deposición desde la fase de vapor. Un producto de alta pureza (>99,8%) es esencial para el uso de un monómero cuando se deben obtener polímeros incoloros de alto peso molecular.

Propiedades

La isosorbida es un sólido blanco, cristalino y altamente hidrófilo. Los dos grupos hidroxi secundarios en el sistema bicíclico en forma de V poseen diferentes orientaciones que conducen a diferentes reactividades químicas. Esto permite una monoderivatización selectiva de isosorbida. El grupo hidroxi en la posición 5 está orientado endo y forma un enlace de hidrógeno con el átomo de oxígeno en el anillo de furano adyacente. Esto hace que el grupo hidroxi en la posición 5 sea más nucleofílico y más reactivo que el grupo hidroxi orientado exo en la posición 2; sin embargo, está más protegido del ataque de reactivos estéricamente exigentes.

Seguridad

Con un valor LD₅₀ de 25,8 g·kg⁻¹ (rata, oral), la isosorbida es tan no tóxica como la D-glucosa (también con un valor LD _>50 de 25,8 g·kg⁻¹, rata, oral) y está clasificado por la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) como GRAS ("generalmente reconocido como seguro") .