¿Qué es el ácido mandélico?
El ácido mandélico, también conocido como ácido α-hidroxifenilacético o ácido fenilglicólico, es un ácido alfa-hidroxi aromático con la fórmula química C8H8O3. Es un polvo cristalino blanco con un ligero olor dulce.
El ácido mandélico fue descubierto por primera vez en 1831 por el farmacéutico alemán Ferdinand Ludwig Winckler. Lo aisló calentando amigdalina, un compuesto que se encuentra en las almendras amargas, con ácido clorhídrico diluido.
El nombre «ácido mandélico» se deriva de la palabra alemana «Mandel», que significa almendra.
Tabla de contenido
1. Propiedades físicas del ácido mandélico
El ácido (R,S)-mandélico racémico es un sólido cristalino incoloro que es fácilmente soluble en etanol y éter dietílico, menos soluble en cloroformo e insoluble en éter de petróleo. Las soluciones alcalinas disuelven el ácido mandélico en las sales correspondientes.
El ácido (R,S)-mandélico racémico se puede separar en sus enantiómeros mediante la reacción con cinconina en una solución acuosa, lo que da como resultado la precipitación del ácido (S)-(+)-mandélico como sal mientras que el ácido (R)-(-)-mandélico permanece en solución.
Alternativamente, el uso de S-(+)-aminodiol para el proceso de resolución conduce a la cristalización del ácido (R)-(-)-mandélico, dejando el enantiómero (S)-(+)-mandélico en solución.
La Tabla 1 resume las propiedades físicas del ácido mandélico.
| Propiedad | Ácido (R,S)-mandélico | Ácido (R)-(-)-mandélico |
|---|---|---|
| Número CAS | [611-72-3] | [611-71-2] |
| Fórmula química | C8H8O3 | C8H8O3 |
| Molecular peso | 152,15 g/mol | 152,15 g/mol |
| Punto de fusión | 118-121 °C | 132-135 °C |
| Punto de ebullición | 321,8 °C | |
| Densidad | 1,30 g/cm3 | |
| Índice de refracción | 1,5204 | |
| Solubilidad en agua | 15 g/100 mL | |
| pKa | 3,41 | |
| Punto de inflamación | 163 °C | |
| Rotación específica (c = 5) | [α]D20 =-154 a -157° |
2. Reacciones químicas del ácido mandélico
El ácido mandélico se torna marrón cuando se expone a la luz. Reacciona con bases para formar sales, como el mandelato de sodio.
El ácido mandélico se puede esterificar fácilmente con alcoholes en presencia de cloruro de hidrógeno.
La oxidación con agentes oxidantes fuertes como el permanganato de potasio o el ácido crómico puede conducir a la formación de benzaldehído o ácido benzoico.
En condiciones específicas, el ácido mandélico se puede descarboxilar para formar benceno.
El ácido mandélico puede experimentar reacciones típicas de sustitución aromática, como halogenación, alquilación, acilación, nitración y sulfonación.
3. Producción de ácido mandélico
El ácido (R,S)-mandélico racémico se produce mediante la hidrólisis del mandelonitrilo con ácido clorhídrico.
El mandelonitrilo se prepara mediante la reacción de benzaldehído y cianuro de hidrógeno naciente (NaCN + HCl) a una temperatura inferior a 10 °C. Se utiliza bisulfito de sodio como catalizador. El mandelonitrilo resultante es un líquido oleoso que se separa de la fase acuosa.
El mandelonitrilo obtenido se trata con ácido clorhídrico concentrado a temperatura ambiente durante aproximadamente 12 horas y, a continuación, se evapora el exceso de agua y ácido clorhídrico. Este paso da como resultado la formación de ácido mandélico crudo.
El ácido mandélico crudo se purifica mediante extracción con benceno o éter. El residuo sólido que contiene ácido mandélico se extrae varias veces con benceno o éter caliente y se cristaliza mediante enfriamiento.
El rendimiento típico de ácido mandélico puro es de alrededor del 50-52 % en función del benzaldehído.
El ácido mandélico se puede sintetizar alternativamente mediante la hidrólisis alcalina de α,α-dicloroacetofenona. La acetofenona reacciona con cloro para producir dicloroacetofenona, que sufre hidrólisis alcalina con hidróxido de sodio a 65 °C, seguida de acidólisis con HCl.
El ácido (R)-mandélico se puede producir mediante un proceso de biosíntesis que utiliza estireno, L-fenilalanina, glicerol o glucosa como materiales de partida. Mediante la combinación de múltiples pasos enzimáticos, el ácido (R)-mandélico se puede producir de manera eficiente a partir de estas materias primas renovables.
Además, la integración de la biosíntesis de L-fenilalanina en el proceso permite la conversión directa de glucosa o glicerol en ácido (R)-mandélico dentro de un solo organismo. Este método biocatalítico ofrece una alternativa prometedora a los métodos de síntesis química tradicionales, pero aún se encuentra en desarrollo.
4. Usos del ácido mandélico
El ácido mandélico se utiliza principalmente para producir sus ésteres, que son agentes analgésicos, antirreumáticos y espasmolíticos. Por ejemplo, el cis-3,5,5-trimetilciclohexil mandelato se utiliza como agente espasmolítico y vasodilatador. El éster de tropina del ácido mandélico (homatropina-HBr) se utiliza en oftalmología para la dilatación de las pupilas.
El mandelato de hexametilentetramina, también conocido como mandelamina, mandropina, diuramina o hexidalina, se emplea en el tratamiento de infecciones del tracto urinario.
El ácido mandélico también se utiliza en el cuidado de la piel para el tratamiento del acné, la exfoliación, la hiperpigmentación, el antienvejecimiento y la mejora de la textura de la piel.
El ácido mandélico tiene propiedades bacteriostáticas y se emplea en el tratamiento de infecciones del tracto urinario. Administrado por vía oral como sales de amonio o calcio, inhibe eficazmente el crecimiento de bacterias gramnegativas y ciertos microorganismos grampositivos.
La actividad antimicrobiana óptima se observa en condiciones de orina ácida (pH inferior a 5,5). Se utiliza una solución de ácido mandélico al 1 % como solución de lavado para el mantenimiento de los catéteres urinarios permanentes.
5. Toxicología del ácido mandélico
Los estudios de toxicidad oral aguda del ácido mandélico en ratas muestran una LDLo (oral, rata) de 3000 mg/kg.
La inhalación de ácido mandélico puede causar irritación respiratoria, que puede derivar en síntomas similares al asma, bronquitis o neumoconiosis tras una exposición prolongada. Las personas con afecciones respiratorias preexistentes tienen un mayor riesgo.
El ácido mandélico es un irritante ocular grave.
El contacto dérmico puede inducir inflamación de la piel o exacerbar la dermatitis existente. Evite el contacto con heridas abiertas.
La exposición repetida o prolongada puede provocar daño renal y efectos acumulativos para la salud.
Referencias
- Hydroxycarboxylic Acids, Aromatic; Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. – https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/14356007.a13_519
- Method for synthesizing mandelic acid. – https://patents.google.com/patent/CN112321410A/en
- https://bioresourcesbioprocessing.springeropen.com/articles/10.1186/s40643-021-00374-6
- https://www.orgsyn.org/demo.aspx?prep=CV1P0336
- https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/ra/c6ra25562k
- https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1075628002290072
- https://patents.google.com/patent/DE2936416A1/en
- https://www.lgcstandards.com/DE/en/Resources/Articles/Pharma_roots_mandelic_acid
- https://datasheets.scbt.com/sc-205481.pdf
