¿Qué es el ácido tioglicólico?
El ácido tioglicólico, también conocido como ácido mercaptoacético, es el ácido mercaptocarboxílico más simple e industrialmente más importante con la fórmula HSCH2COOH. Es un líquido incoloro con un olor fuerte y desagradable.
El ácido mercaptoacético fue sintetizado por primera vez en 1862 por Carius al hacer reaccionar el ácido cloroacético con sulfuro de hidrógeno y potasio.
Tabla de contenido
1. Propiedades físicas del ácido tioglicólico
El ácido tioglicólico es un líquido transparente e incoloro con un olor característico. Es miscible con agua, mono y polialcoholes, éteres, cetonas, ésteres, hidrocarburos clorados e hidrocarburos aromáticos, pero insoluble en hidrocarburos alifáticos.
Los ésteres del ácido tioglicólico son en su mayoría líquidos incoloros con olores característicos. Los ésteres cetílicos y estearílicos son ceras de color amarillo pálido.
En la siguiente tabla se resumen algunas propiedades físicas del ácido mercaptoacético.
| Propiedad | Valor |
|---|---|
| Número CAS | [68-11-1] |
| Fórmula | HSCH2COOH |
| Masa molecular | 92,11 g/mol |
| Punto de fusión | -16,5 °C |
| Punto de ebullición a 2,3 kPa | 110–112 °C |
| Punto de ebullición a 0,1 kPa | 79 – 80 °C |
| Índice de refracción | 1,5027 |
| Densidad | 1,325 g/cm3 |
| pKa1 | 3,82 |
| pKa2 | 9,30 |
| Calor de combustión | 1450 kJ/mol |
| Presión de vapor (30 °C) | 0,02 kPa |
| Densidad de vapor | 3,18 |
| Punto de inflamación | 126 °C |
2. Reacciones del ácido mercaptoacético
El ácido mercaptoacético (ácido tioglicólico) posee dos grupos funcionales reactivos: un grupo tiol (mercapto) y un grupo ácido carboxílico. Esta bifuncionalidad le permite participar en diversas reacciones, formando diversos productos.
El ácido tioglicólico forma fácilmente sales con sus grupos carboxilato y tiol. Estas incluyen sales metálicas, ésteres, amidas, anilidas y tioéteres.
El ácido mercaptoacético sufre oxidación, incluso al exponerse al aire. Esta reacción conduce a la formación de ácido ditiodiglicólico. Los metales traza como el cobre, el hierro y el manganeso pueden catalizar esta oxidación.
Las soluciones concentradas (80%) de ácido tioglicólico experimentan reacciones de condensación para producir productos de policondensación lineales y cíclicos; los ejemplos incluyen la formación de un ácido tetracarboxílico con una estructura de anillo de 1,4-ditiano.
Los tioéteres se preparan mediante reacciones entre las sales de sodio o potasio del grupo mercapto y haluros de alquilo, o mediante la adición de ácido mercaptoacético o sus derivados a enlaces dobles o triples. La regioselectividad de estas reacciones (Markovnikov vs. anti-Markovnikov) depende del catalizador elegido.
El ácido tioglicólico y sus derivados reaccionan con aldehídos y cetonas para formar diversos productos, entre ellos mercaptales, mercaptoles o tioéteres α,β-insaturados. Estas reacciones son catalizadas por ácidos, como los ácidos minerales o los ácidos toluensulfónicos.
El ácido mercaptoacético puede participar en una reacción única en la que tanto el grupo mercapto como el carboxilo reaccionan simultáneamente con un grupo carbonilo. Un ejemplo es la reacción con ciclohexanona, que produce 2,2-pentametileno-1,3-oxatiolano-5-ona.
La fuerte naturaleza reductora del ácido tioglicólico se utiliza para estudiar los sistemas redox bioquímicos y la actividad enzimática. Además, sus propiedades reductoras se emplean en diversos procesos industriales, como preparaciones para el cabello para ondulación en frío y modificación de la lana.
El uso del ácido mercaptoacético en la ondulación permanente del cabello se basa en su capacidad para reducir y escindir los puentes disulfuro en la queratina del cabello.
3. Producción de ácido tioglicólico
El ácido tioglicólico (ácido mercaptoacético) se produce comercialmente mediante la reacción del ácido cloroacético o sus sales con sulfuros de hidrógeno de metales alcalinos (NaHS o KHS). Esta reacción produce subproductos no deseados, como el ácido tioglicólico, el ácido ditiodiglicólico y el ácido glicólico.
El aislamiento del producto deseado se logra acidificando la mezcla de reacción, seguida de una extracción con solventes orgánicos como éteres, alcoholes o hidrocarburos clorados, y luego el producto crudo se purifica por destilación.
Los métodos de producción utilizan procesos tanto discontinuos como continuos, con algunas variaciones que emplean una presión parcial de sulfuro de hidrógeno o dióxido de carbono.
Los procesos alternativos utilizan corrientes de desechos de la reducción de compuestos nitro aromáticos como fuente de azufre en lugar de sulfuros de hidrógeno de metales alcalinos. Además, un proceso específico se basa en la escisión del ácido imidazolilmercaptoacético con sulfuro de sodio.
Existen otras rutas para la síntesis del ácido mercaptoacético:
- Escisión de la sal de Bunte (NaO3SSCH2COOH) derivada del ácido cloroacético y tiosulfato de sodio utilizando ácido sulfúrico diluido.
- Reducción del ácido ditioglicólico preparado a partir del ácido cloroacético y polisulfuros de metales alcalinos.
- Descomposición del éster xantato formado a partir del ácido cloroacético y etilxantato de potasio.
El ácido mercaptoacético anhidro se produce por destilación del producto de grado técnico con tolueno. El contacto con catalizadores metálicos durante la producción debe minimizarse para evitar la dimerización del ácido tioglicólico anhidro.
Los ésteres del ácido tioglicólico se pueden sintetizar mediante dos métodos principales:
- Esterificación con alcoholes, donde el alcohol se puede utilizar como disolvente de extracción después de la síntesis ácida.
- Reacción del cloroacetato de alquilo correspondiente con tiosulfato de sodio.
4. Usos del ácido tioglicólico
El ácido mercaptoacético (ácido tioglicólico) y sus derivados han encontrado diversas aplicaciones en varias industrias desde aproximadamente 1950.
El amonio, las sales de etanolamonio y, cada vez más, el monotioglicolato de glicerol se utilizan para formular soluciones de ondulación en frío para el peinado del cabello. La sal de calcio del ácido tioglicólico se utiliza en cremas depilatorias para eliminar el vello.
Los derivados del ácido mercaptoacético se emplean en procesos de ondulación permanente de la lana, en particular en la fabricación de sombreros.
Los compuestos organoestánnicos derivados del ácido tioglicólico, como el dialquilestaño bis (tioglicolato de isoctilo) y el alquilestaño tris (tioglicolato de isoctilo), son estabilizadores térmicos muy eficaces para el cloruro de polivinilo (PVC). Su baja toxicidad y mínima migración los hacen adecuados para materiales de envasado de grado alimentario y tuberías de agua potable.
Los ésteres, especialmente los derivados de alcoholes superiores como el isooctanol y el decanol y las amidas del ácido mercaptoacético, se utilizan como catalizadores y antioxidantes durante la producción de diversos plásticos y cauchos.
La sal sódica del ácido tioglicólico es un componente del medio nutritivo de Brewer utilizado para cultivar bacterias anaeróbicas.
El ácido mercaptoacético se utiliza en química analítica para separar hierro y aluminio y como reactivo para detectar diversos metales, incluidos hierro, nitrito, uranio, vanadio, cromo, cobre, molibdeno y paladio.
También se utiliza como compuesto matriz en la espectrometría de masas por bombardeo atómico rápido, una técnica para analizar biomoléculas, y en el proceso de aislamiento suave de lignina en combinación con trifluoruro de boro.
En la industria farmacéutica, los derivados del ácido tioglicólico se utilizan como materiales de partida para la síntesis de tiofeno y dihidrotiofeno. Los ácidos s-arilmercaptoacéticos son intermediarios que se utilizan en la producción de colorantes.
Se estima que la producción mundial de ácido tioglicólico se encuentra en el rango de 15.000 a 20.000 toneladas por año.
5. Toxicología del ácido tioglicólico
El contacto directo con el ácido tioglicólico puede irritar la piel y los ojos. La inhalación de vapores de ácido mercaptoacético puede irritar las membranas mucosas, lo que provoca tos y dificultad para respirar, retraso en la cicatrización de heridas y ampollas.
Debido a estos posibles riesgos para la salud, es fundamental usar guantes y gafas de protección al manipular ácido tioglicólico.
El valor límite umbral (TLV) establecido para el ácido mercaptoacético es de 1 ppm (5 mg/m³), que significa la concentración máxima en el aire para una jornada laboral de 8 horas y una semana laboral de 40 horas a la que la mayoría de los trabajadores pueden estar expuestos repetidamente sin efectos adversos para la salud.
Los estudios indican que la DL50 oral (dosis letal para el 50% de la población de prueba) en ratas para el ácido tioglicólico es de 261 mg/kg.
En general, los derivados del ácido mercaptoacético y los productos disponibles comercialmente que los contienen son significativamente menos tóxicos que el ácido puro. Además, las regulaciones legales a menudo dictan concentraciones máximas seguras para estos productos, lo que minimiza los riesgos para la salud durante su uso previsto.
Referencia
- Mercaptoacetic Acid and Derivatives; Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. – https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/14356007.a16_265
