Acido tropico

L’acido tropico il cui nome I.U.P.A.C. è (RS) acido-2-fenil-3-idrossipropanoico è un acido 3-idrossi monocarbossilico cioè acido propionico in cui uno degli idrogeni in posizione 2 è sostituito da un gruppo fenile e uno degli idrogeni metilici è sostituito da un gruppo -OH

L’acido tropico, a causa della sua struttura, è classificato come un β-idrossiacido (BHA) ovvero un composto organico che contiene un gruppo funzionale tipico degli acidi carbossilici ovvero -COOH e un gruppo funzionale idrossi separato da due atomi di carboni.

Presentando un carbonio chirale, ovvero il carbonio in α al gruppo carbossilico, l’acido tropico, può trovarsi sia sotto forma di miscela racemica che come singolo enantiomero. Si trova in natura nel Hyoscyamus muticus, nel Datura stramonium ed è un metabolita trovato o prodotto da Saccharomyces cerevisiae.

Proprietà dell’acido tropico

L’acido tropico si presenta come un solido cristallino bianco con una solubilità in acqua a 20°C di 20 g/L e di 100 g/L in metanolo. È solubile in etanolo e etere etilico ed ha un pK_a a 25°C pari a 3.53.

I β-idrossiacidi come l’acido salicilico, l’acido β-idrossibutanoico, l’acido citrico e l’acido malico, unitamente all’acido tropico,   sono solubili negli oli contrariamente agli α-idrossiacidi come l’acido glicolico e l’acido lattico.

Pertanto i β-idrossiacidi possono essere assorbiti in profondità nella pelle attraverso i lipidi della pelle. Una volta assorbiti, possono aiutare a liberare i pori, esfoliare la pelle e rimuovere le cellule morte, lo sporco e l’accumulo di sebo.

Sintesi

Vi sono diverse vie sintetiche per ottenere l’acido tropico. Una via sintetica prevede la reazione del fenilmetilchetone, noto come acetofenone, con cianuro di potassio che porta alla formazione di una cianidrina ovvero un composto organico avente formula R₂C(OH)CN dove R può essere un gruppo alchilico, arilico o un idrogeno.

Dalla reazione della cianidrina con idrossido di bario il gruppo nitrile è sostituito dal gruppo carbossilico. A seguito di riscaldamento si allontana il gruppo -OH e si forma un doppio legame. Per reazione con acido cloridrico e, successivamente con carbonato di sodio, si forma l’acido tropico.

Un’altra via sintetica, che prevede anche una buona resa, prevede la reazione dell’acido fenilacetico con il cloruro di isopropilmagnesio. Dalla reazione si ottiene un reagente di Ivanov:
C₆H₅CH₂COOH + 2 (CH₃)₂CHMgCl → C₆H₅CH(MgCl)COOMgCl + 2 C₃H₈

Dalla reazione tra il reagente di Ivanov e l’acido solforico si ottiene l’acido tropico.

Reazioni

L’acido tropico è il precursore dell’atropina alcaloide tropanico di origine naturale in cui è presente l’unità strutturale del tropano, ammina biciclica che costituisce l’elemento strutturale comune a tutti gli alcaloidi tropanici.

La prima sintesi dell’atropina fu ottenuta da Richard Willstätter nel 1901 Premio Nobel per la Chimica nel 1915. Può essere ottenuta dalla reazione di esterificazione tra la tropina che presenta una funzione alcolica e l’acido tropico in presenza di acido cloridrico.

L’atropina è classificata come farmaco anticolinergico, ovvero blocca l’azione dell’acetilcolina, un neurotrasmettitore che svolge un ruolo cruciale in varie funzioni corporee. Inibendo l’acetilcolina, l’atropina può avere diversi effetti sull’organismo come, ad esempio, la dilatazione delle pupille degli occhi, motivo per cui viene utilizzata in oftalmologia per esami oculistici.

Inoltre l’atropina può ridurre le secrezioni nei tratti respiratorio e gastrointestinale, rendendola utile per il trattamento di condizioni come salivazione eccessiva e diarrea. Provoca un aumento della frequenza cardiaca e può stimolare il cuore e quindi di grande utilità nelle emergenze cardiache.

Le proprietà anticolinergiche dell’atropina rilassano la muscolatura liscia, il che può aiutare nel trattamento di condizioni come l’asma dilatando le vie aeree. L’atropina è quindi usata in campo medico nel trattamento del glaucoma, bradicardia, asma, disordini gastrointestinali, avvelenamento e morbo di Parkinson.

L’atropina è un farmaco solitamente somministrato da un operatore sanitario in un ambiente medico, come un ospedale o uno studio medico la cui dose specifica e la frequenza di somministrazione dipendono dalla patologia, dall’età, dal peso, dall’anamnesi medica del paziente e da altri fattori.

Usi

Pur non essendo una sostanza largamente utilizzata in forma diretta nell’industria, rappresenta un intermedio chimico di grande importanza nella produzione di farmaci e nello studio di molecole bioattive.

Intermedio nella sintesi degli alcaloidi tropanici

Uno degli impieghi più importanti dell’acido tropico riguarda la sintesi degli alcaloidi tropanici, una classe di composti naturali caratterizzati da un nucleo biciclico azotato. In particolare, l’acido tropico costituisce la componente acilica di numerosi esteri biologicamente attivi.

Applicazioni in campo farmaceutico

Grazie alla sua presenza strutturale in diversi alcaloidi bioattivi, l’acido tropico svolge un ruolo indiretto ma fondamentale nella produzione di farmaci anticolinergici. I derivati che contengono questo acido vengono utilizzati per diverse applicazioni mediche, tra cui:

• oftalmologia, per indurre midriasi e cicloplegia durante esami diagnostici;

• gastroenterologia, per ridurre spasmi della muscolatura liscia;

• neurologia, in alcuni casi per il trattamento di disturbi del movimento.

In queste molecole l’acido tropico contribuisce in modo significativo alle proprietà farmacodinamiche dei composti finali, influenzando l’affinità per i recettori muscarinici.

Reagente e intermedio nella chimica organica

Oltre al settore farmaceutico, l’acido tropico trova impiego anche come intermedio di sintesi in chimica organica. La presenza simultanea di un gruppo carbossilico e di un gruppo ossidrilico sul carbonio α lo rende una molecola versatile per diverse trasformazioni chimiche, come:

-reazioni di esterificazione e amidazione;

-preparazione di derivati aromatici funzionalizzati;

-studio di meccanismi di riarrangiamento e reazioni stereochimiche.

Per questo motivo viene talvolta utilizzato come molecola modello nella ricerca accademica.

Chimicamo la chimica online perché tutto è chimica