Carbocisteína (638-23-3) Propiedades Físicas y Químicas
Carbocisteína
S‑Carboximetil‑L‑cisteína, un derivado polar tioéter aminoácido utilizado como principio activo mucolítico de pequeña molécula y sustancia química de investigación para desarrollo de formulaciones, control analítico de calidad y flujos de trabajo de I+D.
| Número CAS | 638-23-3 |
| Familia | Derivados de aminoácidos |
| Forma Típica | Polvo o sólido cristalino |
| Grados Comunes | EP, JP |
La carbocisteína es un derivado S‑carboximetilo de la L‑cisteína y pertenece a la clase de tioéteres derivados de aminoácidos. Estructuralmente es un aminoácido L‑alfa en el que el hidrógeno del tiool de la cisteína está sustituido por un grupo carboximetilo, formando una molécula covalente neutra con funcionalidades ionizables (uno o más grupos carboxilo y un grupo amino). El esqueleto molecular combina una cadena alifática corta con un enlace sulfuro y dos moieties terminales carboxilato/ácido, produciendo una estructura compacta, altamente polar con múltiples donantes y aceptores de enlace de hidrógeno.
Electrónicamente, la carbocisteína combina un átomo de azufre localizado en un enlace tioéter (estado de oxidación reducido respecto a sulfoxidos/sulfonas) con funcionalidad carboxilato fuertemente electronegativa cuando está desprotonado. La presencia de un amina primaria y grupos carboxilo confiere un comportamiento ácido-base típico de aminoácidos: bajo condiciones fisiológicas predomina la forma zwitteriónica (amina protonada, carboxilato desprotonado). La elevada área superficial polar topológica y los bajos coeficientes de partición indican una alta hidrofilicidad y permeabilidad pasiva limitada a través de membranas; el tioéter reduce la susceptibilidad a la formación de disulfuro pero permanece como sitio para metabolismo oxidativo (sulfoxidación).
Funcionalmente, la carbocisteína se usa farmacéuticamente como mucolítico y expectorante debido a su capacidad de alterar la composición de mucina y reducir la viscosidad del esputo; además exhibe efectos antioxidantes y antiinflamatorios in vitro. Los grados comerciales comunes reportados para esta sustancia incluyen: EP, JP.
Propiedades fisicoquímicas básicas
Densidad y forma en estado sólido
No hay valor experimentalmente establecido para esta propiedad disponible en el contexto actual de datos.
Forma en estado sólido: la carbocisteína se presenta típicamente como una sal cristalina de aminoácido en su forma isomérica L; contiene un centro estereogénico definido (un centro estereogénico atómico definido) correspondiente a la configuración (2R).
Punto de fusión
Punto de fusión (reportado): 185–187 \(\,^\circ\mathrm{C}\).
Este rango relativamente alto de fusión es coherente con un derivado cristalino pequeño y altamente polar de aminoácido que forma extensos enlaces de hidrógeno intermoleculares en estado sólido.
Solubilidad y comportamiento de disolución
Solubilidad acuosa (reportada): 1.6 \(\mathrm{g}\,\mathrm{L}^{-1}\).
Dada el área superficial polar topológica alta (TPSA = 126 Ų) y múltiples donantes (3) y aceptores (6) de enlaces de hidrógeno, la carbocisteína es hidrofílica y se disuelve preferentemente en disolventes polares (agua). La solubilidad y la velocidad de disolución están influenciadas por el pH porque los grupos carboxilo estarán ionizados a lo largo de la mayoría del rango de pH relevante para formulación y fisiología, promoviendo la solubilidad acuosa pero también formando una especie zwitteriónica cerca de pH neutro que puede afectar la cristalinidad y la cinética de disolución.
Propiedades químicas
Comportamiento ácido-base y pKa cualitativo
Constante de disociación reportada: \(\mathrm{p}K_a = 1.84\).
El \(\mathrm{p}K_a\) reportado corresponde a un sitio fuertemente ácido (probablemente el protón carboxílico). A pH fisiológico, los grupos carboxilo están efectivamente desprotonados mientras que el grupo amino estará protonado, resultando en forma zwitteriónica. No hay constantes de disociación adicionalmente establecidas experimentalmente para otros centros ionizables (por ejemplo el grupo amino) disponibles en el contexto actual de datos.
Reactividad y estabilidad
La carbocisteína contiene un enlace tioéter (sulfanilo) en lugar de un tiool libre, lo que reduce el intercambio directo tiool-disulfuro y limita la oxidación química a formación de disulfuro en comparación con la cisteína libre. Sin embargo, el átomo de azufre sigue siendo susceptible a oxidación metabólica y química (sulfoxidación) a sulfoxido y, menos comúnmente, derivados sulfono. Las transformaciones metabólicas reportadas incluyen sulfoxidación, acetilación y descarboxilación; la sulfoxidación es la vía metabólica principal in vivo. La inestabilidad hidrolítica no es una preocupación principal bajo almacenamiento acuoso neutro, pero la descarboxilación y la degradación oxidativa pueden ocurrir bajo condiciones de degradación forzada (ambientes con fuerte oxidación o altas temperaturas). Por lo tanto, las formulaciones y etapas de fabricación deben minimizar la exposición a oxidantes fuertes y calor excesivo.
Parámetros moleculares
Peso molecular y fórmula
Fórmula molecular: \(\ce{C5H9NO4S}\)
Peso molecular (reportado): 179.20 g·mol^{-1}
Masa exacta/monoisotópica: 179.02522894
El peso molecular bajo y el único centro estereogénico corresponden a un derivado aminoácido quiral de bajo peso.
LogP y características estructurales
Descriptores de partición reportados: XLogP = -3.1 (calculado); LogP (experimental/otros reportados) = -4.24.
Estos coeficientes de partición fuertemente negativos confirman una hidrofílicidad pronunciada y baja lipofilicidad intrínseca. Los contribuyentes estructurales a bajo LogP incluyen dos moieties carboxilo (o uno carboxilo más sustitución carboximetilo), un amina protonable y múltiples funcionalidades para enlaces de hidrógeno. El área polar superficial topológica (TPSA) = 126 Ų es alta para una molécula pequeña, coherente con permeación pasiva limitada a través de membranas y solvatación acuosa favorable.
Descriptores calculados adicionales: conteo de donantes de enlace de hidrógeno = 3; conteo de aceptores de enlace de hidrógeno = 6; conteo de enlaces rotables = 5; conteo de átomos pesados = 11; carga formal = 0 (molécula covalente neutra).
Identificadores estructurales (SMILES, InChI)
SMILES: C([C@@H](C(=O)O)N)SCC(=O)O
InChI: InChI=1S/C5H9NO4S/c6-3(5(9)10)1-11-2-4(7)8/h3H,1-2,6H2,(H,7,8)(H,9,10)/t3-/m0/s1
InChIKey: GBFLZEXEOZUWRN-VKHMYHEASA-N
Estos identificadores corresponden al derivado S‑carboximetilo en forma isomérica L de la cisteína con un único centro estereogénico definido.
Identificadores y sinónimos
Números de registro y códigos
Número CAS: 638-23-3
Número Comunidad Europea (EC): 211-327-5
UNII: 740J2QX53R
Existen identificadores adicionales en bases regulatorias y recursos quimioinformáticos; los anteriores son los códigos de registro reportados asociados con el compuesto.
Sinónimos y nombres genéricos
Sinónimos representativos (seleccionados de la nomenclatura disponible): Carbocisteína; Carbocisteine; S‑Carboximetil‑L‑cisteína; 3‑(Carboximetiltio)alanina; ácido (2R)-2‑amino‑3-(carboximetilsulfanilo)propanoico. Existe una lista más amplia de sinónimos aportados por el depositante y variantes INN/USAN para propósitos de cadena de suministro y etiquetado.
Aplicaciones Industriales y Farmacéuticas
Función como Principio Activo o Intermedio
La carbocisteína se utiliza como principio activo farmacéutico con propiedades mucolíticas y expectorantes. Modula la composición de las mucinas y reduce la viscosidad del esputo, lo que facilita la eliminación del moco y puede reducir el riesgo de infecciones relacionadas con la acumulación de moco en condiciones respiratorias obstructivas. El compuesto también exhibe actividad antioxidante y antiinflamatoria in vitro, lo que contribuye a su perfil terapéutico como agente para las vías respiratorias.
El estatus regulatorio varía según la jurisdicción; se comercializa en múltiples regiones como un mucolítico de venta libre o con prescripción en formulaciones orales y tópicas. Se han reportado efectos adversos pulmonares graves en poblaciones pediátricas en algunas revisiones regulatorias; por lo tanto, los contextos clínicos y regulatorios influyen en sus usos aprobados.
Contextos de Formulación y Desarrollo
La carbocisteína se formula para administración oral (tabletas, cápsulas, jarabes) y también se ha utilizado en preparados nasales tópicos. Las consideraciones clave de formulación incluyen su carácter zwitteriónico, solubilidad acuosa moderada (1.6 \(\mathrm{g}\,\mathrm{L}^{-1}\)) y susceptibilidad al metabolismo/ degradación oxidativa; los antioxidantes, el control del pH y la protección frente a agentes oxidantes son estrategias típicas de estabilización. Su baja lipofilicidad y alta TPSA reducen la necesidad de excipientes solubilizantes para lograr dispersión acuosa, pero el hábito cristalino y el polimorfismo pueden afectar la disolución y biodisponibilidad y, por tanto, deben ser caracterizados durante el desarrollo.
Si se requieren resúmenes detallados de aplicación para un mercado o formulación específicos, consulte la documentación regulatoria y de desarrollo de producto correspondientes.
Especificaciones y Grados
Tipos Típicos de Grados (Farmacéutico, Analítico, Técnico)
La carbocisteína se suministra en categorías típicas de grados industriales: farmacéutico (para la fabricación de dosis finales), analítico (estándares de referencia) y técnico (para investigación y usos no clínicos). Los grados comerciales reportados incluyen EP y JP.
Se espera que el material de grado farmacéutico cumpla con los requisitos de monografías farmacopeas donde sea aplicable; el material de grado analítico se utiliza para ensayos y pruebas de referencia.
Atributos Generales de Calidad (Descripción Cualitativa)
Los atributos de calidad relevantes para la adquisición y control de calidad incluyen pureza estereoquímica (contenido del isómero L), ensayo (contenido activo), solventes residuales, contenido de agua, tamaño de partícula/cristalinidad y límites para degradantes oxidativos y otros. Las especificaciones típicas se centran en identidad (IR, RMN, EM), ensayo por cromatografía y perfil de impurezas; el control de impurezas oxidativas (sulfoxidos) suele destacarse debido al centro sulfurado.
No se proporcionan porcentajes específicos de ensayo ni límites de impurezas por proveedor en el contexto actual de datos.
Resumen de Seguridad y Manipulación
Perfil Toxicológico y Consideraciones de Exposición
La carbocisteína se considera generalmente que tiene un margen terapéutico mucolítico cuando se usa según indicación en adultos, pero se han reportado reacciones respiratorias paradójicas graves y en algunos casos fatales en niños tras la terapia, incluyendo empeoramiento de la disnea y distrés respiratorio; el uso y la dosificación en pediatría requieren supervisión regulatoria y clínica. Las clasificaciones reportadas en notificaciones de peligros incluyen preocupaciones por corrosión/irritación cutánea en una minoría de informes (H314 reportado en ~11% de clasificaciones notificadas), indicando potencial para daño severo en piel y ojos bajo ciertas condiciones o con formulaciones/impurezas específicas.
La toxicidad sistémica y la información farmacocinética indican absorción oral rápida con concentraciones plasmáticas máximas entre 1 y 1.7 horas y una excreción renal sustancial del fármaco sin cambiar (aproximadamente 30–60% recuperado en orina). El metabolismo incluye sulfoxidación y otras transformaciones hepáticas; la variabilidad en la capacidad metabólica puede afectar la exposición.
Directrices de Almacenamiento y Manipulación
Manipular la carbocisteína usando precauciones estándar para sólidos orgánicos finos, higroscópicos y polares: utilizar equipo de protección personal apropiado (guantes, protección ocular, bata de laboratorio), controlar la generación de polvo y evitar la inhalación y el contacto con piel y ojos. Almacenar en envase bien cerrado en un lugar fresco, bien ventilado y alejado de agentes oxidantes fuertes y calor excesivo para limitar la degradación oxidativa y mantener la estabilidad. Para respuesta ante derrames, selección de medios de extinción y eliminación, consultar la Hoja de Datos de Seguridad (SDS) específica del producto y seguir los procedimientos locales regulatorios y de seguridad laboral.
Para información detallada sobre peligros, transporte y regulación, los usuarios deben consultar la Hoja de Datos de Seguridad (SDS) específica del producto y la legislación local.
