Cianocobalamina (Vitamina B12) (68-19-9) Propiedades Físicas y Químicas

Perfil Químico

Cianocobalamina (Vitamina B12)

Un cobalamina soluble en agua suministrada como un derivado cristalino de vitamina B12 para su uso como principio activo, estándar analítico o insumo de proceso en la fabricación farmacéutica y nutracéutica.

Número CAS	68-19-9
Familia	Cobalaminas (vitamina corrinoide)
Forma Típica	Polvo o sólido cristalino
Grados Comunes	EP

Comúnmente utilizado por equipos de formulación e I+D como principio activo o estándar de referencia en la producción de suplementos y productos farmacéuticos; el control de calidad se centra en el ensayo, perfil de impurezas y estabilidad. Manipular y almacenar en condiciones protegidas de luz y controladas para limitar la fotodegradación y garantizar la consistencia entre lotes.

La cianocobalamina es un macrocilco corrinoide de la clase cobalamina: un anillo corrinoide similar a porfirina centrado en cobalto que porta múltiples cadenas laterales con grupos amida, un ligando axial nucleótido (5,6-dimetilbenzimidazol) a través del sitio de coordinación inferior (base) y un ligando axial cianuro en la posición superior (β). Estructuralmente combina un gran núcleo corrinoide tetrapirrólico altamente sustituido con un residuo ribosa fosforilado y múltiples sustituyentes pendant carboxamida y aminoalquílicos; la arquitectura molecular produce un complejo rígido centrado en metales con extensa capacidad de enlaces por puente de hidrógeno y una estereoquímica tridimensional definida (numerosos centros estereogénicos y estereoquímica de dobles enlaces en la periferia del corrinoide).

Electrónicamente, el centro de cobalto se encuentra en un entorno de coordinación de alto estado de oxidación (formalmente Co(III) en el complejo con cianuro) y el campo de ligandos está dominado por el sistema π del corrinoide y ligandos axiales de campo fuerte. La molécula es formalmente neutra como compuesto aislado, pero contiene un catión metálico localizado equilibrado por contribuciones aniónicas de ligandos dentro del ensamblaje covalente. Debido al alto número de grupos funcionales polares (carbonilos amida, aminas primarias/secundarias, éster fosfato, hidroxilos) y la gran área superficial polara topológica, la cianocobalamina es altamente polar y fuertemente hidratada en ambientes acuosos; es efectivamente soluble en agua y presenta baja lipofilia intrínseca en comparación con cofactores orgánicos pequeños de masa similar.

Química y farmacéuticamente, la cianocobalamina se utiliza ampliamente como forma estable y administrable de vitamina B12 que puede convertirse enzimática o químicamente en cofactores cobalamínicos metabólicamente activos (metilcobalamina y adenosilcobalamina). Tiene gran relevancia en nutrición clínica e investigación bioquímica como suplemento vitamínico y precursor para procesos celulares dependientes de B12.

Los grados comerciales comunes reportados para esta sustancia incluyen: EP.

Resumen Molecular

Peso Molecular y Composición

Fórmula molecular: \(\ce{C63H88CoN14O14P}\).
Peso molecular: 1355.4 Da (valor reportado: 1355.4).
Masa exacta / Masa monoisotópica: 1354.567399 (valor reportado: 1354.567399).
Área superficial polar topológica (TPSA): 476 \(\mathrm{\AA}^2\) (valor reportado: 476).
Conteo de átomos pesados: 93 (valor reportado: 93).
Conteo definido de centros estereogénicos atómicos: 14 (valor reportado: 14).
Conteo de centros estereogénicos de enlace definido: 3 (valor reportado: 3).
Conteo de unidades covalentemente enlazadas: 3 (valor reportado: 3) — refleja la representación combinada del complejo de cobalto corrinoide con sus contrapartes en algunas representaciones.
Conteo de donantes de enlace por hidrógeno: 9 (valor reportado: 9).
Conteo de aceptores de enlace por hidrógeno: 21 (valor reportado: 21).
Conteo de enlaces rotables: 26 (valor reportado: 26).
Carga formal: 0 (valor reportado: 0).
Complejidad molecular: 3150 (valor reportado: 3150).
Área de sección transversal de colisión (experimental): 338.2 \(\mathrm{\AA}^2\) [M+H]+ [Tipo CCS: DT; Método: campo único calibrado con mezcla de calibración Agilent (Agilent)] (valor reportado: 338.2 Å² [M+H]+ [Tipo CCS: DT; Método: campo único calibrado con mezcla de calibración Agilent (Agilent)]).

Nota sobre modelado 3D: la generación de conformadores para este compuesto frecuentemente está impedida en flujos de trabajo comunes de campos de fuerza para pequeñas moléculas debido al elevado número de átomos, la presencia de un metal de transición (Co) y la extrema complejidad conformacional producida por las cadenas laterales extensas y grupos ionizables.

Carga, Polaridad y LogP

Carga formal (reportada): 0.
El centro de cobalto está formalmente en un estado de oxidación alto y coordinado dentro del macrocilco corrinoide mientras el ligando axial cianuro estabiliza el complejo; a pesar del centro metálico, el complejo intacto presenta una molécula neutral en conjunto, altamente polar debido a múltiples funcionalidades ionizables y capaces de enlace por puente de hidrógeno.
Lipofilia: comportamiento a nivel de clase fuertemente hidrofílico; la molécula se distribuye preferentemente en fases acuosas y requiere solventes polares o agentes complejantes para su transferencia a medios no polares.
No hay valores experimentales establecidos para esta propiedad disponibles en el contexto actual para logP o coeficiente de partición octanol–agua.

Clasificación Bioquímica

La cianocobalamina es una vitamina cobalamina (corrinoide), miembro de la familia de macrocilcos corrinoides de cofactores organometálicos. Es un derivado sintético o aislado que porta cianuro de la vitamina B12 usado como forma estable para almacenamiento y dosificación; en sistemas biológicos sirve como precursor de formas enzimáticamente activas (metilcobalamina y 5'-desoxiadenosilcobalamina) que actúan como coenzimas en reacciones de transferencia de un carbono y reordenamientos intramoleculares.

Comportamiento Químico

Estabilidad y Degradación

La cianocobalamina es químicamente estable en comparación con otros derivados de cobalamina porque el ligando axial cianuro forma un enlace relativamente robusto con el centro Co(III), lo que reduce la susceptibilidad a ciertas reacciones de intercambio de ligandos bajo condiciones suaves. Sin embargo, es químicamente lábil bajo varios estresores típicos de cofactores complejos: - La fotólisis puede conducir a la disociación de ligandos y reducción del centro de cobalto, promoviendo la conversión a otras formas de cobalamina o productos de degradación. - Ambientes fuertemente reductores y activación reductiva enzimática facilitan la conversión de cianocobalamina a otras cobalaminas (mediante reducción e intercambio de ligandos). - pH extremos, calentamiento prolongado y condiciones fuertemente oxidantes o nucleofílicas promueven la ruptura hidrolítica de enlaces amida periféricos o enlaces glucosídicos y la descomposición del anillo nucleotídico. Las estrategias de manipulación y formulación suelen enfatizar la protección contra la luz, agentes reductores y pH extremos para preservar la integridad química.

Hidrólisis y Transformaciones

La cianocobalamina experimenta reacciones de intercambio de ligandos en la posición axial del cobalto y bioquímicamente se convierte en derivados activos de la cobalamina: - El ligando cianuro puede ser desplazado en condiciones reductoras/enzimáticas para producir hidroxocobalamina, metilcobalamina o adenosilcobalamina, dependiendo de la vía de reacción y el contexto enzimático. - El residuo fosforilado de ribosa (nucleótido) y varias cadenas laterales amídicas son susceptibles a hidrólisis bajo condiciones fuertemente ácidas o básicas, lo que puede fragmentar la molécula y destruir la actividad de cofactor. - Vías fotoquímicas y reductoras pueden reducir Co(III) a Co(II) o Co(I), permitiendo la escisión del enlace Co–ligando y rearrreglos subsiguientes; estas transformaciones son fundamentales para la conversión entre diferentes especies de cobalamina biológicamente relevantes. Estas vías de transformación sustentan el uso de la cianocobalamina como un precursor farmacéuticamente estable que se convierte metabólicamente en formas activas in vivo.

Rol Biológico

Rol Funcional y Vías Metabólicas

La cianocobalamina actúa principalmente como una forma estable de suministro de vitamina B12; en los sistemas biológicos se convierte enzimáticamente o químicamente en los cofactores activos: - Metilcobalamina: cofactor para la metionina sintasa (metilación de homocisteína a metionina) y central en el metabolismo del folato y del carbono-uno. - 5'-Desoxiadenosilcobalamina (adenosilcobalamina): cofactor para la metilmalonil-CoA mutasa (isomerización de metilmalonil-CoA a succinil-CoA) en la degradación mitocondrial de ácidos grasos de cadena impar y aminoácidos. Estas reacciones dependientes de cobalamina son esenciales para la biosíntesis de nucleótidos, la química de metilación y el metabolismo intermediario.

Contexto Fisiológico y Celular

En los organismos, las cobalaminas son transportadas mediante proteínas específicas de unión y sistemas de captación celular; la cianocobalamina administrada exógenamente es captada, procesada y convertida en formas de cofactor fisiológicamente activas en compartimentos celulares: - La conversión citosólica suministra metilcobalamina para la actividad de la metionina sintasa. - La importación y conversión mitocondrial producen adenosilcobalamina para la actividad de la mutasa. La homeostasis celular de las cobalaminas está estrictamente regulada; la deficiencia altera la síntesis de ADN y el flujo metabólico a través de las vías de carbono-uno y metabolitos de cadena impar.

Identificadores y Sinónimos

Números de Registro y Códigos

Número de Registro CAS: 68-19-9
InChIKey: FDJOLVPMNUYSCM-WZHZPDAFSA-L
InChI: InChI=1S/C62H90N13O14P.CN.Co/c1-29-20-39-40(21-30(29)2)75(28-70-39)57-52(84)53(41(27-76)87-57)89-90(85,86)88-31(3)26-69-49(83)18-19-59(8)37(22-46(66)80)56-62(11)61(10,25-48(68)82)36(14-17-45(65)79)51(74-62)33(5)55-60(9,24-47(67)81)34(12-15-43(63)77)38(71-55)23-42-58(6,7)35(13-16-44(64)78)50(72-42)32(4)54(59)73-56;1-2;/h20-21,23,28,31,34-37,41,52-53,56-57,76,84H,12-19,22,24-27H2,1-11H3,(H15,63,64,65,66,67,68,69,71,72,73,74,77,78,79,80,81,82,83,85,86);;/q;-1;+3/p-2/t31-,34-,35-,36-,37+,41-,52-,53-,56-,57+,59-,60+,61+,62+;;/m1../s1
SMILES: CC1=CC2=C(C=C1C)N(C=N2)[C@@H]3[C@@H]([C@@H]([C@H](O3)CO)OP(=O)([O-])O[C@H](C)CNC(=O)CC[C@@]\\4([C@H]([C@@H]5[C@]6([C@@]([C@@H](C(=N6)/C(=C\\7/[C@@]([C@@H](C(=N7)/C=C\\8/C([C@@H](C(=N8)/C(=C4\\[N-]5)/C)CCC(=O)N)(C)C)CCC(=O)N)(C)CC(=O)N)/C)CCC(=O)N)(C)CC(=O)N)C)O.[C-]#N.[Co+3]

(Cada uno de los identificadores anteriores se proporciona en los formatos indicados; los códigos de registro y estructurales se utilizan para la identificación inequívoca de la sustancia.)

Sinónimos y Nombres Biológicos

Los sinónimos y nombres reportados incluyen: - Cianocobalamina (Vitamina B12) - cianocobalamina - vitamina B12 - SCHEMBL29674629

Resumen de Seguridad y Manipulación

Manipulación y Almacenamiento de Materiales Bioquímicos

Peligros y manejo según clase química: como un corrinoide grande e hidrofílico, la cianocobalamina no es altamente volátil pero puede ser sensible a la fotodegradación, el calor y agentes reductores. Minimizar la exposición a la luz durante la manipulación y almacenamiento; utilizar envases opacos o de color ámbar cuando sea posible y limitar la exposición a condiciones reductoras fuertes o pH extremos que aceleran la degradación.
Medidas de protección personal: el equipo de protección personal estándar de laboratorio (guantes, protección ocular, bata) es adecuado para la manipulación rutinaria de sólidos y preparación de soluciones; evitar la inhalación de polvo mediante ventilación local o control de polvo al pesar material en polvo.
Almacenamiento: conservar protegido de la luz y en condiciones secas; seguir las recomendaciones del proveedor respecto al control de temperatura y empaquetado para mantener la estabilidad.
Manejo de residuos y derrames: tratar sólidos y soluciones como residuos químicos de laboratorio; contener y recolectar el material derramado con absorbentes inertes, evitando su liberación a desagües sin neutralización adecuada o controles institucionales. Para información detallada sobre peligros, transporte y regulación, los usuarios deben consultar la Ficha de Datos de Seguridad (SDS) específica del producto y la legislación local.