Propiedades físicas y químicas de la procaína (59-46-1)
Procaína
Principio activo anestésico local de tipo éster utilizado en formulaciones farmacéuticas e investigación, comúnmente suministrado como base libre o como sal de hidrocloruro para procesos de fabricación y análisis.
| Número CAS | 59-46-1 |
| Familia | Ésteres de benzoato (anestésicos locales) |
| Forma típica | Polvo o sólido cristalino |
| Grados comunes | BP, EP, USP |
La procaína es un anestésico local del tipo aminoéster que pertenece a la clase estructural de p-aminobenzoatos sustituidos (ésteres de benzoato). Estructuralmente consiste en un éster de p-aminobenzoato vinculado a una cadena lateral 2-dietilaminoetilo; la molécula contiene una amina terciaria alifática y un anillo aromático tipo anilina con un grupo amino libre. La estructura electrónica se caracteriza por un carbonilo éster localizado adyacente a un anillo aromático (influencia atractora/aceptora de electrones sobre la susceptibilidad a hidrólisis) y un centro amínico terciario básico que está protonado bajo condiciones fisiológicas a ligeramente alcalinas, produciendo un catión conjugado capaz de unirse a canales de sodio dependientes de voltaje.
Como aminoéster, la procaína es susceptible a hidrólisis enzimática por (pseudo)colinesterasas plasmáticas, produciendo ácido p-aminobenzoico (PABA) y 2-dietilaminoetanol como metabolitos principales; esta rápida hidrólisis enzimática explica su vida media sistémica corta. La molécula es moderadamente polar con un área superficial polar topológica calculada de 55.6 y capacidad limitada de formar enlaces de hidrógeno (un donante, cuatro aceptores); estas características le confieren solubilidad acuosa moderada para la base libre y alta para las sales habitualmente usadas (hidrocloruro, nitrato). Las estimaciones de lipofilia son bajas a moderadas (\(\log P\) ≈ 1.8–2.1), consistentes con difusión rápida en tejidos pero limitada acumulación a largo plazo en compartimentos altamente lipofílicos.
La procaína tiene relevancia farmacéutica establecida como anestésico local de acción corta para infiltración, bloqueo nervioso periférico y procedimientos neuraxiales; históricamente comercializada bajo el nombre común "Novocaína", ha sido mayormente reemplazada en muchos entornos clínicos por anestésicos del tipo amida, pero sigue siendo un anestésico prototipo de tipo éster y un intermediario en varias formulaciones. Los grados comerciales comunes reportados para esta sustancia incluyen: BP, EP, USP.
Propiedades fisicoquímicas básicas
Densidad y forma en estado sólido
No hay un valor experimental establecido para esta propiedad disponible en el contexto actual de datos.
Punto de fusión
Se reportan múltiples puntos de fusión experimentales para diferentes formas:
- Base libre: \(61\,^\circ\mathrm{C}\) (reportado repetidamente como mp: 61 \(^\circ\)C).
- Base libre (dihidrato): agujas de alcohol acuoso, mp: \(51\,^\circ\mathrm{C}\) (forma dihidrato reportada).
- Hidrocloruro (sal): cristales, rango de mp \(153\text{–}156\,^\circ\mathrm{C}\) (formas cristalinas de nitrato/hidrocloruro reportadas).
Cualitativamente, la base libre adopta morfologías cristalinas tipo placas/agujas dependiendo del disolvente y estado de hidratación, mientras que las sales de hidrocloruro/nitrato forman sólidos cristalinos más estables y de punto de fusión más alto, adecuados para formulaciones parenterales.
Solubilidad y comportamiento de disolución
Se reportan observaciones de solubilidad y disolución como:
- En agua: \(9.45\times10^{3}\,\mathrm{mg}\,\mathrm{L}^{-1}\) a \(30\,^\circ\mathrm{C}\) (reportado como 9.45X10+3 mg/l @ 30 °C).
- Solubilidad acuosa equivalente reportada como \(6.81\,\mathrm{g}\,\mathrm{L}^{-1}\) (reportado como 6.81e+00 g/L).
- Para sales de hidrocloruro: “Un gramo se disuelve en 1 mL de agua y en 30 mL de alcohol” (reportes para sales de nitrato/hidrocloruro); otra notación indica 1 g soluble en 1 mL de agua o 15 mL de alcohol para algunas sales.
- Perfil de disolvente: soluble en etanol, éter etílico, benceno y cloroformo en diversos grados; prácticamente insoluble en éter dietílico para algunas formas cristalinas.
El comportamiento de disolución depende fuertemente de la forma: la base libre (neutra) muestra solubilidad acuosa limitada en comparación con la sal hidrolizada ionizada de hidrocloruro, que es altamente soluble en agua. El pH de una solución acuosa 0.1 M de una forma salina se reporta aproximadamente como 6.0. El equilibrio base ↔ ácido conjugado (ver pKa) gobierna la distribución entre la forma protonada soluble en agua y la base libre neutral menos soluble.
Propiedades químicas
Comportamiento ácido-base y pKa cualitativo
La procaína contiene una amina terciaria alifática protonable; constantes de disociación reportadas incluyen:
- Básica \(\mathrm{p}K_a = 9.04\) (reportado como Basic pKa 9.04).
- Valor reportado para el ácido conjugado: \(\mathrm{p}K_a = 8.05\) (a \(15\,^\circ\mathrm{C}\), reportado como pKa 8.05 (at 15 °C)).
Estos valores indican que bajo pH fisiológico la amina terciaria está predominantemente protonada, aumentando la solubilidad acuosa y posibilitando la interacción de la forma catiónica con sitios de unión aniónicos o polares en canales de sodio dependientes de voltaje. El grupo amino libre tipo anilina en el anillo aromático es menos básico y puede estar involucrado en enlace de hidrógeno o transformaciones metabólicas pero no es el principal sitio de protonación que determina el reparto.
Reactividad y estabilidad
- Hidrólisis: Como éster de benzoato, la procaína es susceptible a hidrólisis enzimática por esterasa plasmáticas (pseudo-colinesterasa), generando ácido p-aminobenzoico (PABA) y 2-dietilaminoetanol; esto explica su aclaramiento metabólico rápido y corta vida media sistémica.
- Oxidación: no se disponen aquí datos cuantitativos sobre estabilidad oxidativa; aminas aromáticas y terciarias pueden sufrir transformaciones oxidativas bajo condiciones oxidativas fuertes.
- Descomposición térmica: al someterse a descomposición térmica, se han reportado emisiones de óxidos nitrogenados tóxicos (nitroxilos).
- Estabilidad en almacenamiento: las sales de hidrocloruro se reportan estables al aire; algunas formas cristalinas y sales son higroscópicas. Incompatibilidades incluyen reacción con álcalis fuertes (liberación de base insoluble de procaína) y precipitación con ciertos reactivos (ej. yodo, cloruro mercúrico para algunas preparaciones).
La selección de forma (base libre versus sal) afecta notablemente la estabilidad química, solubilidad y compatibilidad en formulación.
Parámetros moleculares
Peso molecular y fórmula
- Fórmula molecular: C13H20N2O2 (reportada).
- Peso molecular: \(236.31\,\mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1}\) (reportado como 236.31).
LogP y características estructurales
Descriptores de lipofilia computados y experimentales reportados:
- XLogP computado (XLogP3): \(1.9\) (descriptor computado).
- Valores experimentales/derivados logarítmicos: \(\log K_{ow} = 1.92\) (reportado como log Kow= 1.92), otro valor reportado \(\log P = 2.14\), y un valor adicional reportado de \(1.8\).
Estos valores moderados de \(\log P\) reflejan un equilibrio entre el carácter aromático y alifático: el fragmento aromático p‑aminobenzoato contribuye a la lipofilia, mientras que la amina terciaria ionizable y las funciones tipo éster/amide modulan la lipofilia general e incrementan la polaridad cuando están protonadas. El área superficial polar topológica (TPSA) calculada es 55.6 y la molécula posee siete enlaces rotables, lo que indica una flexibilidad conformacional moderada relevante para la permeación a membranas y el acceso al receptor.
Identificadores estructurales (SMILES, InChI)
- SMILES: CCN(CC)CCOC(=O)C1=CC=C(C=C1)N
- InChI: InChI=1S/C13H20N2O2/c1-3-15(4-2)9-10-17-13(16)11-5-7-12(14)8-6-11/h5-8H,3-4,9-10,14H2,1-2H3
- InChIKey: MFDFERRIHVXMIY-UHFFFAOYSA-N
(Los identificadores se proporcionan en texto plano y son adecuados para uso en quimioinformática.)
Identificadores y Sinónimos
Números de registro y códigos
- Número de registro CAS: 59-46-1 (proporcionado).
- Número Comunidad Europea (CE): 200-426-9.
- UNII: 4Z8Y51M438.
- ChEBI: CHEBI:8430.
- ChEMBL: CHEMBL569.
- DrugBank: DB00721.
- Identificadores adicionales (NSC, KEGG, HMDB, etc.) se reportan en listas de registro.
Sinónimos y nombres genéricos
Los sinónimos comunes y nombres genéricos reportados incluyen: procaína; 2‑(dietilamino)etil 4‑aminobenzoato; Novocaína; Novocain; base de procaína; éster del ácido p‑aminobenzoico con 2‑dietilaminoetilo; 2‑dietilaminoetil p‑aminobenzoato; Gerovital H3; Procain; Nissocaine; y una amplia variedad de nombres comerciales históricos y suministrados por depositantes. Estos sinónimos reflejan tanto formas de base libre como sales, y usos históricos/comerciales.
Aplicaciones industriales y farmacéuticas
Función como principio activo o intermediario
La procaína se utiliza principalmente como anestésico local de acción corta (clase éster) para infiltración local, bloqueo nervioso periférico y anestesia espinal/neuraxial. Se ha usado en odontología y para reducir el dolor asociado con inyecciones intramusculares (p. ej., formulaciones de penicilina). Farmacodinámicamente, la procaína actúa uniéndose e inhibiendo los canales de sodio dependientes de voltaje, bloqueando así la conducción del impulso nervioso. Se metaboliza rápidamente a ácido para‑aminobenzoico (PABA), lo que tiene implicaciones para hipersensibilidad e interacciones medicamentosas (p. ej., antagonismo potencial de la actividad de sulfonamidas).
Contextos de formulación y desarrollo
La procaína se formula comúnmente como sal de clorhidrato para uso acuoso y parenteral; las concentraciones reportadas incluyen soluciones al 0.5–2 % (con o sin epinefrina) para infiltración y bloqueo nervioso, y concentraciones mayores para anestesia espinal. Las formas comercializadas y para preparación han incluido ampolletas, frascos y preparaciones cristalinas para disolución y obtención de soluciones inyectables estériles. Las vías de fabricación incluyen la esterificación de derivados del ácido p‑aminobenzoico con 2‑dietilaminoetanol o síntesis multietápicas a partir de precursores nitrobenzoicos seguidas de reducción. Para el desarrollo, la selección de la forma salina (HCl, nitrato, etc.), el control de solventes residuales y la estabilidad hidrolítica son consideraciones centrales en la formulación.
Si se requiere un resumen conciso de aplicación pero no está presente directamente aquí: en la práctica, la procaína se selecciona cuando se desea un anestésico éster de corta duración y rápida hidrólisis, y cuando la eliminación sistémica rápida es ventajosa.
Especificaciones y grados
Tipos típicos de grado (farmacéutico, analítico, técnico)
Los conceptos típicos de grado aplicables a la procaína incluyen grados farmacéuticos (farmacopeicos), grados de reactivo analítico y grados técnicos/industriales. Los grados comerciales reportados para esta sustancia incluyen: BP, EP, USP.
Los grados farmacéuticos (USP/EP/BP) se usan para productos medicinales parenterales y tópicos, mientras que los grados analíticos son adecuados para ensayos y perfilado de impurezas en control de calidad; los grados técnicos se pueden usar para intermediarios de fabricación o uso no clínico.
Atributos generales de calidad (descripción cualitativa)
Los atributos de calidad de interés para adquisición y especificación incluyen:
- Identificación (estructura, SMILES/InChI/InChIKey).
- Ensayo/potencia del principio activo (contenido farmacopeico).
- Perfil de pureza y límites de impurezas (no especificados aquí) incluyendo solventes residuales, productos de hidrólisis (PABA) e impurezas sintéticas relacionadas.
- Especificación de forma salina (base libre versus clorhidrato/nitrato).
- Morfología de partículas y estado de hidratación (forma cristalina, hidrato/dihidrato).
- Notas sobre higroscopicidad y estabilidad de almacenamiento: algunas sales cristalinas son higroscópicas y requieren empaquetado adecuado.
Los límites específicos de ensayo y de impurezas son establecidos por la farmacopea aplicable y las especificaciones del producto y no se enumeran aquí.
Resumen de seguridad y manejo
Perfil toxicológico y consideraciones de exposición
- Toxicidad aguda: los valores reportados de LD50 incluyen \(350\,\mathrm{mg}\,\mathrm{kg}^{-1}\) (oral, ratón) y otras LD50 dependientes de vía (p. ej., ratón ip \(124\,\mathrm{mg}\,\mathrm{kg}^{-1}\), iv \(45\,\mathrm{mg}\,\mathrm{kg}^{-1}\), rata sc \(600\,\mathrm{mg}\,\mathrm{kg}^{-1}\)).
- Vida media biológica: vida media terminal reportada aproximadamente \(7.7\) minutos en sujetos adultos típicos (vida media sistémica corta debido a la rápida hidrólisis por esterasas).
- Clasificación de peligrosidad: se han reportado advertencias por toxicidad aguda oral (H302: nocivo en caso de ingestión) y sensibilización dérmica (dermatitis alérgica de contacto); existe reactividad cruzada entre anestésicos locales tipo éster (p. ej., procaína, benzocaína, tetracaína) y derivados de PABA.
- Riesgos sistémicos: sobredosis o inyección intravascular accidental puede producir excitación del sistema nervioso central seguida de depresión, convulsiones, efectos cardiovasculares incluyendo arritmias y en casos graves paro cardíaco (toxicidad sistémica por anestésicos locales, LAST). Se han reportado reacciones de hipersensibilidad y anafilactoides que pueden requerir intervención de emergencia.
El control de la exposición laboral debe enfatizar minimizar la inhalación y el contacto dérmico, prevenir la administración intravenosa accidental en contextos clínicos y la conciencia sobre riesgos de hipersensibilidad.
Guías de almacenamiento y manejo
- Almacenar en recipientes bien cerrados bajo condiciones recomendadas para la forma salina o base libre elegida; muchas preparaciones farmacopeicas especifican almacenamiento protegido y seco para sales cristalinas para limitar la absorción higroscópica.
- Evitar oxidantes fuertes y bases fuertes que puedan causar degradación o precipitación; controlar la humedad para sales higroscópicas.
- Usar equipo de protección personal adecuado (guantes, protección ocular) y controles de ingeniería (extracción local, contención) para el manejo en fabricación y análisis.
- En el uso clínico, respetar límites de dosis, técnicas de aspiración en inyecciones y monitorización para reducir el riesgo de administración intravascular y toxicidad sistémica.
Para información detallada sobre peligros, transporte y regulación, los usuarios deben consultar la Hoja de Seguridad (SDS) específica del producto y la legislación local.
