Carbocisteína (638-23-3) Propriedades Físico-Químicas
Carbocisteína
S‑carboximetil‑L‑cisteína, um derivado polar tioéter de aminoácido utilizado como um ingrediente farmacêutico ativo (IFA) mucolítico de pequena molécula e produto químico para pesquisa em desenvolvimento de formulações, controle analítico de qualidade e processos de P&D.
| Número CAS | 638-23-3 |
| Família | Derivados de aminoácidos |
| Forma Típica | Pó ou sólido cristalino |
| Graus Comuns | EP, JP |
A carbocisteína é um derivado S‑carboximetil da L‑cisteína e pertence à classe dos tioéteres derivados de aminoácidos. Estruturalmente, é um aminoácido L‑alfa em que o hidrogênio tiol da cisteína é substituído por um grupo carboximetil, resultando numa molécula covalente globalmente neutra que apresenta funcionalidades ionizáveis (um ou mais grupos carboxila e um grupo amino). O esqueleto molecular combina uma espinha dorsal alifática curta com uma ligação sulfídrica e dois grupamentos terminais carboxilato/ácido, produzindo uma estrutura compacta, altamente polar, com múltiplos doadores e aceptores de ligações de hidrogênio.
Eletronicamente, a carbocisteína combina um átomo de enxofre localizado em uma ligação tioéter (estado de oxidação reduzido em relação a sulfoxetos/sulfonas) com funcionalidade carboxilato fortemente retiradora de elétrons quando desprotonada. A presença de uma amina primária e grupos carboxila confere comportamento ácido-base típico de aminoácidos: em condições fisiológicas, existe predominantemente como zwitteríon (amina protonada, carboxilato desprotonado). A alta área polar superficial topológica e baixos coeficientes de partição indicam forte hidrofilicidade e permeabilidade passiva limitada pelas membranas; o tioéter reduz a susceptibilidade à formação de dissulfetos, mas permanece como sítio para metabolismo oxidativo (sulfoxidação).
Funcionalmente, a carbocisteína é utilizada farmacologicamente como mucolítico e expectorante devido à sua capacidade de alterar a composição da mucina e reduzir a viscosidade do escarro; apresenta também efeitos antioxidantes e anti-inflamatórios in vitro. Graus comerciais comuns reportados para esta substância são: EP, JP.
Propriedades Fisicoquímicas Básicas
Densidade e Forma no Estado Sólido
Não há valor experimentalmente estabelecido para esta propriedade disponível no contexto atual dos dados.
Forma no estado sólido: a carbocisteína é tipicamente encontrada como um sal cristalino de aminoácido em sua forma isomérica L; contém um estereocentro definido (um estereocentro atômico) correspondente à configuração (2R).
Ponto de Fusão
Ponto de fusão (reportado): 185–187 \(\,^\circ\mathrm{C}\).
Esta faixa relativamente alta de fusão é consistente com um derivado cristalino de aminoácido pequeno e altamente polar que forma extensas ligações intermoleculares de hidrogênio no estado sólido.
Solubilidade e Comportamento de Dissolução
Solubilidade aquosa (reportada): 1.6 \(\mathrm{g}\,\mathrm{L}^{-1}\).
Dada a alta área polar superficial topológica (TPSA = 126 Ų) e múltiplos doadores (3) e aceptores (6) de ligação de hidrogênio, a carbocisteína é hidrofílica e se dissolve preferencialmente em solventes polares (água). A solubilidade e a taxa de dissolução são influenciadas pelo pH, pois os grupos carboxila estarão ionizados na maior parte da faixa de pH relevante para formulação e fisiologia, promovendo solubilidade aquosa, mas também produzindo uma espécie zwitteriônica próximo ao pH neutro que pode afetar a cristalinidade e a cinética de dissolução.
Propriedades Químicas
Comportamento Ácido-Base e pKa Qualitativo
Constante de dissociação reportada: \(\mathrm{p}K_a = 1.84\).
O \(\mathrm{p}K_a\) reportado corresponde a um sítio fortemente ácido (provavelmente um próton carboxílico). Em pH fisiológico, o(s) grupo(s) carboxila estão efetivamente desprotonados enquanto o grupo amino estará protonado, resultando em forma zwitteriônica. Não há constantes de dissociação adicionais experimentalmente estabelecidas para outros centros ionizáveis (por exemplo, grupo amino) disponíveis no contexto atual dos dados.
Reatividade e Estabilidade
A carbocisteína contém uma ligação tioéter (sulfano) em vez de um tiol livre, o que reduz a troca direta tiol-dissulfeto e limita a oxidação química para formação de dissulfetos em comparação com a cisteína livre. Entretanto, o átomo de enxofre permanece suscetível à oxidação metabólica e química (sulfoxidação) para sulfoxido e, menos frequentemente, derivados sulfona. Transformações metabólicas reportadas incluem sulfoxidação, acetilação e descarboxilação; a sulfoxidação é a principal via metabólica in vivo. A instabilidade hidrolítica não é uma preocupação primária em armazenamento aquoso neutro, mas descarboxilação e degradação oxidativa podem ocorrer em condições de degradação forçada (ambientes fortemente oxidativos ou de alta temperatura). Portanto, formulações e processos de fabricação devem minimizar a exposição a oxidantes fortes e calor excessivo.
Parâmetros Moleculares
Peso Molecular e Fórmula
Fórmula molecular: \(\ce{C5H9NO4S}\)
Peso molecular (reportado): 179.20 g·mol^{-1}
Massa exata/monoisotópica: 179.02522894
O baixo peso molecular e o estereocentro único correspondem a um derivado quiral de aminoácido de massa reduzida.
LogP e Características Estruturais
Descritores de partição reportados: XLogP = -3.1 (computado); LogP (experimental/outras referências) = -4.24.
Esses coeficientes de partição fortemente negativos confirmam hidrofília pronunciada e lipofilicidade intrínseca baixa. Contribuintes estruturais para o baixo LogP incluem dois grupamentos carboxílicos (ou um carboxílico mais substituição carboximetil), uma amina protonável e múltiplas funcionalidades capazes de formar ligações de hidrogênio. A área polar superficial topológica (TPSA) = 126 Ų é alta para uma molécula pequena, consistente com permeação passiva limitada pela membrana e solvatabilidade aquosa favorável.
Descritores computados adicionais: número de doadores de ligação de hidrogênio = 3; número de aceptores de ligação de hidrogênio = 6; número de ligações rotativas = 5; número de átomos pesados = 11; carga formal = 0 (composto covalente neutro).
Identificadores Estruturais (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
Estes identificadores correspondem ao derivado isomérico L S-carboximetil da cisteína com único estereocentro definido.
Identificadores e Sinônimos
Números de Registro e Códigos
Número CAS: 638-23-3
Número da Comunidade Europeia (EC): 211-327-5
UNII: 740J2QX53R
Identificadores adicionais de registro e base de dados estão presentes em recursos regulatórios e de quimioinformática; os códigos acima são os números de registro associados ao composto.
Sinônimos e Nomes Genéricos
Sinônimos representativos (selecionados da nomenclatura disponível): Carbocisteína; Carbocisteína; S‑carboximetil‑L‑cisteína; 3‑(Carboximetiltio)alanina; ácido (2R)-2‑amino‑3-(carboximetilsulfano)propanoico. Existe uma lista mais ampla de sinônimos fornecidos pelo depositante e variantes INN/USAN para fins de cadeia de suprimentos e rotulagem.
Aplicações Industriais e Farmacêuticas
Função como Ingrediente Farmacêutico Ativo ou Intermediário
A carbocisteína é utilizada como ingrediente farmacêutico ativo com propriedades mucolíticas e expectorantes. Ela modula a composição da mucina e reduz a viscosidade do escarro, o que facilita a eliminação do muco e pode diminuir o risco de infecções relacionadas ao acúmulo de muco em condições respiratórias obstrutivas. O composto também apresenta atividade antioxidante e anti-inflamatória in vitro, contribuindo para seu perfil terapêutico como agente do trato respiratório.
O status regulatório varia conforme a jurisdição; comercializa-se em múltiplas regiões como mucolítico isento de prescrição ou sob prescrição médica, em formulações orais e tópicas. Efeitos pulmonares adversos graves foram relatados em populações pediátricas em algumas avaliações regulatórias; portanto, contextos clínicos e regulatórios influenciam os usos aprovados.
Contextos de Formulação e Desenvolvimento
A carbocisteína é formulada para administração oral (comprimidos, cápsulas, xaropes) e também tem sido usada em preparações nasais tópicas. Considerações chave de formulação incluem seu caráter zwitteriônico, solubilidade aquosa moderada (1,6 \(\mathrm{g}\,\mathrm{L}^{-1}\)) e suscetibilidade ao metabolismo/degradação oxidativa; antioxidantes, controle de pH e proteção contra agentes oxidantes são estratégias típicas de estabilização. Sua baixa lipofilia e alta área de superfície polar total (TPSA) reduzem a necessidade de excipientes solubilizantes para obter dispersão aquosa, porém hábito cristalino e polimorfismo podem afetar a dissolução e biodisponibilidade, sendo necessário caracterizá-los durante o desenvolvimento.
Se resumos detalhados de aplicação forem necessários para um mercado ou formulação específica, consulte a documentação regulatória e de desenvolvimento do produto apropriada.
Especificações e Classes
Tipos de Classes Típicas (Farmacêutica, Analítica, Técnica)
A carbocisteína é fornecida nas categorias típicas da indústria: farmacêutica (para fabricação de doses finais), analítica (padrões de referência) e técnica (para pesquisa e usos não clínicos). As classes comerciais reportadas incluem EP e JP.
Material de grau farmacêutico deverá cumprir com os requisitos das monografias farmacopéicas, quando aplicável; material de grau analítico é utilizado para ensaios e testes de referência.
Atributos Gerais de Qualidade (Descrição Qualitativa)
Atributos de qualidade relevantes para aquisição e controle de qualidade incluem pureza estereoquímica (teor do isômero L), ensaio (conteúdo ativo), solventes residuais, teor de água, tamanho de partícula/cristalinidade e limites para compostos oxidativos e outros degradantes. Especificações típicas enfocam identidade (IV, RMN, EM), ensaio por cromatografia e perfil de impurezas; controle de impurezas oxidativas (sulfoxidos) é frequentemente enfatizado devido ao centro sulfurado.
Não são fornecidos percentuais de ensaio ou limites de impurezas específicos de fornecedores no contexto atual dos dados.
Visão Geral de Segurança e Manuseio
Perfil Toxicológico e Considerações de Exposição
A carbocisteína é geralmente considerada como tendo uma margem terapêutica mucolítica quando usada conforme orientação em adultos, porém foram relatadas reações respiratórias paradoxais graves e, em alguns casos, fatais em crianças após a terapia, incluindo piora da dispneia e angústia respiratória; o uso e a posologia pediátrica requerem supervisão regulatória e clínica. Classificações reportadas em notificações de perigo incluem preocupações com corrosão/irritação cutânea em uma minoria dos relatórios (H314 relatado em cerca de 11% das classificações notificadas), indicando potencial para danos severos à pele e olhos sob certas condições ou com formulações/impurezas específicas.
A toxicidade sistêmica e informações farmacocinéticas indicam absorção oral rápida com pico de concentrações plasmáticas entre 1 a 1,7 horas e excreção renal substancial da droga inalterada (aproximadamente 30–60% recuperada na urina). O metabolismo inclui sulfoxidação e outras transformações hepáticas; a variabilidade na capacidade metabólica pode afetar a exposição.
Diretrizes de Armazenamento e Manuseio
Manuseie a carbocisteína usando precauções padrão para sólidos orgânicos finos, higroscópicos e polares: use equipamento de proteção individual adequado (luvas, proteção ocular, jaleco), controle a geração de poeira e evite inalação e contato com pele e olhos. Armazene em recipiente bem fechado, em local fresco e bem ventilado, longe de agentes oxidantes fortes e calor excessivo para limitar a degradação oxidativa e manter a estabilidade. Para respostas a derramamentos, seleção de meios de extinção e descarte, consulte a Ficha de Dados de Segurança (SDS) específica do produto e siga os procedimentos regulatórios locais e de segurança no trabalho.
Para informações detalhadas sobre perigos, transporte e regulamentação, os usuários devem consultar a Ficha de Dados de Segurança (SDS) específica do produto e a legislação local.
