Peróxido de carbamida

El peróxido de carbamida, también llamada Hyperol, artizona, peróxido de hidrógeno de urea y UHP, es un sólido compuesto de cantidades iguales de peróxido de hidrógeno y urea. Este compuesto es un sólido cristalino blanco que se disuelve en agua para dar peróxido de hidrógeno libre.

Estructura 2D del peróxido de carbamida
Estructura 2D del peróxido de carbamida

Este compuesto contiene peróxido de hidrógeno sólido y sin agua, que ofrece una mayor estabilidad y mejor controlabilidad que el peróxido de hidrógeno líquido cuando se utiliza como agente oxidante. A menudo llamado peróxido de carbamida en el consultorio dental se utiliza como fuente de peróxido de hidrógeno para el blanqueo, la desinfección y la oxidación.

Producción del peróxido de carbamida

Para la preparación del compuesto, la urea (que es estable a los agentes oxidantes como el peróxido de hidrógeno) se disuelve en un 30% de peróxido de hidrógeno (proporción molar 2:3) a temperaturas inferiores a 60 °C. Al enfriarse, el peróxido de hidrógeno – urea precipita en forma de pequeñas plaquetas.

Formación del peróxido de hidrógeno -urea o peróxido de carbamida
Formación del peróxido de hidrógeno -urea o peróxido de carbamida

La determinación del contenido de peróxido de hidrógeno por titulación con solución de permanganato de potasio da un valor de 35,4% que corresponde al 97,8% del valor máximo teórico. La impureza restante consiste en urea.

El compuesto se considera un complejo 1:1 y la línea azul discontinua de la figura anterior significa un enlace de hidrógeno. Hay diferentes posibilidades en cuanto al número y los tipos de enlaces de hidrógeno en el complejo, pero las dos estructuras más estables parecen tener enlaces carbonílicos de hidrógeno que involucran a los átomos de oxígeno y los átomos de hidrógeno en la molécula de peróxido atraídos, respectivamente, por los átomos de hidrógeno y de oxígeno en la molécula de urea para formar un anillo monocíclico “cerrado”.

Estructura 3D del peróxido de carbamida
Estructura 3D del peróxido de carbamida

En la fase sólida tridimensional, los anillos individuales se mantienen unidos por fuerzas de empaquetamiento, un gran momento dipolar y enlaces de hidrógeno adicionales. El aducto puede estabilizarse añadiendo aproximadamente un 1% de pirofosfato de sodio, hexametafosfato de sodio, ácido dihidroxibutanedioico o EDTANa2, ya que estos complejos los iones de metales pesados catalíticamente activos.

Al igual que el agua de cristalización, el peróxido de hidrógeno se cristaliza con la urea con la estequiometría de 1:1. El compuesto se produce a una escala de varios cientos de toneladas al año por la disolución de la urea en una solución de peróxido de hidrógeno concentrado en exceso, seguida de la cristalización. La síntesis de laboratorio es análoga.

Estructura

El peróxido de hidrógeno -urea es un sólido cristalino, inodoro y fácilmente soluble en agua, que está disponible en polvo blanco o en agujas o plaquetas incoloras. Al disolverse en varios disolventes, el complejo 1:1 se vuelve a disociar en urea y peróxido de hidrógeno.

Así que al igual que el peróxido de hidrógeno, es un oxidante pero la liberación a temperatura ambiente en presencia de catalizadores procede de manera controlada, por lo que el compuesto es adecuado como sustituto seguro de la inestable solución acuosa de peróxido de hidrógeno. Debido a la tendencia a la descomposición térmica, que se acelera a temperaturas superiores a los 82 °C, no debe calentarse por encima de los 60 °C, particularmente en su forma pura.

La solubilidad de las muestras comerciales varía de 0,05 g/mL a más de 0,6 g/mL. La estructura de estado sólido de este aducto de la derecha se ha determinado por difracción de neutrones.

Aplicaciones del peróxido de carbamida

Desinfectante y blanqueador

El peróxido de carbamida se utiliza principalmente como agente desinfectante y blanqueador en cosméticos y productos farmacéuticos. Como droga, este compuesto se utiliza en algunas preparaciones para el blanqueamiento de los dientes. También se utiliza para aliviar inflamaciones menores de las encías, las superficies de la mucosa oral y los labios, incluyendo aftas e irritación dental, y para emulsionar y dispersar la cera del oído.

El peróxido de carbamida también es adecuado como desinfectante, por ejemplo, para la reducción de gérmenes en las superficies de las lentes de contacto o como antiséptico para enjuagues bucales, gotas para los oídos o para heridas y úlceras superficiales.

Reactivo en la síntesis orgánica

En el laboratorio se utiliza como sustituto del peróxido de hidrógeno de más fácil manejo. Ha demostrado ser un agente oxidante estable, fácil de manejar y eficaz que se puede controlar fácilmente mediante una elección adecuada de las condiciones de la reacción.

Suministra productos de oxidación de manera inocua para el medio ambiente y a menudo con altos rendimientos, especialmente en presencia de catalizadores orgánicos como el anhídrido cis-butenedioico o catalizadores inorgánicos como el tungstato de sodio.

Esquema de reacciones del peróxido de carbamida
Esquema de reacciones del peróxido de carbamida

Convierte selectivamente los tioles en disulfuros, los alcoholes secundarios en cetonas, los sulfuros en sulfoxidos y sulfonas, los nitrilos en amidas, los heterociclos N en aminóxidos, hidroxialdehídos aromáticos a fenoles divalentes (reacción de Dakin) y da en condiciones adecuadas los correspondientes ácidos benzoicos.

Reacciones de los metoxifenoles con UHP
Reacciones de los metoxifenoles con UHP
Oxidación de Baeyer-Villiger con UHP
Oxidación de Baeyer-Villiger con UHP

Oxida las cetonas a ésteres, en particular las cetonas cíclicas, como las ciclohexanonas sustituidas o las ciclobutanonas para dar lactonas (oxidación Baeyer-Villiger).

La epoxidación de diversos alquenos en presencia de benzonitrilo produce oxiranos en rendimientos de 79 a 96%.

Epoxidación del ciclohexeno con UHP
Epoxidación del ciclohexeno con UHP

El átomo de oxígeno transferido al alqueno se origina a partir del ácido peroxoimida que se forma a partir del benzonitrilo. El ácido imídico resultante se tautomiza a la benzamida.

Para más información Hydrogen peroxide urea adduct, UHP