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¿Cómo hace Walter White para fabricar metanfetamina pura utilizando una reacción no estereoscópica?

En la fantástica serie de televisión Breaking Bad, Walter White, el moribundo profesor de química, se dedica a fabricar metanfetamina de cristal (d-methamphetamine) por varias vías.

Inicialmente, utiliza la ruta común a pequeña escala, empezando por la pseudoefedrina, que utiliza un material inicial estereoespecífico para hacer un producto final estereoespecífico (la d-metanfetamina es el compuesto activo). Pero hacer esto a gran escala está limitado porque es difícil conseguir grandes cantidades de la pseudoefedrina.

Walter utiliza sus conocimientos de química para pasar a una ruta alternativa a partir de la fenil-acetona (o P2P, como suele llamarse): wikipedia reaction method for P2P routes

Hay varias formas de realizar la reducción para obtener el producto final (White parece utilizar primero una deshidrocarboxilación de dióxido de torio en un horno de tubo, pero más tarde parece favorecer la reducción de amalgama de aluminio).

Pero todos los métodos P2P producen productos racémicos. White lo sabe claramente, ya que la cuestión de obtener el enantiómero correcto se plantea más de una vez en el programa. Su producto se considera excepcionalmente puro.

Entonces, ¿cómo consigue un producto enantioméricamente puro? O quizás, ya que el programa podría no querer decirnos la respuesta, ¿qué posible ¿métodos que podría haber utilizado?

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Flatlineato Puntos 226

Pregunta intrigante.

En primer lugar, el mejor rendimiento se conseguiría produciendo selectivamente un enantiómero en lugar del otro. En este caso, White quiere la D-metanfetamina (potente droga psicoactiva), no la L-metanfetamina (Inhalador de Vapores Vicks). Los procesos de reacción diseñados para hacer esto se conocen como reacciones de "síntesis asimétrica", porque favorecen la producción de un enantiómero sobre el otro.

El método de la pseudoefedrina para la metanfetamina emplea uno de los métodos más comunes de síntesis asimétrica, llamado "resolución de pool quiral". Como usted afirma, comenzar con una muestra enantioméricamente pura de un reactivo quiral (pseudoefedrina) como punto de partida permite preservar la quiralidad del producto final, siempre que el punto quiral no forme parte de ningún "grupo saliente" durante la reacción. Sin embargo, de nuevo, como demuestras, la fenilacetona es aciral, por lo que el proceso P2P no puede aprovecharse de este método.

Existen otros métodos de síntesis asimétrica, pero ninguno de ellos parece aplicable a la química mostrada o descrita en la televisión; ninguno de los reactivos o catalizadores mencionados funcionaría como catalizador quiral, ni son bio u organocatalizadores. Los complejos metálicos con ligandos quirales pueden utilizarse para catalizar selectivamente la producción de un enantiómero, sin embargo la amalgama de aluminio y mercurio es de nuevo aciral. No recuerdo ninguna mención al uso de la organocatálisis o la biocatálisis, pero son posibles.

La ruta restante, entonces, es la resolución quiral; dejar que la reacción produzca la división 50-50, y luego separar los dos enantiómeros por algún medio de química reactiva y/o física. Esta parece ser la forma en que funciona en el mundo real. La ventaja es que la mayoría de los métodos son bastante baratos y fáciles; la desventaja es que el rendimiento máximo posible es del 50% (a menos que se pueda llevar a cabo una reacción de racemización en la mitad indeseable para "reorganizar" la quiralidad de esa mitad; entonces el rendimiento aumenta en un 50% del último aumento cada vez que se lleva a cabo este paso en el producto indeseable).

En el caso de la metanfetamina, esta resolución es de las más fáciles, porque la metanfetamina forma un "conglomerado racémico" cuando se cristaliza. Esto significa, para los no químicos, que cada molécula de enantiómero prefiere cristalizar con otras de la misma especie quiral, por lo que al enfriarse la solución y evaporarse el disolvente, la D-metafetamina formará un conjunto de cristales homogéneos y la L-metafetamina otro conjunto. Esto significa que todo lo que White tiene que hacer es ralentizar la evaporación del disolvente y el posterior enfriamiento del recipiente, dejando que se formen los cristales más grandes posibles. Entonces, el único truco que queda es identificar qué cristales tienen cada enantiómero (y como estos cristales son translúcidos y "ópticamente activos", observando el patrón de polarización de la luz que brilla a través de los cristales se identificará cuál es cada uno).

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Henri Watson Puntos 161

La metanfetamina no tiene que ser ópticamente pura para ser "pura". Una mezcla de d,l-metanfetamina sigue siendo pura, pero entiendo a dónde quieres llegar con esto.

Tiene algunas opciones:

  1. Resolución quiral - puede hacer el metano racémico y lo resuelven cristalizando selectivamente el enantiómero deseado. Para ello se pueden utilizar ácidos quirales como el ácido tartárico.

  2. Pudo realizar una reducción estereoselectiva de la imina intermedia. No podría hacerlo con Al/Hg, pero hay otros métodos para hacerlo (hidrogenación estereoselectiva utilizando un catalizador quiral).

Además, el horno de óxido de torio no se utilizó para reducir el intermedio de imina, sino para hacer el P2P. El ácido fenilacético + el anhídrido acético sobre el óxido de torio darán el P2P.

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Burkhard Puntos 121

En un horno tubular, el ácido fenilacético y el ácido acético se calientan pasando por un lecho catalítico (se pueden utilizar diferentes sustancias catalizadoras). Se reduce utilizando aluminio. El producto se limpia a continuación utilizando ácido d- tartárico cristalizando el enantiómero deseado.

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cuomo456 Puntos 21

En cuanto a Comentario de user55119 sobre la metilamina sobre la escena del tren, no robaron metilamina per se de ese tren, robaron metilamina acuosa, es decir, una solución de metilamina al 40% en agua.

Esta solución tiene una densidad diferente a la del agua, lo que explica la necesidad de compensar con un volumen de agua ligeramente diferente, y explica por qué WW habla de que "China envía un lote marginalmente más débil".

Sin embargo, para la síntesis de la metanfetamina, la mayoría de los químicos clandestinos prefieren utilizar la sal de clorhidrato de la metilamina en lugar de una solución acuosa, ya que es fácil de preparar en pequeños lotes con precursores que son mucho más fáciles de obtener que la metilamina en cualquier forma, lo que es una forma segura de atraer la atención de las autoridades. Al igual que el P2P, el ácido fenilacético y el anhídrido acético (necesario para la conversión total de la morfina contenida en el opio en heroína), la metilamina no es un compuesto restringido en sí mismo, pero es un visto química...

Lo que me lleva a otro agujero argumental en la serie: muchos de los artículos que WW y Jesse tienen que obtener para su producción (por ejemplo, recipientes de vidrio de fondo redondo de 10 L y el calentador de manta del tamaño adecuado, lecho catalítico para el óxido de torio, productos químicos, etc.) son en realidad artículos muy llamativos que normalmente sólo se encuentran en lugares específicos: laboratorios de química para estudiantes o semi-industriales -para probar la escalabilidad de una reacción antes de escalarla a la producción industrial, por ejemplo- o laboratorios de drogas clandestinos. Incluso un profesor de química levantaría sospechas si comprara estos artículos para sí mismo en lugar de en nombre de una escuela (y con el papeleo adecuado y la autorización de la DEA), por lo que un gamberro callejero tatuado como Jesse que se presentara en una tienda de productos químicos o de laboratorio y pidiera comprarlos (¡en efectivo, nada menos!) seguro que levantaría muchas banderas rojas a todos los niveles, y probablemente sería despertado a las 6 de la mañana por un grupo de tropas de asalto una de las mañanas siguientes. No tiene sentido en el mundo real :)

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