Alcoli importanti dal punto di vista medico
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Definizione
Il metanolo (alcol metilico), CH3OH, è un liquido incolore, completamente miscibile con l’acqua e con odore tenue. È un importante solvente e un precursore industriale di vari composti, tra cui il metanale (formaldeide), l’acido acetico e il metil-ter-butil etere. Storicamente, veniva ricavato per pirolisi del legno in assenza di aria, motivo per cui è noto anche come “spirito di legno”; la sua isolazione come sostanza relativamente pura risale a R. Boyle (1661). Oggi è prodotto prevalentemente dalla sintesi di gas di sintesi, per idrogenazione di CO/CO2 su catalizzatori a base di Cu/ZnO/Al2O3, a pressioni e temperature moderate.
La rilevanza medica del metanolo è legata soprattutto alla sua tossicità. Dopo ingestione o inalazione, l’enzima alcol deidrogenasi (ADH) lo ossida a metanale, che è rapidamente convertito in acido formico. L’accumulo di formiato determina acidosi metabolica ad elevato gap anionico e tossicità selettiva per il nervo ottico, con possibile cecità permanente. L’esordio clinico può essere ritardato (12–24 ore), soprattutto in assenza di co-ingestione di etanolo. Il trattamento si basa su:
- inibizione dell’ADH con fomepizolo o etanolo, per bloccare la formazione dei metaboliti tossici;
- correzione dell’acidosi con bicarbonato;
- somministrazione di folati/folinato per accelerare l’ossidazione del formiato;
- emodialisi nei quadri gravi, per rimuovere metanolo e formiato e correggere rapidamente l’acidosi.
Dosi relativamente basse possono essere letali; per questo il metanolo è rigidamente regolamentato. È usato anche come combustibile per motori a combustione interna, specialmente in ambito agonistico, grazie al numero di ottano elevato e alla combustione pulita.
Etanolo
L’etanolo (alcol etilico) è un liquido incolore e volatile, componente alcolico delle bevande (Figura 07.03-01), ampiamente impiegato come solvente e come intermediario in numerose sintesi. Nelle bevande si origina dalla fermentazione dei carboidrati operata da lieviti, in particolare Saccharomyces cerevisiae, attraverso la decarbossilazione ossidativa del piruvato ad acetaldeide e la sua riduzione ad etanolo. La reazione globale di fermentazione del glucosio può essere espressa come:
\[ \mathrm{C_6H_{12}O_6 \;\longrightarrow\; 2\,CH_3CH_2OH \;+\; 2\,CO_2 \;+\; \Delta H} \]
| La via fermentativa procede tramite passaggi enzimatici successivi a carico dei carboidrati. |
La gradazione alcolica varia a seconda del prodotto: i vini contengono in genere 9–14% v/v, poiché i lieviti tendono ad arrestare la crescita oltre ~13–14% per l’effetto inibitorio dell’alcol. Per concentrazioni superiori, tipiche dei distillati (ad esempio whisky, grappa e cognac, 40–45%), è necessaria la distillazione delle miscele fermentate. L’etanolo forma un azeotropo con l’acqua al 95,6% v/v; per ottenere etanolo anidro si ricorre a disidratanti (ad es. setacci molecolari) o a processi di pervaporizzazione.
La vendita e l’impiego dell’etanolo ad alta purezza sono disciplinati da norme nazionali e regionali. Per scoraggiare l’uso alimentare illecito, si ricorre alla denaturazione con additivi idonei (ad esempio metanolo, metil isobutil chetone, denatonio), mantenendo l’idoneità all’uso tecnico e di laboratorio. In ambito antisettico, soluzioni alcoliche a concentrazioni intermedie presentano efficacia nel denaturare proteine e perturbare i lipidi di membrana.
2-propanolo
Il 2-propanolo (propan-2-olo, alcol isopropilico), CH3CH(OH)CH3, è un alcol secondario incolore, moderatamente volatile e dal caratteristico odore. Per la rapida evaporazione e l’elevato calore latente, fu storicamente utilizzato come “alcol per frizioni” per indurre raffreddamento cutaneo nei pazienti febbrili; la pratica è oggi sconsigliata per scarsa efficacia e potenziali rischi.
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| Struttura del 2-propanolo (alcol isopropilico), un alcol secondario a tre atomi di carbonio. |
Il 2-propanolo è largamente impiegato come disinfettante cutaneo e per superfici (Figura 07.03-02): soluzioni al 60–90% risultano generalmente più attive del composto anidro poiché l’acqua favorisce la denaturazione proteica. Trova inoltre uso come astringente, solvente industriale e intermediario di sintesi (ad esempio ossidazione ad acetone). È tossico per ingestione e inalazione ad alte concentrazioni, determinando depressione del sistema nervoso centrale, ipotensione e irritazione mucosa; va maneggiato come liquido altamente infiammabile.
1,2-etandiolo
L’1,2-etandiolo (glicole etilenico) è un diolo con spiccata capacità di legare l’acqua tramite legami a idrogeno. È utilizzato come additivo anticongelante nei circuiti di raffreddamento: in soluzione acquosa abbassa il punto di congelamento e innalza quello di ebollizione in virtù delle proprietà colligative. In prima approssimazione, l’abbassamento crioscopico è descritto da:
\[ \Delta T_f = K_f \, m \, i \]
dove \(K_f\) è la costante crioscopica del solvente, \(m\) la molalità e \(i\) il fattore di van ’t Hoff.
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| Struttura dell’1,2‑etandiolo. |
Il glicole etilenico ha sapore dolce ma è altamente velenoso: per via metabolica, l’ADH lo converte in glicolaldeide e poi in acidi glicolico e ossalico. La precipitazione di ossalato di calcio e l’acidosi metabolica possono condurre a insufficienza renale acuta. La terapia si avvale di fomepizolo (o etanolo) per inibire l’ADH, correzione dell’acidosi ed eventuale emodialisi. Per ridurre il rischio di ingestione accidentale, ai formulati anticongelanti si aggiungono coloranti (spesso blu) e agenti amaricanti; in taluni contesti si preferisce il glicole propilenico, meno tossico.
1,2,3-propantriolo
L’1,2,3-propantriolo (glicerolo o glicerina) è un triolo incolore, viscoso, dal gusto dolce e a bassa tossicità. L’elevata igroscopicità e la rete estesa di legami a idrogeno spiegano l’elevata solubilità in acqua e il punto di ebollizione relativamente alto. Su scala industriale deriva dall’idrolisi dei trigliceridi e costituisce anche un coprodotto della transesterificazione degli oli per la produzione di biodiesel.
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| Il glicerolo è un triolo: tre atomi di carbonio ciascuno associato a un gruppo -OH. |
Le applicazioni comprendono:
- eccipiente e solvente in formulazioni farmaceutiche e cosmetiche, con funzione umettante e plastificante;
- componente di supposte e gel ad azione lassativa osmotica;
- lubrificante e additivo nei settori alimentare e tecnico;
- materia prima per prodotti di chimica fine (ad esempio gliceril esteri) e, in ambito laboratoristico, crioprotettore in alcune miscele.
Nell’organismo umano il glicerolo può essere fosforilato a glicerolo-3-fosfato ed entrare nella gluconeogenesi; alle dosi d’uso è generalmente ben tollerato, sebbene l’eccesso possa determinare effetti osmotici (ad esempio diarrea o disidratazione se assunto per via orale in grandi quantità).
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