Gli Anestetici Locali: Sintesi della Benzocaina ed i suoi Derivati

The dissertation entitled “Local Anesthetics: Synthesis of Benzocaine and its derivatives” focuses on the chemical-biological properties and action mechanisms of benzocaine and its derivatives. Benzocaine is a local anaesthetic used to reduce pain in certain areas of the body. The structural analysis of this molecule furnishes information about its solubility, which is important to understand the mechanism of action and the toxicity, particularly dangerous for new-borns and elders who have cardiovascular pathologies. Considering the synthesis of benzocaine, the most widespread utilized process is the Fisher esterification between the para-aminobenzoic acid and ethanol. However, the para-nitrobenzoic acid is preferred as starting reagent due to the major selectivity of the reaction. The choice of the employed methodology can change if the production is carried out at industrial level. In 2020, De Souza and co-workers reported the continuous preparation of benzocaine. The advantages, in comparison to the classic batch conditions, are the reduced reaction time and the yield of the product. Another methodology reported for the preparation of benzocaine, is the copper catalyzed esterification of arylmethylketones, which is particularly important for the high stability of ketones towards the oxidation processes. In the last part of this dissertation, the discussion focuses on benzocaine derivatives. These compounds proved to be not active as local anaesthetics, but they possess, instead, antimicrobial, anti-inflammatory, and antitumoral activities. Some of them prove to have biological properties useful for the survival of neurons in the brain.

La dissertazione dal titolo “Gli Anestetici locali: Sintesi della Benzocaina ed i suoi Derivati”, si concentra sullo studio approfondito di queste molecole, considerando le proprietà chimico-biologiche ed i possibili meccanismi di azione. La benzocaina, una molecola a basso peso molecolare, è un anestetico locale utilizzato per alleviare il dolore in un’area limitata del corpo. L’analisi strutturale di questa molecola permette di ottenere diverse informazioni riguardanti la solubilità, necessarie per comprenderne il meccanismo d’azione, e la tossicità, particolarmente dannosa per i neonati e per gli anziani con patologie cardiovascolari. Il processo di sintesi più diffuso, utilizzato per la preparazione della benzocaina, è l’esterificazione di Fischer tra l’acido para-aminobenzoico e l’etanolo; tuttavia, si preferisce come reagente di partenza il nitro derivato dell’acido benzoico per la maggior selettività della reazione. I processi di preparazione industriale possono influire sulla selettività e sulla resa del prodotto, oltre che sul possibile impatto ambientale. Nello specifico, il gruppo di ricerca del Professor De Souza nel 2020, ha effettuato un confronto tra la batch chemistry e la flow chemistry, sottolineando che quest’ultima risulta essere più vantaggiosa, in quanto l’utilizzo di un processo in continuo permette uno screening piú rapido dei parametri, riducendo i tempi di reazione. Un secondo meccanismo proposto per la preparazione della benzocaina è l’esterificazione degli arilmetilchetoni catalizzata dal rame, peculiare per l’elevata stabilità dei chetoni verso i processi di ossidazione. L’ultimo capitolo di questa tesi, vede la benzocaina come il precursore di una vasta gamma di derivati, i quali mostrano proprietà che si discostano dalla funzione principale di anestetico locale della molecola da cui derivano. Essi hanno, infatti, caratteristiche antibatteriche, antinfiammatorie ed antitumorali. In aggiunta alcuni derivati possiedono proprietà biologiche utili per la sopravvivenza dei neuroni nel cervello.