Propiedades Fisicoquimicas de Las Drogas en Solucion

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    08-Apr-2016

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<ul><li><p>UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE NICARAGUAUNA-LenFACULTAD DE CIENCIAS UIMICASESCUELA DE FARMACIASEGUDO AO DE FARMACIA 2012.COMPONENTE: FISICOQUIMICA</p><p>UNIDAD III.Propiedades Fsico-Qumicas de las Drogas en SolucinProf.: Lic. Roberto Jess Trrez BarreraDepartamento de Anlisis de Drogas, Medicamentos y TxicosFacultad de Ciencias Qumicas, Escuela de FarmaciaUniversidad Nacional Autnoma de NicaraguaUNAN-Len.rtorrez79@yahoo.com</p><p>A la libertad por la Universidad*</p><p>*</p></li><li><p>TEMA:Propiedades Fsico-Qumicas de las Solucin</p><p>SUMARIO:</p><p>INTRODUCION AL ESTUDIO DE LA PROPIEDADE FISICOQUIMICA DE LA DROGAS EN SOLUCION.DEFINICIONES DE TERMINOSFORMAS DE EXPRESAR LA SOLUBILIDAD DE UN SOLUTOPROCESO DE DISOLUCION DE UN LIQUIDO Y UN SOLIDOCAMBIOS ENERGETICOS DURANTE EL PROCESO DE DISOLUCIONSOLUCIONES IDEALESSOLUCIONES REALESFACTORES QUE INFLUYEN EN LA SOLUBILIDAD</p><p>*</p></li><li><p>INTRODUCCIONPreparaciones farmacuticas liquidas:*</p><p>*</p></li><li><p>Cul es la ventaja de formular formas farmacuticas en estado liquido?Mejorar la biodisponibilidad oral de la teraputica y/o eliminar la necesidad de un paciente para tragar una tableta o capsula Cul es el factores a considerar para formular formas farmacuticas en estado liquido?La solubilidad, del frmaco en el solvente, es uno de los factores importantes que hay que considerar, en la preparacin de una forma farmacutica liquida. Que factores pueden afectar la solubilidad de los componentes de una solucin? La solubilidad de los componentes de la solucin se puede ver afectada por el grado de cristalinidad, las formas polimrfica y la capacidad de formacin de hidratos o solvantos del frmaco, la temperatura, el pH, y la naturaleza y polaridad solvente as como de las interaccin que surgen en solucin entre el soluto y el solvente. Por qu el frmaco debe estar en solucin? La solubilidad y la velocidad de disolucin son parmetros que influyen en la absorcin, y por tanto en la accin del medicamento, ya que de un modo general, slo las molculas disueltas son capaces de atravesar las membranas biolgicas. INTRODUCCION (CONT.)*</p><p>*</p></li><li><p>INTRODUCCION (CONT)</p><p>Cul es el solvente mas utilizado para la preparacin de soluciones farmacuticas?El agua, es el principal vehculo lquido usado para la preparacin de soluciones medicamentosas liquidas, por su ausencia de toxicidad. Qu implica que el principio activo sea insoluble en agua?Cuando los principios activos son insolubles en agua, puede plantearse problemas tecnolgicos y biofarmaceuticos. Se pueden formular en otros disolventes como etanol, glicerina propilenglicol etc. Por qu es importante para el farmacutico el estudio de la teora de las disoluciones?Los conceptos tericos son importantes porque facilitan la seleccin de los disolventes y mezclas ms apropiadas para aumentar la solubilidad.*</p><p>*</p></li><li><p>DEFINICIONES DE TERMINOS</p><p>Soluciones: son mezclas, de dos o ms componentes que forman una sola fase molecularmente homognea.</p><p>Disolventes: Componente que determina la fase de la solucin y normalmente constituye la mayor parte del sistema.</p><p>Soluto: Es el componte que se dispersa en forma de molecular o iones en el disolvente.</p><p>Disolucin: Es el paso de las molculas o iones del estado slido a una solucin </p><p>Solubilidad: Cantidad de sustancia que pasa a la solucin cuando se establece el equilibrio entre la solucin y la sustancia en exceso (sin disolver), a una presin y temperatura determinada.</p><p>NOTA 1: Cuando los dos componentes que forman una solucin son gases o lquidos, se suele hablar ms de miscibilidad que de solubilidad. </p><p>NOTA: 2 La velocidad de solucin (Disolucin) y la cantidad que se puede disolver (Solubilidad) no son lo mismo.*</p><p>*</p></li><li><p>FORMAS DE EXPRESAR LA SOLUBILIDAD DE UN SOLUTOTABLA 1. Expresiones de la concentracin y la solubilidad *</p><p>Expresiones</p><p>Definiciones</p><p>Porcentaje peso a peso: %P/P</p><p>Gramos de soluto en 100 gramos de solucin.</p><p>Porcentaje peso a volumen: %P/V</p><p>Gramos de soluto en 100 mililitro de solucin.</p><p>Porcentaje volumen a volumen: %V/V</p><p>Mililitros de soluto en 100 mililitro de solucin.</p><p>Molaridad: M</p><p>Moles de soluto en 1000 mililitro de solucin</p><p>Molalidad: m</p><p>Moles de soluto en 1000 gramos de disolventes.</p><p>Fraccin molar: X</p><p>Cociente entre el numero de moles de soluto o solvente y el nmero total de moles de la solucin.</p><p>Mili equivalente y solucin normal</p><p>Mili equivalentes de soluto en 1000 mililitro de solucin.</p><p>*</p></li><li><p>*</p><p>TERMINO DESCRIPTIVO</p><p>MILILITROS DE DISOLVENTE POR GRAMOS DE SOLUTO</p><p>EJEMPLO</p><p>Muy soluble</p><p>Menos de 1</p><p>Cloruro de Benzalconio en agua</p><p>Fcilmente soluble</p><p>Entre 1 y 10</p><p>Nistatina en agua</p><p>Soluble</p><p>Entre 10 y 30</p><p>Paracetamol en etanol</p><p>Bastante soluble</p><p>Entre 30 y 100</p><p>Cafena en agua</p><p>Poco soluble</p><p>Entre 100 y 1 000</p><p>Calcitriol en etanol</p><p>Muy poco soluble</p><p>Entre 1 000 y 10 000</p><p>Acetato de cortisona en agua</p><p>Prcticamente insoluble</p><p>Ms de 10 000</p><p>Insulina en agua (pH 4.5-7)</p><p>*</p></li><li><p>*</p><p>Ejercicio 1.</p><p>La solubilidad del Acido Acetil Salicilico (Aspirina) en etanol a 25 C es 1 gramo en 5 mililitro de etanol; la densidad de la solucin y del disolvente son de 1.044g/ml y 0.81g/ml; el peso molecular del Acido Acetil Salicilico es de 180.16 g/mol y el del etanol 46.07g/mol. Expresar la solubilidad del Acido Acetil Saliclico en: a) %P/P, b) %P/V, c) Molaridad, d) Molalidad, e) fraccin molar.</p><p>*</p></li><li><p>PROCESO DE DISOLUCION DE UN SOLUTO LIQUIDO:Ocurre en dos etapas:Etapa 1. ruptura de los enlaces intermolecularesAmoniaco liquidoAguaEtapa 2. Solvatacion del soluto*</p><p>*</p></li><li><p>DISOLUCION DE UN SLIDOOcurre en tres etapa:</p><p>Etapa 1: El solid debe vencer las fuerzas atractivas del cristralEtapa 2. ruptura de los enlaces intermolecularesEtapa 3. Solvatacion del soluto*</p><p>*</p></li><li><p>CAMBIOS ENERGETICOS DURANTE EL PROCESO DE DISOLUCIONSOLUTO LIQUIDO :HS=SM, y SS=SM </p><p>SOLUTO SLIDO:</p><p>La entalpa de fusin HF es constante e independiente del disolvente. Su signo es siempre positivo (desfavorable).El signo de la entalpa de disolucin depende del valor de las magnitudes termodinmicas de fusin y mezcla.La entalpa de mezcla (HM) depende de la naturaleza del disolvente y puede ser endotrmica o exotrmica. La creacin de una cavidad en el disolvente requiere una aportacin de calor (proceso endotrmico), mientras que la solvatacin es un proceso exotrmico, favorable. *</p><p>*</p></li><li><p>RELACION DE LA HS Y SS CON LA GS Y LA SOLUBILIDADEn las ecuaciones el signo positivo es desfavorable y el signo negativo favorable. Para que el proceso de disolucin sea espontneo, la variacin de energa libre debe ser negativa, es decir, la energa libre de disolucin debe disminuir.*</p><p>*</p></li><li><p>*</p><p>*</p></li><li><p>SOLUCIONES IDEALESObedecen a la ley de Raoult y se producen cuando las interacciones soluto-disolvente en la solucin son similares a las que existen entre las propias molculas de soluto y del solvente. En una disolucin ideal, las interacciones son debidas slo a fuerzas de dispersin de London, y no se absorbe ni se desprende calor en el proceso de mezcla (HM=0). La solubilidad ideal, , de un principio activo slido a una temperatura dada T(K) es independiente del disolvente y slo depende de las propiedades del cristal: </p><p>HF es el calor molar de fusin (J/mol), y TF, es la temperatura de fusin (K). </p><p>*</p><p>*</p></li><li><p>*</p></li><li><p>SOLUCIONES REALESAbsorbe o desprende calor durante el proceso de mezcla, y las molculas no se mezclan de forma aleatoria. Adems de las fuerzas de dispersin, las molculas se orientan mediante interacciones polares o forman enlaces de hidrgeno. </p><p>Ecuacin de Hildebrand (Soluciones Regulares)</p><p>Es un mtodo sencillo que sirve como gua semicuantitativa para estimar la solubilidad de medicamentos no polares. </p><p>La ecuacin se basa en el concepto de solucin regular. No existen efectos qumicos ni de orientacin especfica, como enlaces de hidrgeno. La orientacin de las molculas es aleatoria, como en las disoluciones ideales.La entropa de la mezcla es igual a la de una disolucin ideal. Difieren de las ideales en que el calor de mezcla no es cero sino endotrmico, debido a diferencias entre las fuerzas de cohesin del soluto y del disolvente. </p><p>La ecuacin de Hildebrand es aplicable a un principio activo slido que forme una disolucin regular:*</p></li><li><p>donde :</p><p> es la solubilidad ideal </p><p> representa el proceso de mezcla del soluto con el disolvente V2 es el volumen molar del principio activo (peso molecular/densidad)</p><p> La fraccin de volumen del disolvente</p><p>Parmetro de solubilidad, , que se define como la raz cuadrada de la densidad de energa cohesiva, que su vez es la energa necesaria para mantener unidas las molculas de un compuesto. *</p></li><li><p>En el sistema SI, el parmetro de solubilidad se mide en unidades de presin MPa1/2 debido a que est relacionado con la presin interna de los lquidos. </p><p>Los valores ms altos, de parmetros de solubilidad corresponden a los compuestos ms polares, asociados mediante enlaces de hidrgeno (agua. glicerina tropilenglicol), ya que su energa cohesiva es muy alta. El parmetro e solubilidad del agua, =47 MPa1/2, toma el valor mximo de la escala, mientras que el de la mayora de los principios activos, que son semipolares, presenta valores intermedios entre 18 y 30. Los valores inferiores a 14 corresponden a compuestos no polares y los parmetros de solubilidad de los gases varan entre 4 y 6. </p><p>El parmetro de solubilidad se relaciona con la lipofilia de una molecula; los valores inferiores de la escala corresponden a compuestos ms lipfilos. Adems, proporcionan una idea cualitativa de afinidad entre el soluto y el disolvente, ya que dos compuestos sern ms miscibles entre s cuanto ms semejantes sean sus parmetros de solubilidad.*</p></li><li><p>Ejercicio 4.</p><p>Calcular la solubilidad del naftaleno en tetracloruro de carbono a 20C la temperatura de fusin del naftaleno es 80.2 C, el calor de fusin es 4 562 cal/mol, y su peso molecular es 128.6 g/mol, Asuma que la capacidad calrica a presin constante es 0, el volumen molar del naftaleno y del tetracloruro de carbono son 123 y 97 cm3, respectivamente. El calor de vaporizacin del naftaleno en tetracloruro de carbono es 11 500 cal/mol y 7810 cal/mol, respectivamente. La fraccion de volumen del disolvente es 0.724. *</p></li><li><p>FACTORES QUE INFLUYEN EN LA SOLUBILIDADFactores dependiente del medio </p><p> TemperaturaConstante dielctrica pH de la solucinFactores dependiente del soluto </p><p>Grado de CristalinidadFormacin de hidratos o solvatosPolimorfismoFactores que dependen de la interaccindel soluto y el disolvente</p><p>Soluto-Soluto Soluto-SolventeSolvente-Solvente*</p></li><li><p>TEMPERATURA</p><p>El efecto ms frecuente de la temperatura es aumentar la solubilidad de los principios activos. La razn es que la entalpa de disolucin es endotrmica en la mayora de los casos y se requiere la aportacin de calor para disolver el compuesto. En otros casos se produce el efecto opuesto. As, la solubilidad de la ciclosporina en agua disminuye al aumentar la temperatura debido a que el proceso de disolucin es exotrmico.</p><p>Ecuacin de vantHoff </p><p>Como se puede apreciar, la relacin es generalmente lineal en intervalos de temperatura relativamente pequeos:1/Tlnx2*</p></li><li><p>*</p></li><li><p>NATURALEZA Y POLARIDAD DEL MEDIOLa constante dielctrica ( ) es una medida de la polaridad del medio se relaciona con la capacidad del disolvente para separar iones del soluto de carga opuesta. </p><p>La solubilidad de substancias inicas es mayor en medios de constante dielctrica elevada. </p><p>Muchos farmacos se solubilizan en determinados valores de constante dielctrica proporcionan una solubilidad ptima. A estos valores se les conoce como requerimiento dielctrico (RD) del principio activo y se pueden utilizar para elegir el mejor disolvente o mezcla disolvente del principio activo.</p><p>El paralelismo entre constante dielctrica y parmetro de solubilidad se manifiesta en la relacin lineal entre ambos observada en alcoholes:</p><p>las relaciones lineales de este tipo se limitan a sistemas disolventes de caractersticas qumicas similares (series homlogas) o a mezclas disolventes.*</p></li><li><p>INFLUENCIA DEL pH</p><p>Porcentaje de ionizacin para un acido</p><p>Porcentaje de ionizacin para un base*</p></li><li><p>*</p></li><li><p>FACTORES DEPENDIENTES DE LAS PROPIEDADES DEL SOLUTO EN ESTADO SLIDO</p><p>Las propiedades que ms afectan a la solubilidad de solutos slidos son:</p><p>El polimorfismo, el grado de cristalizacin y la formacin de hidratos o solvatos. </p><p>Los slidos cristalinos son, en general, menos solubles que los amorfos, debido a que hay que aportar una energa mayor para fundir el cristal.</p><p>Polimorfismo </p><p>A temperatura y presin constantes, la forma polimrfica termodinmicamente ms estable es la que posee menor energa libre y corresponde a la de menor solubilidad.</p><p>Hidratos y solvatosUna regla general es que los solvatos slidos son menos solubles que el slido original en el disolvente donde forman el solvato. De este modo, las formas hidratadas son frecuentemente ms estables y menos solubles en agua que las formas anhidras. La razn es que en estas redes existe una ntima interaccin de la estructura del cristal con el agua, encontrndose en un estado termodinmicamente ms estable que el de las redes anhidras. *</p><p>*</p></li><li><p>Grado de cristalinidad</p><p>Interacciones en disolucin</p><p>Las interacciones soluto-soluto o disolvente-disolvente tienden a disminuir la solubilidad, mientras que las interacciones soluto-disolvente la incrementan.*</p></li><li><p>*Interacciones en disolucin</p><p>Estas interacciones se producen durante la fase de mezcla de solutos con el disolvente y son responsables de los efectos exotrmicos o endotrmicos, as como de cambios de entropa favorables o desfavorables de cuyo resultado depende el incremento o disminucin de la solubilidad.</p><p>Las fuerzas intermoleculares: Fuerzas de dispersin de London, dipolo-dipolo y diplo-dipolo inducido, </p><p>El enlace de hidrgeno. </p><p>La formacin del enlace de hidrgeno va acompaada de una prdida de entropa (aumento del orden), por lo que en muchas ocasiones la energa libre no disminuye excesivamente ni, como consecuencia, la solubilidad aumenta tanto como cabra esperar. El calor de formacin de un complejo 1:1 de enlace de hidrgeno depende de los grupos funcionales implicados y se puede calcular mediante la ecuacin de Drago:</p><p>donde CA y CB expresan la tendencia de cidos y bases a formar enlaces covalentes, y EA y EB indican la propensin de los cidos bases a la interaccin electrosttica. </p></li><li><p>*</p></li><li><p>*Efecto de los aditivosLa presencia de sales (electrlitos) en la disolucin modifica la solubilidad de los frmacos, ms acusadamente en el caso de los no electrlitos (los que se ionizan). As, cuando en una disolucin estn presentes un electrlito y un no-electrlito, se pueden producir dos efectos: Incremento de la solubilidad (efecto salino positivo, o salting-in).. Disminucin de la solubilidad (efecto salino negativo. o salting-out)</p></li><li><p>*ESTIMACION TEORICA DE LA SOLUBILIDADAPERTIR DEL COEFICIENTE DE PARTICION</p><p>ECUACION DE YALKOWSKY</p></li><li><p>*ESTIMACION DE LA SOLUBILIDAD EN MEZCLA DE DISOLVENTES</p></li><li><p>*ESTIMACIN DE LA SOLUBILIDAD DE ELECTRLITOS DBILES</p><p>ACIDO BASE</p></li><li><p>*ESTIMACIN DE LA SOLUBILIDAD DE ELECTRLITOS FUERTES</p><p>*</p><p>*</p><p>*</p><p>*</p><p>*</p><p>*</p><p>*</p><p>*</p><p>*</p><p>*</p><p>*</p><p>*</p><p>*</p><p>*</p><p>*</p></li></ul>