Artikelinformatie

Artikelinformatie

EFFECT VAN ACIDISCHE, NEUTRAAL EN BASIS pH OP SOLUBILITEIT EN PARTITIE-COEFFICIËNT VAN BENZOIC ACID TUSSEN WATER-BENZENE SYSTEEM

HTML Full Text

EFFECT VAN ACIDISCHE, NEUTRAAL EN BASIS pH OP DE SOLUBILITEIT EN DEELSTELLINGSVERMOGEN VAN BENZOIC ACID TUSSEN WATER-BENZENE SYSTEEM

Gita Chaurasia

Departement of Pharmaceutics, Siddhant College of Pharmacy, Sudumbare, Pune – 412109 Maharashtra India.

ABSTRACT: Oplosbaarheid is afhankelijk van de oplosmiddel- oplosmiddel interactie, dissociatie van de opgeloste stof in ionische vorm, temperatuur, druk, waterstofbruggen, diëlektrische constante, polariteit en apolariteit van de stof, pH, enz. De verdelingscoëfficiënt werd bepaald in twee onvermengbare oplosmiddelen in waterige en organische laag. Benzoëzuur werd voor deze studie geselecteerd vanwege zijn oplosbaarheid in verschillende pH-bufferoplossingen (zuur, neutraal en basisch) en voor de studie van de verdelingscoëfficiënt bij kamertemperatuur. De oplosbaarheid van benzoëzuur in verschillende pH-bufferoplossingen werd geanalyseerd door titratiemethode. De meest voorkomende twee onvermengbare oplosmiddelen, zoals water als hydrofiel oplosmiddel en benzeen als hydrofoob oplosmiddel, werden geselecteerd voor de studie van de verdelingscoëfficiënt. Het geneesmiddel benzoëzuur werd verdeeld tussen deze oplosmiddelen door schudkolven methode en analyseerde de concentratie van het geneesmiddel in beide oplosmiddelen door zuur-base titratie methode. De oplosbaarheid en de verdeling van benzoëzuur tussen benzeen-bufferoplossing van pH 4,0, 7,0, 9,0 en gedestilleerd water zijn bepaald. Er werd geconstateerd dat benzoëzuur in de waterige laag in niet-gedissocieerde monomere moleculaire vorm blijft en in de organische laag in dimere geassocieerde vorm. De oplosbaarheid van benzoëzuur in gedestilleerd water bleek 0,142 + 0,033 g/100 g water te zijn en bij verschillende pH-waarden van 4,0, 7,0 en 9,0 respectievelijk 0,153+0,01, 0,148+0,708 en 0,186 +0,145. Grafisch werd waargenomen dat de oplosbaarheid in pH bufferoplossingen in zuur medium iets hoger was dan in basisch pH. De verdelingscoëfficiënt van benzoëzuur in benzeen-water systeem bleek 0,636 te zijn en in bufferoplossingen van pH 4,0, pH 7,0 en pH 9,0 waren respectievelijk 0,841, 0,624 en 0,589. Grafisch werd waargenomen dat de verdelingscoëfficiënt van benzoëzuur in zure pH hoger was dan neutraal en basisch medium.

Keywords:

Oplosbaarheid, Verdelingscoëfficiënt, Effect van pH, Factoren die de oplosbaarheid beïnvloeden, Nernst verdelingscoëfficiënt

INLEIDING: Kwantitatief wordt oplosbaarheid gedefinieerd als de concentratie van de opgeloste stof in een verzadigde oplossing bij een bepaalde temperatuur en kwalitatief kan het gedefinieerd worden als de spontane interactie van twee of meer stoffen om een homogene moleculaire dispersie te vormen. Het wordt uitgedrukt als het aantal milliliters oplosmiddel waarin één gram opgeloste stof zal oplossen. In de chemische en farmaceutische wetenschappen.

Partitiecoëfficiënten zijn nuttig bij het schatten van de verdeling van geneesmiddelen in het lichaam. Hydrofobe geneesmiddelen met hoge octanol/water-partitiecoëfficiënten worden voornamelijk verdeeld over hydrofobe gebieden zoals lipide bilayers van cellen en bloed. Omgekeerd worden hydrofiele geneesmiddelen (lage octanol/water-partitiecoëfficiënten) vooral aangetroffen in waterige gebieden zoals het bloedserum. 1 Als een overmaat vloeistof of vaste stof wordt toegevoegd aan een mengsel van twee onmengbare vloeistoffen, zal deze zich tussen de twee fasen verdelen, zodat beide verzadigd raken. Indien de stof aan de onvermengbare vloeistoffen wordt toegevoegd in een hoeveelheid die onvoldoende is om de oplossingen te verzadigen, zal zij zich toch in een bepaalde concentratieverhouding over de twee lagen verdelen. Als C1 en C2 de evenwichtsconcentratie van de stof in oplosmiddel1 en oplosmiddel2 zijn, wordt de evenwichtsuitdrukking C1/C2 = K. Deze K staat bekend als de “verdelingscoëfficiënt of verdelingsverhouding of Nernst-verdelingswetvergelijking”. 2 Indien één van de oplosmiddelen een gas is en het andere een vloeistof, kan een gas/vloeistof-verdelingscoëfficiënt worden bepaald. Zo geeft de verdelingscoëfficiënt bloed/gas van een algemeen verdovingsmiddel aan hoe gemakkelijk het verdovingsmiddel van gas naar bloed overgaat. 3 Verdelingscoëfficiënten kunnen ook worden bepaald wanneer een van de fasen vast is, bijvoorbeeld wanneer een fase een gesmolten metaal is en de tweede een vast metaal, 4 of wanneer beide fasen vaste stoffen zijn. 5

De partitionering van een stof in een vaste stof resulteert in een oplossing. Partitiecoëfficiënten kunnen op verschillende manieren experimenteel worden gemeten (met een schudkolf, HPLC, enz.) of worden geschat via berekening op basis van verschillende methoden (op basis van fragmenten, atomen, enz.). Kleurloos kristallijn vast benzoëzuur met een zwakke aangename geur is gekozen voor dit werk vanwege zijn oplosbaarheid in aceton, benzeen, CCl4, CHCl3, alcohol, ethylether, hexaan, fenylen, vloeibare ammoniak, acetaten enz. Therapeutisch helpt benzoëzuur infecties veroorzaakt door bacteriën te voorkomen. Benzoëzuur en salicylzuur topisch (voor de huid) is een combinatiegeneesmiddel dat wordt gebruikt om huidirritatie en -ontsteking te behandelen die worden veroorzaakt door brandwonden, insectenbeten, schimmelinfecties of eczeem.

Zouten van benzoëzuur worden gebruikt als conserveermiddel voor levensmiddelen en als een belangrijke precursor voor de industriële synthese van vele andere organische stoffen. Typische gebruiksniveaus voor benzoëzuur als conserveermiddel in levensmiddelen liggen tussen 0,05- 0,1%. De levensmiddelen waarin benzoëzuur mag worden gebruikt en de maximumconcentraties voor de toepassing ervan worden geregeld door de internationale levensmiddelenwetgeving. 6, 7 In het begin van de 20e eeuw werd het gebruikt als slijmoplossend, pijnstillend en antiseptisch middel. 8 In onderwijslaboratoria is het een gebruikelijke standaard voor het ijken van een bomcalorimeter. 9 Benzoëzuur werd voor deze studie geselecteerd vanwege zijn oplosbaarheid in verschillende pH-bufferoplossingen (zuur, neutraal en basisch) en voor de bestudering van de verdelingscoëfficiënt bij kamertemperatuur. De oplosbaarheid van benzoëzuur in verschillende pH-bufferoplossingen werd geanalyseerd door titratiemethode. De meest gebruikelijke twee onvermengbare oplosmiddelen, zoals water als hydrofiel oplosmiddel en benzeen als hydrofoob oplosmiddel, werden geselecteerd voor de studie van de verdelingscoëfficiënt. Het geneesmiddel benzoëzuur werd verdeeld tussen deze oplosmiddelen door shake-flask methode en analyseerde de concentratie van drug in beide oplosmiddelen door zuur-base titratiemethode.

MATERIALEN EN METHODEN:

Materialen: Het geneesmiddel benzoëzuur verstrekt door Research lab fine chem. Industries, Mumbai en bufferoplossingen van verschillende pH (4,0, 7,0 en 9,0) werden verstrekt door Merck Specialties Private Ltd., Mumbai. Alle chemicaliën en oplosmiddelen werden gebruikt van analytische reagens kwaliteit en vers bereid gedestilleerd water werd gebruikt tijdens het werk.

Methodieken:

Bepaling van oplosbaarheid: De oplosbaarheid van benzoëzuur (S) in verschillende pH-bufferoplossingen werd geschat door zuur-base titratiemethode bij kamertemperatuur (25 0C). In dit werk werd 100 ml bufferoplossing van verschillende pH (4,0, 7,0 en 9,0) in verschillende bekerglazen gedaan en in elk bekerglas werd ongeveer 200 mg benzoëzuur toegevoegd, goed geroerd met een glazen staaf om verzadigde oplossingen te verkrijgen (een deel van de vaste stof moet onopgelost blijven). Deze oplossingen werden indien nodig verwarmd. De bereide oplossingen werden afgekoeld bij kamertemperatuur en 5 ml van deze oplossingen werd afgetapt in vooraf gewogen droge erlenmeyer (W1). Er werden weer erlenmeyers met 5 ml gewogen (W2) en deze oplossingen werden getitreerd tegen 0,05 N NaOH-oplossingen (vers bereid) met fenolftaleïne als indicator. Het eindpunt was roze kleur en deze aflezingen werden genoteerd (V). De oplosbaarheid van benzoëzuur in g/100 g oplosmiddel werd bepaald met de formule zoals hieronder beschreven en vergeleken met gedestilleerd water als blanco. De grafiek werd uitgezet tussen de oplosbaarheid in g/100 g oplosmiddel en bufferoplossingen van verschillende pH. Het effect van de pH op de oplosbaarheid van benzoëzuur werd grafisch bestudeerd.

Als W1= Gewicht van lege erlenmeyer

W2= Gewicht van erlenmeyer met 5 ml oplossing

W3= Gewicht van oplossing = (W2 – W1) gram

W4= Gewicht van oplosmiddel (benzoëzuur) = 0.122 x 0,05 x aflezing buret (V)

W5 = = Gewicht oplosmiddel = (W3 – W4)

S = Oplosbaarheid van benzoëzuur in g/100 g oplosmiddel

= Gewicht oplosmiddel (W4) × 100

Gewicht oplosmiddel (W5)

Bepaling van verdelingscoëfficiënt: De verdelingscoëfficiënt bij verschillende pH-waarden werd geschat met behulp van een zuur-base-titratiemethode met schudkolven. Een 10 %-oplossing van benzoëzuur in benzeen (bb-oplossing) werd bereid in een bekerglas. In vier verschillende scheitrechters werden de vier verschillende oplossingen als volgt bereid-

1. 40 ml bufferoplossing pH 4.0 + 40 ml bb-oplossing.
2. 40 ml bufferoplossing pH 4.0 + 30 ml bb-oplossing + 10 ml benzeen.
3. 40 ml bufferoplossing pH 4.0 + 25 ml bb-oplossing + 15 ml benzeen.
4. 40 ml bufferoplossing pH 4.0 + 20 ml bb-oplossing + 20 ml benzeen.

Deze kolven werden gedurende 24 uur bij kamertemperatuur (25 0C) op het schudapparaat in een waterbad geschud. Alle oplossingen werden gedurende 30 minuten op een standaard laten staan om een evenwicht te bereiken. Ze bevatten een onderste waterige laag en een bovenste benzeenlaag. De onderste waterige lagen van elke kolf werden verwijderd in een droog bekerglas door de benzeenlaag in de scheidingskolf te houden. 10 ml van de waterige laag werd in een droge erlenmeyer gepipetteerd en getitreerd tegen 0,01 N NaOH met fenolftaleïne als indicator. Het eindpunt was de roze kleur en deze waarde werd genoteerd. Pipetteer in een andere droge erlenmeyer 5 ml van de benzeenlaag en voeg 10 ml gedestilleerd water toe. De oplossing werd getitreerd met 0,1 N NaOH-oplossing met fenolftaleïne als indicator. Het eindpunt was roze kleur en deze waarde werd genoteerd. Dezelfde procedure werd gevolgd met bufferoplossing pH 7,0 en pH 9,0 en met gedestilleerd water als blancomonster. De schatting van de verdelingscoëfficiënt (K) werd voor dergelijke systemen berekend met de volgende formule:

a) Voor de waterige laag werd de concentratie van benzoëzuur in mol/liter berekend door de normaliteit te bepalen als eq. 1, 2 en 3.

N1V1 = N2V2 ……………….(1)

Waar N1= Normaliteit van de waterige laag = Naq

Naq = 0.01 V2 / 10 ……(2)

N2= Normaliteit van NaOH voor titratie = N org = 0.01 N

Naq = Caq ………………(3)

V1 = Volume van de genomen waterige laag = 10 ml

V2 = Volume van NaOH verbruikt (aflezing buret)

1. Voor de organische laag wordt de benzoëzuurconcentratie in mol/liter berekend door normaliteitsbepaling als eq. 4, 5 en 6.

1. b) N3V3 = N4V4 …………(4)

Waarbij N3 = normaliteit van organische laag = Norg

Norg = 0,1 V4 / 5 ………(5)

N4 = normaliteit van NaOH voor titratie = 0.1 N

N org = C org …… (6)

V3 = Volume van de organische laag genomen = 5ml

V4 = Volume van NaOH verbruikt (buretlezing)

1. c) Verdelingscoëfficiënt voor benzeen-water systeem werd bepaald door vergelijking 7 als volgt-

K = Caq / Corg 1/2 …..(7)

K = Concentratie in waterige laag (CW)

{Concentratie in organische laag (CO)}1/2

De grafiek werd uitgezet tussen verdelingscoëfficiënt (k) en bufferoplossingen van verschillende pH. Het effect van pH op K van benzoëzuur werd bestudeerd in benzeen-water systeem.10

RESULTAAT EN DICUSSIE: Oplosbaarheid is afhankelijk van oplosmiddel-oplosmiddel interactie, dissociatie van opgeloste stof in oplosmiddel in ionische vorm, temperatuur, druk, waterstofbinding, diëlektrische constante, polariteit en apolariteit van stof enz. Tabel 1 toont analyses van de oplosbaarheid van benzoëzuur bij 25 °C. Geconstateerd werd dat de oplosbaarheid van benzoëzuur (S) in gedestilleerd water bij kamertemperatuur (25°C) 0,142 + 0,033 g/100 g water bedroeg en maximaal was in neutrale pH-bufferoplossing 7,0.

TABEL 1: ANALYSE VAN DE OPLOSBAARHEID BIJ 25 °C

Nr.	Oplosmiddelen	Oplosbaarheid*(S) (g/100 g oplosmiddel) (Gemiddelde+SD)
1	Gedestilleerd water	0.142 + 0.033
2	Benzene-bufferoplossing pH 4.0	0.153 + 0.012
3	Benzene-bufferoplossing pH 7.0	0.186 + 0.145
4	Benzeen-bufferoplossing pH 9.0	0.148 + 0.708

* Resultaat uitgedrukt als (gemiddelde + SD) (n = 3) bij 25 0C

Grafisch is in Fig. 1 werd geconcludeerd dat de oplosbaarheid in pH-bufferoplossingen in zuur milieu iets hoger was dan in basisch milieu ten gevolge van ionische dissociatie.

FIG.1: EFFECT VAN pH OP OPLOSBAARHEID

Bij bestudering van de verdeling van benzoëzuur tussen water en benzeen blijkt dat de verhouding CW/CO niet constant blijft, maar de verhouding CW/CO1/n blijft constant. Dit komt door de associatie van twee moleculen (dimerisatie|) door waterstofbruggen tussen benzoëzuurmoleculen in de benzeenlaag en blijven als monomeermolecuul in de waterige laag. 11 Tabel 2 toont het effect van pH op de verdelingscoëfficiënt en er werd geanalyseerd dat de verdelingscoëfficiënt van benzoëzuur in benzeen-water systeem 0,636 bleek te zijn en in bufferoplossingen van pH 4,0, pH 7,0 en pH 9,0 waren respectievelijk 0,841, 0,624 en 0.589 respectievelijk.

TABEL 2: ANALYSE VAN DE pH OP DEELSTOFCOEFFICIËNT

S no.	Oplosmiddelen	Verdelingscoëfficiënt (K)
1	Benzeen-water systeem	0.636
2	Benzeen-bufferoplossing pH 4.0	0.841
3	Benzeen-buffer oplossing pH 7.0	0.624
4	Benzeen-buffer oplossing pH9.0	0.589

Grafisch werd waargenomen dat de verdelingscoëfficiënt van benzoëzuur in zure pH hoger was dan neutraal en basisch medium (Fig. 2).

FIG. 2: EFFECT VAN pH OP DEELCONCLUSIE

CONCLUSIE: Geconcludeerd werd dat het onderzoek naar de oplosbaarheid en de verdelingscoëfficiënt van benzoëzuur in verschillende oplosmiddelen van grotere waarde is voor het ontwerp van de preformulering van een willekeurige doseringsvorm. De studie van opgeloste dissociatie of associatie in bepaalde oplosmiddelen, de hoeveelheid opgeloste geëxtraheerd uit de oplossing, formule bepaling van complexen, strooi-coëfficiënt bepaling voor topische voorbereiding, hoeveelheid geneesmiddel verdeeld in bloed en andere lichaamsvloeistoffen etc worden geschat door deze methoden.

ACKNOWLEDGEMENTS: De auteur dankt aan farmaceutische afdeling en bibliotheek van Siddhant College of Pharmacy, Sudumbare, Pune voor het verstrekken van hulp en waardevolle gegevens.

1. Shargel L, Susanna W en Yu AB: Hoofdstuk 10: Physiological Drug Distribution and Protein Binding. Toegepaste biofarmaceutica & Farmacokinetiek..: McGraw-Hill Medical, New York, Editie 6, Vol, II, 2012: 211.
2. Martin A, Swarbrick J en Cammaratu A: Physical pharmacy. verghese publishing house, Bombay, Editie 3, 1991: 303-309.
3. Golan DE, Tashjian AH, Armstrong EJ en Armstrong AW: Hoofdstuk 15: General Anesthetic Pharmacology. Beginselen van de farmacologie: The Pathophysiologic Basis of Drug Therapy. Secondary, Pa.: Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia, Editie 2, 2008: 243.
4. Stallman R and Ngan A: Chapter 3: Solidification. Moderne Fysische Metallurgie. Secundair, Elsevier/Butterworth-Heinemann, Amsterdam, Editie 8, 2014: 93-120.
5. Machlin ES: Hoofdstuk 3: Free Energy and Phase Diagrams. An Introduction to Aspects of Thermodynamics and Kinetics Relevant to Materials Science. Secundair, Elsevier, Amsterdam, Editie 3, 2007: 98.
6. GSFA Online Food Additive Group Details: Benzoaten. 2006.
7. Richtlijn 95/2/EG van het Europees Parlement en de Raad van 20 februari 1995 betreffende levensmiddelenadditieven met uitzondering van kleurstoffen en zoetstoffen (Consleg-versies bevatten niet de laatste wijzigingen in een wet)
8. Lillard, Benjamin: Practical druggist and pharmaceutical review of reviews. 1919.
9. Experiment 2: Using Bomb Calorimetry to Determine the Resonance Energy of Benzene.
10. Hadkar U.B: A Handbook of Practical Physical Pharmacy and Practical Pharmaceutics, Nirali prakashan, Pune, Editie 7, 2012: 82-87.
11. Hadkar U.B: Physical Pharmacy, Nirali prakashan, Pune, Edition 8, 2007: 252-254.

    Hoe dit artikel te citeren:

    Chaurasia G: Effect van zure, neutrale en basische pH op oplosbaarheid en verdelingscoëfficiënt van benzoëzuur tussen water-benzeen systeem. Int J Pharm Sci Res 2017; 8(6): 2637-40.doi: 10.13040/IJPSR.0975-8232.8(6).2637-40.

    Alle © 2013 zijn voorbehouden aan International Journal of Pharmaceutical Sciences and Research. This Journal gelicenseerd onder een Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Unported License.