Información del artículo

Información del artículo

EFECTO DEL pH ÁCIDO, NEUTRO Y BÁSICO EN LA SOLUBILIDAD Y EL COEFICIENTE DE PARTICIÓN DEL ÁCIDO BENZOICO ENTRE EL SISTEMA AGUA-BENZENO

HTML Full Text

EFECTO DEL pH ÁCIDO, NEUTRO Y BÁSICO SOBRE LA SOLUBILIDAD Y EL COEFICIENTE DE PARTICIÓN DEL ÁCIDO BENZOICO ENTRE EL SISTEMA AGUA-BENZENO

Gita Chaurasia

Departamento de Farmacia, Siddhant College of Pharmacy, Sudumbare, Pune – 412109 Maharashtra India.

ABSTRACT: La solubilización depende de la interacción soluto-disolvente, la disociación del soluto en el disolvente en forma iónica, la temperatura, la presión, el enlace de hidrógeno, la constante dieléctrica, la polaridad y la no polaridad de la sustancia, el pH, etc. El coeficiente de partición se determinó en dos disolventes inmiscibles en la capa acuosa y orgánica. El ácido benzoico fue seleccionado para el presente estudio por su solubilidad en diferentes soluciones tampón de pH (ácido, neutro y básico) y para el estudio del coeficiente de partición a temperatura ambiente. La solubilidad del ácido benzoico en diferentes soluciones tampón de pH se analizó mediante el método de valoración. Para el estudio del coeficiente de partición se seleccionaron los dos disolventes inmiscibles más comunes, como el agua como disolvente hidrofílico y el benceno como disolvente hidrofóbico. El fármaco ácido benzoico se repartió entre estos disolventes por el método del matraz de agitación y se analizó la concentración del fármaco en ambos disolventes por el método de valoración ácido-base. Se determinó la solubilidad y la distribución del ácido benzoico entre la solución benzeno-buffer de pH 4,0, 7,0, 9,0 y el agua destilada. Se observó que el ácido benzoico permanece en forma molecular monomérica no disociada en la capa acuosa y como forma asociada a dímeros en la capa orgánica. La solubilidad del ácido benzoico en agua destilada fue de 0,142 + 0,033 g/100 g de agua y a diferentes pH 4,0, pH 7,0 y pH 9,0 fue de 0,153+0,01, 0,148+0,708 y 0,186 +0,145 respectivamente. Gráficamente se observó que la solubilidad en soluciones tampón de pH en medio ácido era ligeramente superior a la de pH básico. El coeficiente de partición del ácido benzoico en el sistema benceno-agua fue de 0,636 y en soluciones tampón de pH 4,0, pH 7,0 y pH 9,0 fue de 0,841, 0,624 y 0,589 respectivamente. Gráficamente se observó que el coeficiente de partición del ácido benzoico en el pH ácido fue mayor que en el medio neutro y básico.

Palabras clave:

Solubilidad, Coeficiente de partición, Efecto del pH, Factores que afectan a la solubilidad, Coeficiente de distribución de Nernst

INTRODUCCIÓN: Cuantitativamente la solubilidad se define como la concentración de soluto en una solución saturada a una determinada temperatura y cualitativamente se puede definir como la interacción espontánea de dos o más sustancias para formar una dispersión molecular homogénea. Se expresa como el número de mililitros de disolventes en los que se disuelve un gramo de soluto. En las ciencias químicas y farmacéuticas.

Los coeficientes de reparto son útiles para estimar la distribución de los fármacos en el organismo. Los fármacos hidrofóbicos con altos coeficientes de partición octanol/agua se distribuyen principalmente en zonas hidrofóbicas como las bicapas lipídicas de las células y la sangre. Por el contrario, los fármacos hidrofílicos (coeficientes de partición octanol/agua bajos) se encuentran principalmente en regiones acuosas como el suero sanguíneo. 1 Si se añade un exceso de líquido o de sólido a una mezcla de dos líquidos inmiscibles, se distribuirá entre las dos fases de forma que cada una se sature. Si la sustancia se añade a los disolventes inmiscibles en una cantidad insuficiente para saturar las soluciones, seguirá distribuyéndose entre las dos capas en una relación de concentración definida. Si C1 y C2 son las concentraciones de equilibrio de la sustancia en el disolvente 1 y en el disolvente 2, la expresión de equilibrio se convierte en C1/C2 = K. Esta K se conoce como «coeficiente de partición o coeficiente de distribución o relación de distribución o ecuación de la ley de distribución de Nernst». 2 Si uno de los disolventes es un gas y el otro un líquido, se puede determinar un coeficiente de partición gas/líquido. Por ejemplo, el coeficiente de partición sangre/gas de un anestésico general mide la facilidad con la que el anestésico pasa del gas a la sangre. 3 Los coeficientes de partición también pueden definirse cuando una de las fases es sólida, por ejemplo, cuando una fase es un metal fundido y la segunda es un metal sólido, 4 o cuando ambas fases son sólidas. 5

La partición de una sustancia en un sólido da lugar a una solución. Los coeficientes de partición pueden medirse experimentalmente de varias maneras (por medio de un matraz de agitación, HPLC, etc.) o estimarse mediante cálculos basados en una variedad de métodos (basados en fragmentos, en átomos, etc.). Para el presente trabajo se ha seleccionado el ácido benzoico sólido incoloro y cristalino, con un ligero y agradable olor, debido a su solubilidad en acetona, benceno, CCl4, CHCl3, alcohol, éter etílico, hexano, fenilos, amoníaco líquido, acetatos, etc. Desde el punto de vista terapéutico, el ácido benzoico ayuda a prevenir las infecciones causadas por bacterias. El ácido benzoico y el ácido salicílico tópico (para la piel) es un medicamento combinado que se utiliza para tratar la irritación y la inflamación de la piel causadas por quemaduras, picaduras de insectos, infecciones por hongos o eczemas.

Las sales de ácido benzoico se utilizan como conservantes de alimentos y como un importante precursor para la síntesis industrial de muchas otras sustancias orgánicas. Los niveles típicos de uso del ácido benzoico como conservante en los alimentos se sitúan entre el 0,05 y el 0,1%. Los alimentos en los que se puede utilizar el ácido benzoico y los niveles máximos para su aplicación están controlados por la legislación alimentaria internacional. 6, 7 A principios del siglo XX se utilizaba como expectorante, analgésico y antiséptico. 8 En los laboratorios de enseñanza es un estándar común para calibrar un calorímetro de bomba. 9 El ácido benzoico fue seleccionado para el presente estudio por su solubilidad en diferentes soluciones tampón de pH (ácido, neutro y básico) y para el estudio del coeficiente de partición a temperatura ambiente. La solubilidad del ácido benzoico en diferentes soluciones tampón de pH se analizó mediante el método de valoración. Para el estudio del coeficiente de partición se seleccionaron los dos disolventes inmiscibles más comunes, como el agua como disolvente hidrofílico y el benceno como disolvente hidrofóbico. El fármaco ácido benzoico se repartió entre estos disolventes por el método del matraz de agitación y se analizó la concentración del fármaco en ambos disolventes por el método de valoración ácido-base.

MATERIALES Y MÉTODOS:

Materiales: El fármaco ácido benzoico proporcionado por Research lab fine chem. Industries, Mumbai y las soluciones tampón de diferentes pH (4,0, 7,0 y 9,0) fueron proporcionadas por Merck specialties Private Ltd., Mumbai. Todos los productos químicos y disolventes se utilizaron como reactivos analíticos y se utilizó agua destilada recién preparada durante todo el trabajo.

Métodos:

Determinación de la solubilidad: La solubilidad del ácido benzoico (S) en una solución tampón de diferente pH se estimó por el método de valoración ácido-base a temperatura ambiente (25 0C). En el presente trabajo se tomaron 100 ml de solución tampón de diferentes pH (4,0, 7,0 y 9,0) en diferentes vasos de precipitados y en cada vaso de precipitados se añadieron unos 200 mg de ácido benzoico y se agitaron bien con una varilla de vidrio para producir soluciones saturadas (debe quedar algún sólido sin disolver). Estas soluciones se calentaron si era necesario. Las soluciones preparadas se enfriaron a temperatura ambiente y se extrajeron 5 ml de estas soluciones en un matraz cónico previamente pesado y seco (W1). Los matraces cónicos con 5 ml se pesaron de nuevo (W2) y estas soluciones se valoraron frente a soluciones de NaOH 0,05 N (recién preparadas) utilizando fenolftaleína como indicador. El punto final fue de color rosa y estas lecturas se registraron (V). La solubilidad del ácido benzoico en g/100 g de disolvente se determinó mediante la fórmula descrita a continuación y se comparó la solubilidad con agua destilada como blanco. El gráfico se trazó entre la solubilidad en g/100 g de disolvente y las soluciones tampón de diferentes pH. Se estudió gráficamente el efecto del pH sobre la solubilidad del ácido benzoico.

Si W1= Peso del matraz Erlenmeyer vacío

W2= Peso del matraz Erlenmeyer con 5 ml de solución

W3 = Peso de la solución = (W2 – W1) gramo

W4= Peso del soluto (ácido benzoico) = 0.122 x 0,05 x lectura de la bureta (V)

W5 = = Peso del disolvente = (W3 – W4)

S = Solubilidad del ácido benzoico en g/100 g de disolvente

= Peso del soluto (W4) ×100

Peso del disolvente (W5)

Determinación del coeficiente de partición: El coeficiente de partición a diferentes pH se estimó por el método de valoración ácido-base en matraz de agitación. Se preparó una solución al 10 % de ácido benzoico en benceno (solución bb) en un vaso de precipitados. En cuatro embudos de separación diferentes se prepararon las cuatro soluciones diferentes como sigue-

1. 40 ml de solución tampón pH 4.0 + 40 ml de solución bb.
2. 40 ml de solución tampón pH 4.0 + 30 ml de solución bb + 10 ml de benceno.
3. 40 ml de solución tampón pH 4,0 + 25 ml de solución bb + 15 ml de benceno.
4. 40 ml de solución tampón pH 4,0 + 20 ml de solución bb + 20 ml de benceno.

Estos frascos se agitaron en un agitador de incubadora al baño María durante 24 horas a temperatura ambiente (25 0C). Todas las soluciones se dejaron reposar durante 30 minutos en un soporte para lograr el equilibrio. La solución contenía una capa acuosa inferior y una capa superior de benceno. Las capas acuosas inferiores de cada matraz se retiraron en un vaso de precipitados seco reteniendo la capa de benceno en el matraz de separación. Se pipetearon 10 ml de la capa acuosa en un matraz Erlenmeyer seco y se valoró con NaOH 0,01 N utilizando fenolftaleína como indicador. El punto final fue de color rosa y se registró esta lectura. En otro matraz cónico seco se pipetearon 5 ml de la capa de benceno y se añadieron 10 ml de agua destilada. La solución se valoró con una solución de NaOH 0,1 N utilizando fenolftaleína como indicador. El punto final fue de color rosa y se registró esta lectura. Se siguió el mismo procedimiento con la solución tampón de pH 7,0 y pH 9,0 y con agua destilada como muestra en blanco. La estimación del coeficiente de partición (K) se calculó para dicho sistema mediante la fórmula siguiente:

a) Para la capa acuosa, la concentración de ácido benzoico en moles/litro se calcula mediante la determinación de la normalidad como ecuaciones 1, 2 y 3.

N1V1 = N2V2 ……………….(1)

Donde N1= Normalidad de la capa acuosa = Naq

Naq = 0.01 V2 / 10 ……(2)

N2= Normalidad del NaOH para la valoración = N org = 0.01 N

Naq = Caq ………………(3)

V1 = Volumen de la capa acuosa tomada = 10 ml

V2 = Volumen de NaOH consumido (lectura de la bureta)

1. Para la capa orgánica la concentración de ácido benzoico en moles/litro se calcula por determinación de la normalidad como ec. 4, 5 y 6.

1. b) N3V3 = N4V4 …………(4)

Donde N3 = Normalidad de la capa orgánica = Norg

Norg = 0,1 V4 / 5 ………(5)

N4 = Normalidad del NaOH para la valoración = 0.1 N

N org = C org …… (6)

V3 = Volumen de la capa orgánica tomada = 5ml

V4 = Volumen de NaOH consumido (lectura de la bureta)

1. c) El coeficiente de partición para el sistema benceno-agua se determinó mediante la ecuación 7 de la siguiente manera-

K = Caq / Corg 1/2 …..(7)

K = Concentración en la capa acuosa (CW)

{Concentración en la capa orgánica (CO)}1/2

Se trazó el gráfico entre el coeficiente de partición (k) y las soluciones tampón de diferentes pH. Se estudió el efecto del pH sobre K del ácido benzoico en el sistema benceno-agua.10

RESULTADO Y DICUSIÓN: La solubilidad depende de la interacción soluto-disolvente, la disociación del soluto en el disolvente en forma iónica, la temperatura, la presión, el enlace de hidrógeno, la constante dieléctrica, la polaridad y la no polaridad de la sustancia, etc. La tabla 1 muestra los análisis de solubilidad del ácido benzoico a 25 0C. Se observó que la solubilidad del ácido benzoico (S) en agua destilada fue de 0,142 + 0,033 g/100 g de agua a temperatura ambiente (25 0C) y fue máxima en la solución tampón de pH neutro 7,0.

TABLA 1: ANÁLISIS DE LA SOLUBILIDAD A 25 °C

Número.	Solventes	Solubilidad*(S) (g/100 g de disolvente) (Media+SD)
1	Agua destilada	0.142 + 0,033
2	Solución amortiguadora de benceno pH 4,0	0,153 + 0,012
3	Solución amortiguadora de benceno pH 7.0	0,186 + 0,145
4	Solución tampón de benceno pH 9,0	0,148 + 0,708

* Resultado expresado como (Media + DE) (n = 3) a 25 0C

Gráficamente en la Fig. 1 se concluye que la solubilidad en soluciones tampón de pH en medio ácido fue ligeramente superior a la de pH básico debido a la disociación iónica.

FIG.1: EFECTO DEL pH EN LA SOLUBILIDAD

La distribución del ácido benzoico entre el agua y el benceno cuando se estudió muestra que la relación CW/CO no permanece constante, pero la relación CW/CO1/n permanece constante. Esto se debe a la asociación de dos moléculas (dimerización|) por enlace de hidrógeno entre las moléculas de ácido benzoico en la capa de benceno y permanecen como molécula monomérica en la capa acuosa. 11 La tabla 2 muestra el efecto del pH en el coeficiente de partición y se analizó que el coeficiente de partición del ácido benzoico en el sistema benceno-agua fue de 0,636 y en las soluciones tampón de pH 4,0, pH 7,0 y pH 9,0 fue de 0,841, 0,624 y 0.589 respectivamente.

Tabla 2: ANÁLISIS DEL pH SOBRE EL COEFICIENTE DE PARTICIÓN

S no.	Solventes	Coeficiente de partición (K)
1	Sistema benceno-agua	0.636
2	Solución tampón de benceno pH 4,0	0.841
3	Solución tampón de benceno pH 7,0	0,624
4	Solución tampón de benceno pH9.0	0,589

Gráficamente se observó que el coeficiente de partición del ácido benzoico en pH ácido fue mayor que en medio neutro y básico (Fig. 2).

FIG. 2: EFECTO DEL pH EN EL COEFICIENTE DE PARTICIÓN

CONCLUSIÓN: Se concluyó que el estudio de la solubilización y el coeficiente de partición del ácido benzoico en diferentes disolventes tienen mayor valor en el diseño de preformulación de cualquier forma farmacéutica. El estudio de la disociación o asociación del soluto en un disolvente particular, la cantidad de soluto extraído de su solución, la determinación de la fórmula de los complejos, la determinación del coeficiente de propagación para la preparación tópica, la cantidad de fármaco distribuido en la sangre y otros fluidos corporales, etc., se estiman mediante estos métodos.

AGRADECIMIENTOS: El autor agradece al departamento farmacéutico y a la biblioteca del Siddhant College of Pharmacy, Sudumbare, Pune por proporcionar ayuda y datos valiosos.

1. Shargel L, Susanna W y Yu AB: Chapter 10: Physiological Drug Distribution and Protein Binding. Biofarmacia aplicada & Farmacocinética.: McGraw-Hill Medical, Nueva York, Edición 6, Vol, II, 2012: 211.
2. Martin A, Swarbrick J y Cammaratu A: Physical pharmacy. verghese publishing house, Bombay, Edición 3, 1991: 303-309.
3. Golan DE, Tashjian AH, Armstrong EJ y Armstrong AW: Chapter 15: General Anesthetic Pharmacology. Principios de Farmacología: The Pathophysiologic Basis of Drug Therapy. Secondary, Pa.: Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia, Edition 2, 2008: 243.
4. Stallman R y Ngan A: Chapter 3: Solidification. Modern Physical Metallurgy. Secundaria, Elsevier/Butterworth-Heinemann, Ámsterdam, Edición 8, 2014: 93-120.
5. Machlin ES: Chapter 3: Free Energy and Phase Diagrams. An Introduction to Aspects of Thermodynamics and Kinetics Relevant to Materials Science. Secundaria, Elsevier, Amsterdam, Edición 3, 2007: 98.
6. Detalles del grupo de aditivos alimentarios de la GSFA en línea: Benzoatos. 2006.
7. Directiva del Parlamento Europeo y del Consejo nº 95/2/CE, de 20 de febrero de 1995, relativa a los aditivos alimentarios distintos de los colorantes y edulcorantes (Las versiones consolidadas no contienen los últimos cambios de una ley)
8. Lillard, Benjamin: Practical druggist and pharmaceutical review of reviews. 1919.
9. Experimento 2: Uso de la calorimetría de bomba para determinar la energía de resonancia del benceno.
10. Hadkar U.B: A Handbook of Practical Physical Pharmacy and Practical Pharmaceutics, Nirali prakashan, Pune, Edition 7, 2012: 82-87.
11. Hadkar U.B: Physical Pharmacy, Nirali prakashan, Pune, Edition 8, 2007: 252-254.

    Cómo citar este artículo:

    Chaurasia G: Efecto del pH ácido, neutro y básico sobre la solubilidad y el coeficiente de partición del ácido benzoico entre el sistema agua-benceno. Int J Pharm Sci Res 2017; 8(6): 2637-40.Doi: 10.13040/IJPSR.0975-8232.8(6).2637-40.

    Todos los © 2013 están reservados por International Journal of Pharmaceutical Sciences and Research. This Journal licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Unported License.