Cikk információ

Cikk információ

A SAVAS, NEUTRÁLIS ÉS BÁZIS pH HATÁSA A BENZOLSAV VÍZ-BENZOL RENDSZER KÖZTI OLVOLITÁSÁRA ÉS OSZTÁLYOSODÁSI KIEGÉSZÍTŐJÉRE

HTML Teljes szöveg

A SAVAS, NEUTRÁLIS ÉS BÁZIKUS pH A BENZOLSAV VÍZ-BENZOL RENDSZER KÖZTI OLVILITÁSÁRA ÉS MEGOSZTÓDÁSI KOEFFIKCIÓJÁRA

Gita Chaurasia

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

ABSZTRAKT: Az oldódás az oldott anyag-oldószer kölcsönhatástól, az oldott anyag oldószerben ionos formába történő disszociációjától, a hőmérséklettől, a nyomástól, a hidrogénkötéstől, a dielektromos állandótól, az anyag polaritásától és nem polaritásától, a pH-tól stb. függ. A megoszlási együtthatót két nem keverhető oldószerben határozták meg vizes és szerves rétegben. A jelen vizsgálathoz a benzoesavat a különböző pH-jú pufferoldatokban (savas, semleges és bázikus) való oldódása és a szobahőmérsékleten történő megoszlási együttható vizsgálata miatt választottuk. A benzoesav oldhatóságát különböző pH-jú pufferoldatokban titrálási módszerrel vizsgáltuk. A megoszlási együttható vizsgálatához a leggyakoribb két nem keverhető oldószert választottuk ki, úgymint a vizet mint hidrofil oldószert és a benzolt mint hidrofób oldószert. A benzoesav hatóanyagot rázólombik módszerrel szétválasztottuk ezen oldószerek között, és sav-bázis titrálási módszerrel elemeztük a hatóanyag koncentrációját mindkét oldószerben. Meghatároztuk a benzoesav oldhatóságát és eloszlását a 4,0, 7,0, 9,0 pH-jú benzol-puffer oldat és a desztillált víz között. Megfigyelték, hogy a benzoesav a vizes rétegben disszociálatlan monomer molekuláris formában, a szerves rétegben pedig dimer asszociált formában marad. A benzoesav oldhatósága desztillált vízben 0,142 + 0,033 g/100 g vízben, különböző pH 4,0, pH 7,0 és pH 9,0 mellett pedig 0,153+0,01, 0,148+0,708 és 0,186+0,145 volt. Grafikusan megfigyelhető volt, hogy a pH-pufferoldatokban való oldhatóság savas közegben kissé magasabb volt, mint bázikus pH-nál. A benzoesav megoszlási együtthatója benzol-víz rendszerben 0,636, pH 4,0, pH 7,0 és pH 9,0 pufferoldatokban pedig 0,841, 0,624 és 0,589 volt. Grafikusan megfigyelhető volt, hogy a benzoesav megoszlási együtthatója savas pH-n magasabb volt, mint semleges és bázikus közegben.

Kulcsszavak:

Az oldhatóság, megoszlási együttható, a pH hatása, az oldhatóságot befolyásoló tényezők, Nernst-eloszlási együttható

BEVEZETÉS: Kvantitatíve az oldhatóságot az oldott anyag koncentrációjaként határozzuk meg egy telített oldatban egy bizonyos hőmérsékleten, kvalitatíve pedig két vagy több anyag spontán kölcsönhatásaként definiálhatjuk, hogy homogén molekuláris diszperziót képezzen. Ezt úgy fejezik ki, hogy hány milliliter oldószerben oldódik fel egy gramm oldott anyag. A kémiai és gyógyszerészeti tudományokban.

A megoszlási együtthatók hasznosak a gyógyszerek szervezeten belüli eloszlásának becslésében. A magas oktanol/víz megoszlási együtthatóval rendelkező hidrofób gyógyszerek elsősorban hidrofób területeken, például a sejtek és a vér lipid kettősrétegeiben oszlanak el. Ezzel szemben a hidrofil gyógyszerek (alacsony oktanol/víz megoszlási együtthatóval) elsősorban a vizes régiókban, például a vérszérumban találhatók. 1 Ha két nem keverhető folyadék keverékéhez felesleges folyadékot vagy szilárd anyagot adunk, az eloszlik a két fázis között úgy, hogy mindkettő telítetté válik. Ha az anyagot olyan mennyiségben adjuk az egymással nem keverhető oldószerekhez, amely nem elegendő az oldatok telítődéséhez, akkor is eloszlik a két réteg között egy meghatározott koncentrációarányban. Ha C1 és C2 az anyag egyensúlyi koncentrációja az oldószer1 és az oldószer2 oldószerben, akkor az egyensúlyi kifejezés C1/C2 = K. Ez a K a “megoszlási együttható vagy eloszlási együttható vagy eloszlási arány vagy a Nernst-eloszlási törvény egyenlete”. 2 Ha az egyik oldószer gáz, a másik pedig folyadék, akkor meghatározható a gáz/folyadék megoszlási együttható. Például egy általános érzéstelenítő vér/gáz megoszlási együtthatója azt méri, hogy az érzéstelenítő milyen könnyen megy át a gázból a vérbe. 3 Meg lehet határozni a megoszlási együtthatókat akkor is, ha az egyik fázis szilárd, például ha az egyik fázis egy olvadt fém, a másik pedig egy szilárd fém,4 vagy ha mindkét fázis szilárd anyag. 5

Az anyag szilárd anyagban való megoszlása oldatot eredményez. A megoszlási együtthatókat különböző módon lehet kísérletileg mérni (rázólombikban, HPLC-vel stb.) vagy számítással becsülni különböző módszerek (töredék alapú, atom alapú stb.) alapján. A jelen munkához a színtelen, kristályos, szilárd, halvány, kellemes szagú benzoesavat választottuk, mivel oldódik acetonban, benzolban, CCl4-ben, CHCl3-ban, alkoholban, etil-éterben, hexánban, fenilben, folyékony ammóniában, acetátokban stb. Terápiás szempontból a benzoesav segít megelőzni a baktériumok által okozott fertőzéseket. A benzoesav és a szalicilsav helyileg (bőrre) kombinált gyógyszer, amelyet égési sérülések, rovarcsípések, gombás fertőzések vagy ekcéma okozta bőrirritáció és gyulladás kezelésére használnak.

A benzoesav sói élelmiszer tartósítószerként és számos más szerves anyag ipari szintézisének fontos előanyagaként használatosak. A benzoesavnak az élelmiszerekben tartósítószerként való tipikus felhasználási szintje 0,05- 0,1% között van. Az élelmiszereket, amelyekben a benzoesav felhasználható, és a benzoesav alkalmazásának maximális szintjét a nemzetközi élelmiszerjog szabályozza. 6, 7 A 20. század elején nyákoldóként, fájdalomcsillapítóként és fertőtlenítőként használták. 8 Az oktatólaboratóriumokban a bomba-kaloriméter kalibrálásának gyakori standardja. 9 A benzoesavat a jelen vizsgálathoz a különböző pH-jú pufferoldatokban (savas, semleges és bázikus) való oldódása és a szobahőmérsékleten történő megoszlási együttható vizsgálata miatt választottuk. A benzoesav oldhatóságát különböző pH-jú pufferoldatokban titrálási módszerrel vizsgáltuk. A megoszlási együttható vizsgálatához a leggyakoribb két nem keverhető oldószert választottuk ki, úgymint a vizet mint hidrofil oldószert és a benzolt mint hidrofób oldószert. A benzoesav hatóanyagot rázólombik módszerrel osztottuk meg ezen oldószerek között, és sav-bázis titrálási módszerrel elemeztük a hatóanyag koncentrációját mindkét oldószerben.

MATERIALS AND METHODS:

Materials: A benzoesav hatóanyagot a Research lab fine chem. Industries, Mumbai és a különböző pH-jú (4,0, 7,0 és 9,0) pufferoldatokat a Merck specialties Private Ltd., Mumbai biztosította. Minden vegyszer és oldószer analitikai reagens minőségű volt, és a munka során végig frissen készített desztillált vizet használtunk.

Módszerek:

Az oldhatóság meghatározása: A benzoesav (S) oldhatóságát különböző pH-jú pufferoldatokban sav-bázis titrálási módszerrel becsültük szobahőmérsékleten (25 0C). Jelen munkában 100 ml különböző pH-jú (4,0, 7,0 és 9,0) pufferoldatot vettünk különböző főzőpoharakba, és mindegyik főzőpohárba kb. 200 mg benzoesavat adtunk, jól megkevertük üvegpálcával, hogy telített oldatot kapjunk (némi szilárd anyagot oldatlanul kell hagyni). Ezeket az oldatokat szükség esetén melegítettük. Az elkészített oldatokat szobahőmérsékletre hűtöttük, és 5 ml-t ezekből az oldatokból az előzőleg súlyozott száraz kúpos lombikba (W1) vettünk. Az 5 ml-t tartalmazó kúpos lombikokat ismét lemértük (W2), és ezeket az oldatokat (frissen készített) 0,05 N NaOH-oldatokkal titráltuk fenolftalein indikátorral. A végpont rózsaszínű volt, és ezeket a leolvasott értékeket feljegyeztük (V). A benzoesav oldhatóságát g/100 g oldószerben az alábbi képlet szerint határoztuk meg, és az oldhatóságot vaktöltetként használt desztillált vízzel hasonlítottuk össze. A grafikont az oldhatóság g/100 g oldószerben és a különböző pH-jú pufferoldatok között ábrázoltuk. A pH hatását a benzoesav oldhatóságára grafikusan vizsgáltuk.

Ha W1= Az üres kúpos lombik súlya

W2= A kúpos lombik súlya 5 ml oldattal

W3 = Az oldat súlya = (W2 – W1) gramm

W4= Az oldott anyag (benzoesav) súlya = 0.122 x 0,05 x büretta leolvasása (V)

W5 = = Az oldószer súlya = (W3 – W4)

S = A benzoesav oldhatósága g/100 g oldószerben

= Az oldott anyag súlya (W4) × 100

Az oldószer súlya (W5)

A megoszlási együttható meghatározása: A megoszlási együtthatót különböző pH-nál rázólombikban végzett sav-bázis titrálásos módszerrel becsültük. Egy főzőpohárban elkészítettük a benzoesav 10 %-os benzolos oldatát (bb oldat). Négy különböző elválasztótölcsérben készítettük a négy különböző oldatot az alábbiak szerint-

1. 40 ml pufferoldat pH 4,0 + 40 ml bb oldat.
2. 40 ml pufferoldat pH 4,0 + 30 ml bb oldat + 10 ml benzol.
3. 40 ml pufferoldat PH 4,0 + 25 ml bb oldat + 15 ml benzol.
4. 40 ml pufferoldat pH 4,0 + 20 ml bb oldat + 20 ml benzol.

A lombikokat vízfürdős inkubációs rázógépen 24 órán keresztül szobahőmérsékleten (25 0C) rázattuk. Minden oldatot 30 percig állni hagytunk állványon az egyensúly elérése érdekében. Alsó vizes réteget és felső benzolréteget tartalmazott. Az egyes lombikok alsó vizes rétegeit száraz főzőpohárban távolítottuk el úgy, hogy a benzolréteget az elválasztó lombikban tartottuk. Pipettáztunk ki 10 ml vizes réteget egy száraz kúpos lombikba, és fenolftalein indikátorral 0,01 N NaOH ellenében titráltuk. A végpont rózsaszínű volt, és ezt az értéket feljegyeztük. Egy másik száraz Erlenmeyer-lombikba pipettáztunk ki 5 ml benzolréteget, majd 10 ml desztillált vizet adtunk hozzá. Az oldatot 0,1 N NaOH oldattal szemben fenolftalein indikátorral titráltuk. A végpont rózsaszínű volt, és ezt az értéket feljegyeztük. Ugyanezt az eljárást követtük a pH 7,0 és pH 9,0 pufferoldattal és a vakmintaként használt desztillált vízzel. A megoszlási együttható (K) becslését az ilyen rendszerekre a következő képlettel számoltuk ki-

a) A vizes rétegre a benzoesav koncentrációját mol/literben az 1., 2. és 3. egyenlet szerinti normalitás meghatározásával számoltuk ki.

N1V1 = N2V2 ……………….(1)

Hol N1= A vizes réteg normalitása = Naq

Naq = 0.01 V2 / 10 ……(2)

N2= NaOH normalitása a titráláshoz = N org = 0.01 N

Naq = Caq ………………(3)

V1 = A vett vizes réteg térfogata = 10 ml

V2 = Az elfogyasztott NaOH térfogata (büretta leolvasása)

1. A szerves réteghez a benzoesav koncentrációját mol/literben a normalitás meghatározásával a 4., 5. és 6. egyenlet szerint számítjuk.

1. b) N3V3 = N4V4 …………(4)

Hol N3 = A szerves réteg normalitása = Norg

Norg = 0,1 V4 / 5 ………(5)

N4 = A titráláshoz használt NaOH normalitása = 0.1 N

N org = C org …… (6)

V3 = A vett szerves réteg térfogata = 5ml

V4 = Az elfogyasztott NaOH térfogata (büretta leolvasása)

1. c) A benzol-víz rendszer megoszlási együtthatóját a 7. egyenlet segítségével határoztuk meg az alábbiak szerint-

K = Caq / Corg 1/2 …. …..(7)

K = Koncentráció a vizes rétegben (CW)

{Koncentráció a szerves rétegben (CO)}1/2

A grafikont a megoszlási együttható (k) és a különböző pH-jú pufferoldatok között ábrázoltuk. A pH hatását a benzoesav K értékére benzol-víz rendszerben vizsgáltuk.10

Eredmény és értekezés: Az oldódás függ az oldott anyag-oldószer kölcsönhatástól, az oldott anyag oldószerben ionos formába történő disszociációjától, a hőmérséklettől, a nyomástól, a hidrogénkötéstől, a dielektromos állandótól, az anyag polaritásától és nem polaritásától stb. Az 1. táblázat a benzoesav oldhatóságának elemzését mutatja 25 0C-on. Megfigyelték, hogy a benzoesav (S) oldhatósága desztillált vízben szobahőmérsékleten (25 0C) 0,142 + 0,033 g/100 g víznek bizonyult, és a 7,0 pH-jú semleges pufferoldatban volt a legnagyobb.

1. TÁBLÁZAT: Oldhatósági analízisek 25 °C-on

Szám.	Az oldószerek	Az oldhatóság*(S) (g/100 g oldószer) (átlag+SD)
1	Desztillált víz	0.142 + 0,033
2	Benzol-pufferoldat pH 4,0	0,153 + 0,012
3	Benzol-pufferoldat pH 7.0	0,186 + 0,145
4	Benzol-pufferoldat pH 9,0	0,148 + 0,708

* Az eredményt (átlag + SD) (n = 3) 25 0C-on kifejezve

Grafikusan az ábrán. 1. ábra alapján megállapítható, hogy a pH-pufferoldatokban való oldhatóság savas közegben az ionos disszociáció miatt kissé magasabb, mint a bázikus pH-nál.

1. ÁBRA: A pH HATÁSA AZ OLVILITÁSRA

A benzoesav eloszlása a víz és a benzol között vizsgálva azt mutatja, hogy a CW/CO arány nem marad állandó, de a CW/CO1/n arány állandó marad. Ennek oka a benzolrétegben lévő benzoesavmolekulák közötti hidrogénkötés általi két molekula társulás (dimerizáció|) volt, és a vizes rétegben monomer molekulaként maradt. 11 A 2. táblázat a pH hatását mutatja a megoszlási együtthatóra, és elemezték, hogy a benzoesav megoszlási együtthatója benzol-víz rendszerben 0,636, pH 4,0, pH 7,0 és pH 9,0 pufferoldatokban pedig 0,841, 0,624 és 0,841 volt.589, illetve 589.

TÁBLÁZAT: A pH-nak a PARTÍCIÓKÖZÖNNYÖSÉGRE VONATKOZÓ ELEMZÉSE

S no.	oldószerek	megoszlási együttható (K)
1	Benzol-víz rendszer	0.636
2	Benzol-puffer oldat pH 4,0	0.841
3	Benzol-puffer oldat pH 7.0	0.624
4	Benzol-puffer oldat pH9.0	0,589

Grafikusan megfigyelhető volt, hogy a benzoesav megoszlási együtthatója savas pH-n magasabb volt, mint semleges és bázikus közegben (2. ábra).

2. ábra: Összegzés: Arra a következtetésre jutottunk, hogy a benzoesav különböző oldószerekben való szolubilizációjának és megoszlási együtthatójának vizsgálata nagyobb értékkel bír bármely gyógyszerforma formuláció előtti tervezésénél. Az oldott anyag adott oldószerben való disszociációjának vagy asszociációjának tanulmányozása, az oldatból kivont oldott anyag mennyisége, a komplexek képletének meghatározása, a terjeszkedési együttható meghatározása a helyi készítményhez, a vérbe és más testfolyadékokba eloszló hatóanyag mennyisége stb. ezekkel a módszerekkel becsülhető meg.

HÁTTALANULMÁNYOK: A szerző köszönetet mond a Siddhant College of Pharmacy, Sudumbare, Pune gyógyszerészeti tanszékének és könyvtárának a segítségért és az értékes adatokért.

1. Shargel L, Susanna W és Yu AB: Chapter 10: Physiological Drug Distribution and Protein Binding. Alkalmazott biofarmácia & Farmakokinetika.: McGraw-Hill Medical, New York, Edition 6, Vol, II, 2012: 211.
2. Martin A, Swarbrick J és Cammaratu A: Physical pharmacy. verghese publishing house, Bombay, Edition 3, 1991: 303-309.
3. Golan DE, Tashjian AH, Armstrong EJ és Armstrong AW: Chapter 15: General Anesthetic Pharmacology. A farmakológia alapjai: A gyógyszeres terápia patofiziológiai alapja. Secondary, Pa.: Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia, 2. kiadás, 2008: 243.
4. Stallman R és Ngan A: Chapter 3: Solidification. Modern fizikai kohászat. Secondary, Elsevier/Butterworth-Heinemann, Amszterdam, 8. kiadás, 2014: 93-120.
5. Machlin ES: Chapter 3: Free Energy and Phase Diagrams. Bevezetés a termodinamika és a kinetika anyagtudomány szempontjából releváns aspektusaiba. Másodlagos, Elsevier, Amszterdam, 3. kiadás, 2007: 98.
6. GSFA Online Food Additive Group Részletek: Benzoátok. 2006.
7. Az Európai Parlament és a Tanács 1995. február 20-i 95/2/EK irányelve a színezékeken és édesítőszereken kívüli egyéb élelmiszer-adalékanyagokról (A konzolgenerációk nem tartalmazzák a legutóbbi jogszabályi változásokat)
8. Lillard, Benjamin: Practical druggist and pharmaceutical review of reviews. 1919.
9. Kísérlet 2: Bombakalorimetria alkalmazása a benzol rezonanciaenergiájának meghatározására.
10. Hadkar U.B: A Handbook of Practical Physical Pharmacy and Practical Pharmaceutics, Nirali prakashan, Pune, 7. kiadás, 2012: 82-87.
11. Hadkar U.B: Physical Pharmacy, Nirali prakashan, Pune, Edition 8, 2007: 252-254.

    How to cite this article:

    Chaurasia G: Effect of acidic, neutral and basic pH on solubility and partition-coefficient of benzoic acid between water-benzene system. Int J Pharm Sci Res 2017; 8(6): 2637-40.doi: 10.13040/IJPSR.0975-8232.8(6).2637-40.

    All © 2013 are reserved by International Journal of Pharmaceutical Sciences and Research. This Journal licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Unported License.