Artikelinformation

Artikelinformation

Effekten av sura, neutrala och basiska pH-värden på lösligheten och partikelkoefficienten för bensoesyra mellan vatten och bensen

HTML Fulltext

Effekten av sura, neutrala och basiska pH-värden på lösligheten och partikelkoefficienten för bensoesyra mellan vatten och bensen HTML Fulltext

Effekten av sura, neutrala och basiska pH-värden på lösligheten och partikelkoefficienten för bensoesyra mellan vatten och bensen HTML Fulltext

Effekten av sura, neutrala och basiska pH-värden på lösningen av bensoesyra mellan vatten och bensen, NEUTRALT OCH BASISKT pH PÅ LÖSLIGHETEN OCH PARTITIONSKOEFFICIENTEN FÖR BENZOIC ACID MELLAN VATTEN-BENZEN-SYSTEM

Gita Chaurasia

Avdelningen för farmaci, Siddhant College of Pharmacy, Sudumbare, Pune – 412109 Maharashtra, Indien.

ABSTRAKT: Solubilisering beror på växelverkan mellan lösningsmedel och lösningsmedel, dissociation av lösningsmedel i lösningsmedel till jonisk form, temperatur, tryck, vätebindning, dielektrisk konstant, ämnets polaritet och opolaritet, pH-värde osv. Fördelningskoefficienten bestämdes i två icke blandbara lösningsmedel i ett vattenhaltigt och ett organiskt skikt. Bensoesyra valdes ut för denna studie på grund av dess löslighet i olika pH-buffertlösningar (sura, neutrala och basiska) och för undersökning av fördelningskoefficienten vid rumstemperatur. Lösligheten av bensoesyra i olika pH-buffertlösningar analyserades med hjälp av titreringsmetoden. De vanligaste två icke blandbara lösningsmedlen såsom vatten som hydrofilt lösningsmedel och bensen som hydrofobt lösningsmedel valdes ut för undersökning av fördelningskoefficienten. Läkemedlet bensoesyra fördelades mellan dessa lösningsmedel med hjälp av shake-flask-metoden och koncentrationen av läkemedlet i båda lösningsmedlen analyserades med hjälp av syra-bas-titreringsmetoden. Löslighet och fördelning av bensoesyra mellan bensenbuffertlösning med pH 4,0, 7,0, 9,0 och destillerat vatten har bestämts. Det observerades att bensoesyran förblir odelad monomer molekylär form i vattenskiktet och som dimer associerad form i det organiska skiktet. Lösligheten av bensoesyra i destillerat vatten visade sig vara 0,142 + 0,033 g/100 g vatten och vid de olika pH-värdena 4,0, 7,0 och 9,0 var den 0,153+0,01, 0,148+0,708 och 0,186+0,145 respektive. Grafiskt observerades att lösligheten i pH-buffertlösningar i surt medium var något högre än i basiskt pH. Fördelningskoefficienten för bensoesyra i systemet bensen-vatten visade sig vara 0,636 och i buffertlösningar med pH 4,0, pH 7,0 och pH 9,0 var den 0,841, 0,624 respektive 0,589. Grafiskt observerades att fördelningskoefficienten för bensoesyra i surt pH var högre än i neutralt och basiskt medium.

Nyckelord:

Löslighet, fördelningskoefficient, pH-effekt, faktorer som påverkar lösligheten, Nernst-fördelningskoefficient

INLEDNING: Kvantitativt definieras löslighet som koncentrationen av lösta substanser i en mättad lösning vid en viss temperatur, och kvalitativt kan den definieras som den spontana interaktionen mellan två eller flera ämnen för att bilda en homogen molekylär dispersion. Den uttrycks som det antal milliliter lösningsmedel i vilket ett gram lösningsmedel löses upp. Inom den kemiska och farmaceutiska vetenskapen.

Partitionskoefficienter är användbara för att uppskatta fördelningen av läkemedel i kroppen. Hydrofoba läkemedel med höga oktanol/vattenfördelningskoefficienter distribueras huvudsakligen till hydrofoba områden såsom lipiddubbelskikt i celler och blod. Omvänt återfinns hydrofila läkemedel (låga oktanol/vattenfördelningskoefficienter) främst i vattenhaltiga områden, t.ex. blodserum. 1 Om ett överskott av vätska eller fast ämne tillsätts till en blandning av två icke blandbara vätskor kommer det att fördela sig mellan de två faserna så att båda blir mättade. Om ämnet tillsätts till de icke blandbara lösningsmedlen i en mängd som är otillräcklig för att mätta lösningarna kommer det ändå att fördelas mellan de två skikten i ett bestämt koncentrationsförhållande. Om C1 och C2 är jämviktskoncentrationen av ämnet i lösningsmedel 1 och lösningsmedel 2 blir jämviktsuttrycket C1/C2 = K. Detta K är känt som ”fördelningskoefficienten eller fördelningskoefficienten eller fördelningsförhållandet eller Nernsts fördelningslagsekvation”. 2 Om ett av lösningsmedlen är en gas och det andra en vätska kan en fördelningskoefficient för gas/vätska bestämmas. Till exempel mäter blod/gasfördelningskoefficienten för ett allmänt bedövningsmedel hur lätt bedövningsmedlet passerar från gas till blod. 3 Fördelningskoefficienter kan också fastställas när en av faserna är fast, t.ex. när en fas är en smält metall och den andra en fast metall, 4 eller när båda faserna är fasta ämnen. 5

Partitionen av ett ämne i ett fast ämne resulterar i en lösning. Fördelningskoefficienter kan mätas experimentellt på olika sätt (genom shake-flask, HPLC etc.) eller uppskattas genom beräkning baserad på olika metoder (fragmentbaserad, atombaserad etc.). Färglös kristallin fast bensoesyra med svag behaglig lukt har valts ut för detta arbete på grund av dess löslighet i aceton, bensen, CCl4, CHCl3, alkohol, etyleter, hexan, fenyl, flytande ammoniak, acetater osv. Terapeutiskt sett bidrar bensoesyra till att förebygga infektioner orsakade av bakterier. Bensoesyra och salicylsyra topikalt (för huden) är ett kombinationsläkemedel som används för att behandla hudirritation och inflammation orsakad av brännskador, insektsbett, svampinfektioner eller eksem.

Salter av bensoesyra används som livsmedelskonserveringsmedel och som en viktig prekursor för den industriella syntesen av många andra organiska ämnen. Typiska användningsnivåer för bensoesyra som konserveringsmedel i livsmedel är mellan 0,05- 0,1 %. Livsmedel i vilka bensoesyra får användas och maximala nivåer för dess användning regleras av internationell livsmedelslagstiftning. 6, 7 Den användes som slemlösande, smärtstillande och antiseptisk i början av 1900-talet. 8 I undervisningslaboratorier är det en vanlig standard för kalibrering av en bombkalorimeter. 9 Bensoesyra valdes ut för den aktuella studien på grund av dess solubilisering i olika pH-buffertlösningar (sura, neutrala och basiska) och för undersökning av fördelningskoefficienten vid rumstemperatur. Lösligheten av bensoesyra i olika pH-buffertlösningar analyserades med hjälp av titreringsmetoden. De vanligaste två icke blandbara lösningsmedlen såsom vatten som hydrofilt lösningsmedel och bensen som hydrofobt lösningsmedel valdes ut för undersökning av fördelningskoefficienten. Läkemedlet bensoesyra fördelades mellan dessa lösningsmedel med hjälp av shake-flask-metoden och koncentrationen av läkemedlet i de båda lösningsmedlen analyserades med hjälp av syra-bastitreringsmetoden.

MATERIAL OCH METODER:

Material: Läkemedlet bensoesyra tillhandahålls av Research lab fine chem. Industries, Mumbai och buffertlösningar med olika pH (4,0, 7,0 och 9,0) tillhandahölls av Merck specialties Private Ltd., Mumbai. Alla kemikalier och lösningsmedel användes av analytisk reagenskvalitet och färskt destillerat vatten användes under hela arbetet.

Metoder:

Bestämning av löslighet: Löslighet av bensoesyra (S) i buffertlösning med olika pH uppskattades med hjälp av syra-bastitreringsmetoden vid rumstemperatur (25 0C). I detta arbete togs 100 ml buffertlösning med olika pH-värden (4,0, 7,0 och 9,0) i olika bägare och i varje bägare tillsattes ca 200 mg bensoesyra, som rördes om väl med en glasstav för att producera mättade lösningar (en del fasta ämnen måste lämnas olösta). Dessa lösningar värmdes vid behov. De beredda lösningarna kyldes ned till rumstemperatur och 5 ml av dessa lösningar togs upp i en konisk kolv (W1). Koniska kolvar med 5 ml vägdes på nytt (W2) och dessa lösningar titrerades mot 0,05 N NaOH-lösningar (nyberedda) med fenolftalein som indikator. Slutpunkten var rosa färg och dessa avläsningar noterades (V). Lösligheten av bensoesyra i g/100 g lösningsmedel bestämdes med hjälp av formeln enligt nedan och jämfördes med destillerat vatten som blanko. Grafen ritades ut mellan lösligheten i g/100 g lösningsmedel och buffertlösningar med olika pH-värden. Effekten av pH på lösligheten av bensoesyra studerades grafiskt.

Om W1= vikten av den tomma koniska kolven

W2= vikten av den koniska kolven med 5 ml lösning

W3 = Lösningens vikt = (W2 – W1) gram

W4= Lösningsmedlets vikt (bensoesyra) = 0.122 x 0,05 x burettens avläsning (V)

W5 = = Lösningsmedlets vikt = (W3 – W4)

S = Löslighet för bensoesyra i g/100 g lösningsmedel

= Lösningsmedlets vikt (W4) ×100

Lösningsmedlets vikt (W5)

Bestämning av fördelningskoefficienten: Fördelningskoefficienten vid olika pH uppskattades med hjälp av syra-bastitreringsmetoden i shake-flask. En 10-procentig lösning av bensoesyra i bensen (bb-lösning) framställdes i en bägare. I fyra olika separeringstrattar framställdes de fyra olika lösningarna enligt följande:

1. 40 ml buffertlösning pH 4,0 + 40 ml bb-lösning.
2. 40 ml buffertlösning pH 4,0 + 30 ml bb-lösning + 10 ml bensen.
3. 40 ml buffertlösning pH 4,0 + 25 ml bb-lösning + 15 ml bensen.
4. 40 ml buffertlösning pH 4,0 + 20 ml bb-lösning + 20 ml bensen.

Dessa kolvar skakades på en inkubator med vattenbad i 24 timmar i rumstemperatur (25 0C). Alla lösningar fick stå i 30 minuter på ett stativ för att uppnå jämvikt. Den innehöll det nedre vattenskiktet och det övre bensenskiktet. De nedre vattenskikten i varje kolv avlägsnades i en torr bägare genom att behålla bensenskiktet i en separatorkolv. 10 ml av vattenskiktet pipetterades till en torr konisk kolv och titrerades mot 0,01 N NaOH med fenolftalein som indikator. Slutpunkten var rosa färg och denna avläsning noterades. I en annan torr konisk kolv pipetterades 5 ml av bensenskiktet och 10 ml destillerat vatten tillsattes. Lösningen titrerades mot 0,1 N NaOH-lösning med fenolftalein som indikator. Slutpunkten var rosa färg och denna avläsning noterades. Samma förfarande följdes med buffertlösning med pH 7,0 och pH 9,0 och med destillerat vatten som blankprov. Fördelningskoefficienten (K) beräknades för sådana system med följande formel:

a) För vattenskiktet beräknas koncentrationen av bensoesyra i mol/liter genom normalitetsbestämning enligt ekv. 1, 2 och 3:

N1V1 = N2V2 ……………….(1)

Varvid N1= normalitet för vattenskiktet = Naq

Naq = 0.01 V2 / 10 ……(2)

N2= NaOH:s normalitet för titrering = N org = 0.01 N

Naq = Caq ………………(3)

V1 = Volym av vattenskiktet = 10 ml

V2 = Volym av NaOH som förbrukats (avläsning av buretten)

1. För det organiska skiktet beräknas koncentrationen av bensoesyra i mol/liter med hjälp av normalitetsbestämningen enligt ekv. 4, 5 och 6.

1. b) N3V3 = N4V4 …………(4)

Varvid N3 = normalitet för det organiska lagret = Norg

Norg = 0,1 V4 / 5 ………(5)

N4 = normalitet för NaOH vid titrering = 0.1 N

N org = C org …… (6)

V3 = Volym av det organiska skiktet som tagits = 5 ml

V4 = Volym av NaOH som förbrukats (avläsning av buretten)

1. c) Fördelningskoefficienten för bensen-vatten-systemet bestämdes med hjälp av ekvation 7 enligt följande-

K = Caq / Corg 1/2 …..(7)

K = Koncentration i vattenskiktet (CW)

{Koncentration i det organiska skiktet (CO)}1/2

Grafen ritades ut mellan fördelningskoefficienten (k) och buffertlösningar med olika pH. Effekten av pH på bensoesyrans K studerades i systemet bensen-vatten.10

RESULTAT OCH DIKUSSION: Solubilisering beror på växelverkan mellan lösningsmedel och lösningsmedium, dissociation av lösningsmedlet i lösningsmedlet till jonisk form, temperatur, tryck, vätebindning, dielektrisk konstant, ämnets polaritet och opolaritet osv. Tabell 1 visar analyser av lösligheten hos bensoesyra vid 25 °C. Det konstaterades att lösligheten av bensoesyra (S) i destillerat vatten var 0,142 + 0,033 g/100 g vatten vid rumstemperatur (25 0C) och att den var högst i buffertlösning med neutralt pH 7,0.

TABELL 1: Analyser av löslighet vid 25 °C

Nr.	Lösningsmedel	Löslighet*(S) (g/100 g lösningsmedel) (medelvärde+SD)
1	Destillerat vatten	0.142 + 0,033
2	Bensenbuffertlösning pH 4,0	0,153 + 0,012
3	Bensenbuffertlösning pH 7.0	0,186 + 0,145
4	Bensenbuffertlösning pH 9.0	0,148 + 0,708

* Resultat uttryckt som (medelvärde + SD) (n = 3) vid 25 0C

Grafiskt i fig. 1 drogs slutsatsen att lösligheten i pH-buffertlösningar i surt medium var något högre än basiskt pH på grund av jonisk dissociation.

FIG.1: pH:s inverkan på lösligheten

Den studerade fördelningen av bensoesyra mellan vatten och bensen visar att förhållandet CW/CO inte förblir konstant, men att förhållandet CW/CO1/n förblir konstant. Detta berodde på att två molekylära föreningar (dimerisering|) genom vätebindning mellan bensoesyremolekylerna i bensenlagret och förblir som monomermolekyl i vattenlagret. 11 Tabell 2 visar effekten av pH på fördelningskoefficienten och det analyserades att fördelningskoefficienten för bensoesyra i systemet bensen-vatten var 0,636 och i buffertlösningar med pH 4,0, pH 7,0 och pH 9,0 var 0,841, 0,624 och 0,624.589 respektive.

TABELL 2: ANALYSER AV pH PÅ PARTITIONSKOEFFICIENT

S nr.	Lösningsmedel	Partitionskoefficient (K)
1	Bensen-vattensystem	0.636
2	Bensen-buffertlösning pH 4,0	0.841
3	Bensenbuffertlösning pH 7.0	0.624
4	Bensenbuffertlösning pH9.0	0,589

Grafiskt observerades att fördelningskoefficienten för bensoesyra i surt pH var högre än i neutralt och basiskt medium (fig. 2).

FIG. 2: EFFEKT AV pH PÅ FÖRDELNINGSKOFFICIENTEN

KONKLUSION: Slutsatsen är att studiet av lösliggörandet och fördelningskoefficienten för bensoesyra i olika lösningsmedel har ett större värde vid utformningen av en doseringsform före formuleringen. Undersökningen av lösningsmedlets dissociation eller förening i ett visst lösningsmedel, mängden lösningsmedel som extraheras från lösningen, bestämning av formeln för komplex, bestämning av spridningskoefficienten för topiska preparat, mängden läkemedel som distribueras i blodet och andra kroppsvätskor etc. uppskattas med dessa metoder.

NEDANINGAR: Författaren tackar läkemedelsavdelningen och biblioteket vid Siddhant College of Pharmacy, Sudumbare, Pune för hjälp och värdefulla data.

1. Shargel L, Susanna W och Yu AB: Chapter 10: Physiological Drug Distribution and Protein Binding. Tillämpad biofarmaceutik & Farmakokinetik..: McGraw-Hill Medical, New York, Edition 6, Vol, II, 2012: 211.
2. Martin A, Swarbrick J and Cammaratu A: Physical pharmacy. verghese publishing house, Bombay, Edition 3, 1991: 303-309.
3. Golan DE, Tashjian AH, Armstrong EJ and Armstrong AW: Chapter 15: General Anesthetic Pharmacology. Principer för farmakologi: The Pathophysiologic Basis of Drug Therapy. Secondary, Pa.: Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia, Edition 2, 2008: 243.
4. Stallman R and Ngan A: Chapter 3: Solidification. Modern Physical Metallurgy. Secondary, Elsevier/Butterworth-Heinemann, Amsterdam, Edition 8, 2014: 93-120.
5. Machlin ES: Kapitel 3: Fri energi och fasdiagram. An Introduction to Aspects of Thermodynamics and Kinetics Relevant to Materials Science. Secondary, Elsevier, Amsterdam, utgåva 3, 2007: 98.
6. GSFA Online Food Additive Group Details: Benzoater. 2006.
7. Europaparlamentets och rådets direktiv nr 95/2/EG av den 20 februari 1995 om andra livsmedelstillsatser än färgämnen och sötningsmedel (Konsolversioner innehåller inte de senaste lagändringarna)
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, Edition 7, 2012:
11. Hadkar U.B: Physical Pharmacy, Nirali prakashan, Pune, Edition 8, 2007: 252-254.

    Hur man citerar denna artikel:

    Chaurasia G: Effekten av surt, neutralt och basiskt pH på löslighet och fördelningskoefficient av bensoesyra mellan vatten-benzen system. Int J Pharm Sci Res 2017; 8(6): 2637-40.doi: 10.13040/IJPSR.0975-8232.8(6).2637-40.

    Alla © 2013 är reserverade av International Journal of Pharmaceutical Sciences and Research. Denna tidskrift är licensierad under en Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Unported License.