Artikkelin tiedot

Artikkelin tiedot

HAPPOISEN, NEUTRAALIN JA PERUSPH:n VAIKUTUS BENTSOHAPPOISEN HAPPOISEN LIUKOISUUTEEN JA JAKAUTUMISEN KERRANNAISTUMISEN JÄRJESTELMÄÄN VESI-BENSIINIJÄRJESTELMÄSSÄ

HTML kokoteksti

HAPPOISEN, NEUTRAL AND BASIC pH ON SOLUBILITY AND PARTITION-COEFFICIENT OF BENZOIC ACID BETWEEN WATER-BENZENE SYSTEM

Gita Chaurasia

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

ABSTRACT: Liukeneminen riippuu liuottimen ja liuottimen vuorovaikutuksesta, liuenneen aineen dissosioitumisesta liuottimessa ioniseen muotoon, lämpötilasta, paineesta, vetysidoksesta, dielektrisestä vakiosta, aineen poolisuudesta ja epäpolaarisuudesta, pH:sta jne. Jakautumiskerroin määritettiin kahdessa keskenään sekoittumattomassa liuottimessa vesi- ja orgaanisessa kerroksessa. Bentsoehappo valittiin tähän tutkimukseen sen liukenemisen vuoksi eri pH-puskuriliuoksiin (happamiin, neutraaleihin ja emäksisiin) ja jakautumiskertoimen tutkimiseksi huoneenlämmössä. Bentsoehapon liukoisuus eri pH-puskuriliuoksiin analysoitiin titrausmenetelmällä. Jakautumiskertoimen tutkimiseen valittiin kaksi yleisintä sekoittumatonta liuotinta, kuten vesi hydrofiilisenä liuottimena ja bentseeni hydrofobisena liuottimena. Lääkeaine bentsoehappo jakautui näiden liuottimien välillä ravistelupullomenetelmällä, ja lääkeaineen pitoisuus molemmissa liuottimissa analysoitiin happo-emäs-titrausmenetelmällä. Bentsoehapon liukoisuus ja jakautuminen bentseenipuskuriliuoksen (pH 4,0, 7,0, 9,0) ja tislatun veden välillä määritettiin. Havaittiin, että bentsoehappo pysyy vesikerroksessa dissosioitumattomassa monomeerimolekyylimuodossa ja orgaanisessa kerroksessa dimeeriin assosioituneessa muodossa. Bentsoehapon liukoisuuden tislattuun veteen todettiin olevan 0,142 + 0,033 g/100 g vettä ja eri pH-arvoilla 4,0, 7,0 ja 9,0 vastaavasti 0,153 + 0,01, 0,148 + 0,708 ja 0,186 + 0,145. Bentsoehapon liukoisuus tislattuun veteen oli 0,142 + 0,033 g/100 g vettä. Graafisesti havaittiin, että liukoisuus pH-puskuriliuoksiin happamassa väliaineessa oli hieman suurempi kuin emäksisessä pH:ssa. Bentsoehapon jakaantumiskerroin bentseeni-vesi-systeemissä oli 0,636 ja puskuriliuoksissa pH 4,0, pH 7,0 ja pH 9,0 vastaavasti 0,841, 0,624 ja 0,589. Graafisesti havaittiin, että bentsoehapon jakautumiskerroin happamassa pH:ssa oli suurempi kuin neutraalissa ja emäksisessä väliaineessa.

Avainsanat:

Liukoisuus, jakaantumiskerroin, pH:n vaikutus, liukoisuuteen vaikuttavat tekijät, Nernstin jakaantumiskerroin

TIIVISTELMÄ: Kvantitatiivisesti liukoisuus määritellään liuenneen aineen pitoisuutena kyllästetyssä liuoksessa tietyssä lämpötilassa ja kvalitatiivisesti se voidaan määritellä kahden tai useamman aineen spontaaniksi vuorovaikutukseksi, jonka avulla muodostuu tasalaatuinen molekyylinen dispersio. Se ilmaistaan millilitroina liuottimia, joihin yksi gramma liuennutta ainetta liukenee. Kemiallisissa ja farmaseuttisissa tieteissä.

Jakaantumiskertoimet ovat hyödyllisiä arvioitaessa lääkkeiden jakautumista elimistössä. Hydrofobiset lääkeaineet, joilla on korkea oktanoli/vesi -jakautumiskerroin, jakautuvat pääasiassa hydrofobisille alueille, kuten solujen ja veren lipidikaksoiskerroksiin. Sitä vastoin hydrofiiliset lääkeaineet (alhainen oktanoli/vesi -jakautumiskerroin) esiintyvät pääasiassa vesipitoisilla alueilla, kuten veren seerumissa. 1 Jos kahden keskenään sekoittumattoman nesteen seokseen lisätään ylimääräistä nestettä tai kiinteää ainetta, se jakautuu näiden kahden faasin välille niin, että kumpikin faasi kyllästyy. Jos ainetta lisätään sekoittumattomiin liuottimiin määrä, joka ei riitä kyllästämään liuoksia, se jakautuu silti kahden kerroksen välille tietyssä pitoisuussuhteessa. Jos C1 ja C2 ovat aineen tasapainokonsentraatiot liuottimessa1 ja liuottimessa2, tasapainolausekkeeksi tulee C1/C2 = K. Tämä K tunnetaan nimellä ”jakautumiskerroin tai jakaantumiskerroin tai jakaantumissuhde tai Nernstin jakaantumislain yhtälö”. 2 Jos toinen liuottimista on kaasu ja toinen neste, voidaan määrittää kaasu/neste-jakautumiskerroin. Esimerkiksi yleisanesteetin veri/kaasu -jakautumiskerroin mittaa, kuinka helposti anesteetti siirtyy kaasusta vereen. 3 Jakautumiskertoimet voidaan määrittää myös silloin, kun toinen faaseista on kiinteä, esimerkiksi kun toinen faasi on sula metalli ja toinen kiinteä metalli, 4 tai kun molemmat faasit ovat kiinteitä aineita. 5

Aineen jakautuminen kiinteään aineeseen johtaa liuokseen. Jakaantumiskertoimet voidaan mitata kokeellisesti eri tavoin (ravistelupullolla, HPLC:llä jne.) tai arvioida laskennan avulla, joka perustuu erilaisiin menetelmiin (fragmenttipohjaisiin, atomipohjaisiin jne.). Väritön kiteinen kiinteä bentsoehappo, jolla on heikko miellyttävä haju, on valittu tähän työhön, koska se liukenee asetoniin, bentseeniin, CCl4:ään, CHCl3:een, alkoholiin, etyylieetteriin, heksaaniin, fenyyleihin, nestemäiseen ammoniakkiin, asetaatteihin jne. Terapeuttisesti bentsoehappo auttaa ehkäisemään bakteerien aiheuttamia infektioita. Bentsoehappo ja salisyylihappo paikallisesti (iholle) on yhdistelmälääke, jota käytetään palovammojen, hyönteisten puremien, sieni-infektioiden tai ekseeman aiheuttaman ihoärsytyksen ja -tulehduksen hoitoon.

Bentsoehapon suoloja käytetään elintarvikkeiden säilöntäaineina ja monien muiden orgaanisten aineiden teollisen synteesin tärkeänä lähtöaineena. Bentsoehapon tyypilliset käyttömäärät säilöntäaineena elintarvikkeissa ovat 0,05-0,1 %. Elintarvikkeita, joissa bentsoehappoa voidaan käyttää, ja sen käytön enimmäismääriä säännellään kansainvälisellä elintarvikelainsäädännöllä. 6, 7 Sitä käytettiin yskänlääkkeenä, kipulääkkeenä ja antiseptisenä aineena 1900-luvun alussa. 8 Opetuslaboratorioissa se on yleinen standardi pommikalorimetrin kalibroinnissa. 9 Bentsoehappo valittiin tähän tutkimukseen sen liukenemisen vuoksi eri pH-puskuriliuoksiin (happamiin, neutraaleihin ja emäksisiin) ja jakautumiskertoimen tutkimiseksi huoneenlämmössä. Bentsoehapon liukoisuus eri pH-puskuriliuoksiin analysoitiin titrausmenetelmällä. Jakautumiskertoimen tutkimiseen valittiin kaksi yleisintä sekoittumatonta liuotinta, kuten vesi hydrofiilisenä liuottimena ja bentseeni hydrofobisena liuottimena. Lääkeaine bentsoehappo jakautui näiden liuottimien välillä ravistelupullomenetelmällä ja analysoitiin lääkeaineen pitoisuus molemmissa liuottimissa happo-emäs-titrausmenetelmällä.

MATERIAALIT JA MENETELMÄT:

Materiaalit: Lääkeaine bentsoehappo, jonka toimitti Research lab fine chem. Industries, Mumbai, ja puskuriliuokset eri pH-arvoilla (4,0, 7,0 ja 9,0) toimitti Merck specialties Private Ltd., Mumbai. Kaikki kemikaalit ja liuottimet olivat analyyttistä reagenssilaatua, ja koko työssä käytettiin tuoretta tislattua vettä.

Menetelmät:

Liukoisuuden määrittäminen: Bentsoehapon (S) liukoisuus eri pH:n puskuriliuokseen arvioitiin happo-emäs-titrausmenetelmällä huoneenlämmössä (25 0C). Tässä työssä otettiin 100 ml puskuriliuosta eri pH-arvoilla (4,0, 7,0 ja 9,0) eri dekantterilaseihin, ja kuhunkin dekantterilaseihin lisättiin noin 200 mg bentsoehappoa, jota sekoitettiin hyvin lasisauvalla, jotta saatiin tyydyttyneitä liuoksia (jonkin verran kiinteää ainetta on jätettävä liukenematta). Näitä liuoksia lämmitettiin tarvittaessa. Valmistetut liuokset jäähdytettiin huoneenlämpötilaan ja 5 ml näitä liuoksia otettiin aiemmin painettuun kuivaan kartiopulloon (W1). 5 ml:n erlenmeyerpullot punnittiin uudelleen (W2) ja nämä liuokset titrattiin 0,05 N NaOH-liuoksella (vastavalmistettu) käyttäen fenolftaleiinia indikaattorina. Loppupiste oli vaaleanpunainen, ja nämä lukemat kirjattiin ylös (V). Bentsoehapon liukoisuus g/100 g liuotinta määritettiin jäljempänä kuvatulla kaavalla ja liukoisuutta verrattiin tislattuun veteen nollanäytteenä. Kuvaaja piirrettiin liukoisuuden (g/100 g liuotinta) ja eri pH:n puskuriliuosten välillä. pH:n vaikutusta bentsoehapon liukoisuuteen tutkittiin graafisesti.

Jos W1= Tyhjän kartiopullon paino

W2= Kartiopullon paino, jossa on 5 ml liuosta

W3 = Liuoksen paino = (W2 – W1) grammaa

W4= Liuenneen aineen (bentsoehappo) paino = 0.122 x 0,05 x buretin lukema (V)

W5 = = Liuottimen paino = (W3 – W4)

S = Bentsoehapon liukoisuus g/100 g liuotinta

= Liuenneen aineen paino (W4) × 100

Liuottimen paino (W5)

Jakaantumiskertoimen määrittäminen: Jakautumiskerroin eri pH-arvoilla arvioitiin ravistelupullossa happo-emäs-titrausmenetelmällä. 10-prosenttinen bentsoehappoliuos bentseeniin (bb-liuos) valmistettiin dekantterilasiin. Neljään eri erotussuppiloon valmistettiin neljä erilaista liuosta seuraavasti-

1. 40 ml puskuriliuosta pH 4,0 + 40 ml bb-liuosta.
2. 40 ml puskuriliuosta pH 4,0 + 30 ml bb-liuosta + 10 ml bentseeniä.
3. 40 ml puskuriliuosta pH 4,0 + 25 ml bb-liuosta + 15 ml bentseeniä.
4. 40 ml puskuriliuosta pH 4,0 + 20 ml bb-liuosta + 20 ml bentseeniä.

Nämä pulloja ravisteltiin vesialtaassa inkubaattorin ravistimella 24 tuntia huoneenlämpötilassa (25 0C). Kaikkien liuosten annettiin seistä 30 minuuttia telineellä tasapainon saavuttamiseksi. Se sisälsi alemman vesikerroksen ja ylemmän bentseenikerroksen. Kunkin pullon alemmat vesikerrokset poistettiin kuivaan dekantterilasiin pitämällä bentseenikerros erotuspullossa. Pipetoitiin 10 ml vesikerrosta kuivaan kartiopulloon ja titrattiin 0,01 N NaOH:lla käyttäen fenolftaleiinia indikaattorina. Loppupiste oli vaaleanpunainen, ja tämä lukema kirjattiin ylös. Toiseen kuivaan kartiopulloon pipetoitiin 5 ml bentseenikerrosta ja lisättiin 10 ml tislattua vettä. Liuos titrattiin 0,1 N NaOH-liuoksella käyttäen fenoliftaleiinia indikaattorina. Loppupiste oli vaaleanpunainen, ja tämä lukema kirjattiin ylös. Samaa menettelyä noudatettiin puskuriliuoksilla pH 7,0 ja pH 9,0 sekä tislatulla vedellä nollanäytteenä. Jakautumiskertoimen (K) arviointi laskettiin tällaiselle systeemille kaavalla seuraavasti-

a) Vesikerroksen osalta bentsoehapon pitoisuus mooleina litrassa lasketaan normaalisuuden määrityksen avulla yhtälöiden 1, 2 ja 3 mukaisesti.

N1V1 = N2V2 ……………….(1)

Jossa N1= vesikerroksen normaalisuus = Naq

Naq = 0.01 V2 / 10 ……(2)

N2= NaOH:n normaalisuus titrausta varten = N org = 0.01 N

Naq = Caq ………………(3)

V1 = Otetun vesikerroksen tilavuus = 10 ml

V2 = Kulutetun NaOH:n tilavuus (buretin lukema)

1. Organiselle kerrokselle bentsoehapon konsentraatio mooleina litraa kohti lasketaan normaalisuusmäärityksen avulla yhtälöiden 4, 5 ja 6 mukaisesti.

1. b) N3V3 = N4V4 …………(4)

Jossa N3 = Orgaanisen kerroksen normaalisuus = Norg

Norg = 0,1 V4 / 5 ………(5)

N4 = NaOH:n normaalisuus titrausta varten = 0,1.1 N

N org = C org …… (6)

V3 = Otetun orgaanisen kerroksen tilavuus = 5ml

V4 = Kulutetun NaOH:n tilavuus (buretin lukema)

1. c) Bentseeni-vesi systeemin jakautumiskerroin määritettiin yhtälöllä 7 seuraavasti-

K = Caq / Corg 1/2 …. …..(7)

K = Pitoisuus vesikerroksessa (CW)

{Pitoisuus orgaanisessa kerroksessa (CO)}1/2

Jakaantumiskertoimen (k) ja eri pH:n puskuriliuosten välille piirrettiin kuvaaja. pH:n vaikutusta bentsoehapon K:hon tutkittiin bentseeni-vesi-systeemissä.10

TULOKSET JA JOHTOPÄÄTÖKSET: Liukeneminen riippuu liuottimen ja liuottimen vuorovaikutuksesta, liuenneen aineen dissosioitumisesta liuottimessa ioniseen muotoon, lämpötilasta, paineesta, vetysidoksesta, dielektrisyysvakiosta, aineen polaarisuudesta ja epäpolaarisuudesta jne. Taulukossa 1 esitetään bentsoehapon liukoisuusanalyysit 25 0C:ssa. Bentsoehapon (S) liukoisuuden tislattuun veteen havaittiin olevan 0,142 + 0,033 g/100 g vettä huoneenlämmössä (25 0C), ja se oli suurin neutraalissa pH-puskuriliuoksessa, jonka pH oli 7,0.

TAULUKKO 1: LIUKOISUUDEN ANALYYSIT 25 °C:ssa

Nro.	Liuottimet	Liukoisuus*(S) (g/100 g liuotinta) (keskiarvo+SD) (keskiarvo+SD)
1	Tislattu vesi	0.142 + 0.033
2	Bentseenipuskuriliuos pH 4.0	0.153 + 0.012
3	Bentseenipuskuriliuos pH 7.0	0.186 + 0.145
4	Bentseenipuskuriliuos pH 9.0	0.148 + 0.708

* Tulos ilmaistuna (keskiarvo + SD) (n = 3) 25 0C:ssä

Kuvassa kuvassa on esitetty kuvaaja. 1 todettiin, että liukoisuus pH-puskuriliuoksiin happamassa väliaineessa oli hieman suurempi kuin emäksisessä pH:ssa ionidissosiaation vuoksi.

KUVIO 1.: pH:n vaikutus liukoisuuteen

Bentsoehapon jakautuminen veden ja bentseenin välillä tutkittaessa osoittaa, että suhde CW/CO ei pysy vakiona, mutta suhde CW/CO1/n pysyy vakiona. Tämä johtui kahden molekyylin assosioitumisesta (dimerisaatio|) vetysidoksen avulla bentsoehappomolekyylien välillä bentseenikerroksessa ja jäävät monomeerimolekyylinä vesikerrokseen. 11 Taulukossa 2 esitetään pH:n vaikutus jakaantumiskertoimeen, ja analysoitiin, että bentsoehapon jakaantumiskerroin bentseeni-vesi-systeemissä oli 0,636 ja puskuriliuoksissa, joiden pH oli 4,0, 7,0 ja 9,0, 0,841, 0,624 ja 0,9,0. Bentsoehapon jakaantumiskerroin on 0,636.589.

TAULUKKO 2: ANALYYSI pH:N VAIKUTUKSESTA JAKAUTUMISKERROINTIIN

S no.	Liuottimet	Jakaantumiskerroin (K)
1	Bentseeni-vesi-systeemi	0.636
2	Bentseenipuskuriliuos pH 4.0	0.841
3	Bentseenipuskuriliuos pH 7.0	0.624
4	Bentseenipuskuriliuos pH9.0	0.589

Graafisesti havaittiin, että bentsoehapon jakaantumiskerroin happamassa pH:ssa oli suurempi kuin neutraalissa ja emäksisessä väliaineessa (kuva 2).

KUVA 2. Bentsoehapon jakaantumiskerroin happamassa pH:ssa: YHTEENVETO: Todettiin, että bentsoehapon liukenemisen ja jakautumiskertoimen tutkimisella eri liuottimissa on suurempi arvo minkä tahansa annostelumuodon esivalmistelun suunnittelussa. Näillä menetelmillä arvioidaan liuenneen aineen dissosioitumista tai assosioitumista tietyssä liuottimessa, liuenneen aineen määrää liuoksesta uutettuna, kompleksien kaavan määrittämistä, leviämiskertoimen määrittämistä ajankohtaista valmistetta varten, vereen ja muihin elimistön nesteisiin jakautuneen lääkeaineen määrää jne: Kirjoittaja kiittää Siddhant College of Pharmacy, Sudumbare, Pune, farmasian osastoa ja kirjastoa avun ja arvokkaiden tietojen antamisesta.

1. Shargel L, Susanna W ja Yu AB: Luku 10: Fysiologinen lääkeaineiden jakautuminen ja proteiinien sitoutuminen. Sovellettu biofarmasia & Farmakokinetiikka.: McGraw-Hill Medical, New York, Edition 6, Vol, II, 2012: 211.
2. Martin A, Swarbrick J ja Cammaratu A: Fysikaalinen farmasia. verghese publishing house, Bombay, Edition 3, 1991: 303-309.
3. Golan DE, Tashjian AH, Armstrong EJ ja Armstrong AW: Luku 15: Yleinen anestesiafarmakologia. Farmakologian perusteet: The Pathophysiologic Basis of Drug Therapy. Secondary, Pa.: Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia, Edition 2, 2008: 243.
4. Stallman R ja Ngan A: Chapter 3: Solidification. Moderni fysikaalinen metallurgia. Secondary, Elsevier/Butterworth-Heinemann, Amsterdam, Edition 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. Secondary, Elsevier, Amsterdam, painos 3, 2007: 98.
6. GSFA Online Food Additive Group Details: Bentsoaatit. 2006.
7. Euroopan parlamentin ja neuvoston direktiivi 95/2/EY, annettu 20 päivänä helmikuuta 1995, elintarvikkeiden muista lisäaineista kuin väri- ja makeutusaineista (Consleg-versiot eivät sisällä viimeisimpiä lainmuutoksia)
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 (Käytännön fysikaalisen farmasian ja käytännöllisen farmaseuttiikan käsikirja), Nirali prakashan, Pune, 7. painos, 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, neutraali ja emäksinen 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.

    Kaikki © 2013 are reserved by International Journal of Pharmaceutical Sciences and Research. Tämä lehti on lisensoitu Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Unported License -lisenssillä.