Faculdade de Farmácia da Universidade de Lisboa MICF Ano Letivo 2016/2017
SEBENTA LABORATORIAL DE QUÍMICA FARMACÊUTICA II
4º ANO
Esta sebenta foi realizada com base em apontamentos dos cadernos de laboratório de todas as intervenientes, bem como os materiais disponibilizados pelos professores. A utilização da mesma não dispensa o espirito crítico de cada um.
Ana Marisa Marçalo, Ana Rita Falcão, Ana Rita Silva, Andreia Miguel, Carolina Francisco, Filipa Machado, Joana Ferreira, Mariana Monteiro, Marina Conde.
ÍNDICE II. Síntese da 1-fenil-3-metilpirazol-5-ona....................................……….…3 III. Epoxidação do Colesterol……………………………….………………………………10 IV. Síntese da 5,5-difenil-hidatoina…………………………..………………………….17 V. Extracção de princípios activos de dois comprimidos (analgésicos e antipiréticos)……………………………………………………………….………………………24 VI, VII, VIII. Síntese do Propranolol ………..……………………… ………..……………………………………………31 ……………………31 VI. Preparação de um pró-fármaco (latenciação) do sulfatiazol…….…....39 VIII. Determinação do teor de ferro num medicamento……..……………….44 IX. Monografia do brometo de potássio segundo a FP 9.0……………….….50
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II. Síntese da 1-fenil-3-metilpirazol-5-ona Objectivos
Realizar a síntese da 1 1-fenil-3-metil-pirazolona -fenil-3-metil-pirazolona
Caracterização do composto final através de ensaios de solubilidade
Identificação das estruturas tautoméricas através dos dados espetroscópicos de IV e RMN
Fundamento teórico A 1-fenil-3-metil- 5-pirazolona, com propriedades antioxidantes e usada no tratamento da trombose e embolismo cerebrais, é sintetizada por condensação do acetoacetato de etilo (composto polifuncional, com dois carbonos electrófilos) e da fenil-hidrazina (fornecedora de electroátomos/nucleófilo) através de uma reação conhecida como a síntese de Knorr-Pirazol. Este método é aplicado na síntese de outros heterociclos (piridinas, quinolinas e pirróis), cujas propriedades físicas e químicas são moduladas pelas suas propriedades tautoméricas.
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No caso da 1-fenil-3-metil-5-pirazolona, esta pode existir como uma mistura de três formas tautoméricas I, II e III, e a identificação da sua presença pode ser realizada por IV e RMN. A proporção destas formas depende da polaridade do solvente escolhido para realizar a análise espectral, no caso do RMN. Num solvente menos polar, como o CDCl3 (clorofórmio), o tautómero presente corresponderá a I, enquanto que num solvente mais polar, como o DMSO, observa-se a forma II.
Tal como outras pirazolonas, a 1-fenil-3-metil- 5-pirazolona, é constituída por uma lactama pentaciclica contendo dois átomos de azoto e um grupo cetona, que lhe conferem anfotericidade. O carácter básico é-lhe conferido pelos átomos de N e de O, que apresentam pares de electrões livres, ao passo que o carácter ácido provém dos hidrogénios do Cα, em C4, devido ao efeito indutivo do grupo C=O. Tal é comprovado pelos ensaios de solubilidade (descritos na literatura): - Meio ácido, com HCl (ácido forte) e NH 4OH (base fraca) – protonação do azoto, formando-se um sal de imina, solúvel. Alcalinizando o meio, restaura-se o produto não ionizado, que precipita.
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- Meio básico, com NaOH (base forte) e CH 3COOH (ácido fraco) – ocorre saída de H+, com formação de um carboanião solúvel. Adicionando ácido, o produto não ionizado é regenerado e precipita.
Espectros - IV (pastilha de KBr)
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- 1H-RMN (CDCl3)
- 13C-RMN (CDCl 3)
6
-1H-RMN (DMSO)
- 13C-RMN (DMSO)
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Esquema de trabalho
8
Cálculos/resultados Rendimento Usaram-se 0,0125 moles de cada um dos reagentes (na técnica, estavam indicados o número de moles referentes a massas e volumes dos quais se usou um quarto), logo não há reagente limitante e a reacção ocorre de 1 para 1, pelo que o resíduo obtido teria de corresponder, teoricamente ao mesmo número de moles – 0,0125 Massa do resíduo obtido = 0,125 g MM (fenilmetilpirazolona) = 174,14g/mol 174,14 g ___________ 1 mol Y
___________ 0,0125 mol
Y= 2,17675
η=
,2 2,6
× 100% = 5,7%
Ponto de fusão Ponto de fusão obtido = 121-126°C Ponto de fusão da literatura = 127°C
Conclusões No presente trabalho laboratorial, realizou-se a síntese da 1-fenil-2-metilpirazol5-ona, tendo-se procedido, igualmente, a ensaios de solubilidade para este composto, e à determinação do grau de pureza do produto obtido através da determinação do seu ponto de fusão. O rendimento obtido (5,7%) é bastante reduzido, podendo tal dever-se a perdas sucessivas que tenham ocorrido durante os vários processos realizados, nomeadamente as duas filtrações. O ponto de fusão obtido (121 -126 ᴼC) apesar de se encontrar próximo do valor descrito na literatura para este composto (127 ᴼC), compreende, ainda, um intervalo demasiadamente grande, o que pode denotar uma pureza ligeiramente inferior à esperada.
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Trabalho 2 – Epoxidação do Colesterol a) Objetivos
- Obtenção de 5,6-epóxidos com elevada estereosseletividade - Avaliar evolução da reação através de ccd - Efetuar a técnica de cromatografia em coluna - Determinar o ponto de fusão do produto obtido e comparar com o descrito na literatura - Calcular o rendimento b) Fundamento Teórico
Neste trabalho realizou-se a epoxidação do colesterol com o Ácido 3-cloroxibenzóico (m-CPBA) em CH2Cl2, sob refluxo, de forma a obter 5,6-epóxidos com elevada estereosseletividade. O colesterol é um esteróide tetracíclico que está sujeito a reações de oxidação em sistemas biológicos, levando à formação de compostos mono ou poli-oxigenados, os oxiesterois. Entre estes compostos é de destacar os epóxidos, formados por um anel de três membros com elevada tensão anelar (compostos eletrofílicos) e intermediários metabólicos em várias vias biossintéticas. O colesterol tem uma estrutura rígida, dando origem a produtos com estereoquímica bem definida. O epóxido do colesterol, tem a particularidade destas reações ocorrerem de forma regio- e estéreo-seletivas e condições SN2. Nesta experiência a dupla ligação do colesterol é convertida em 5α,6α epóxido (a designação α simboliza que o epóxido se encontra na parte inferior d a molécula). Os epóxidos são geralmente formados pela reação de um ácido peroxicarboxílico (alguns são explosivos, mas o desta reação é estável) com um alceno, a temperatura ambiente. A cromatografia em coluna, é um dos métodos mais úteis para a separação e purificação de sólidos e líquidos. Neste caso, é aplicada com o objetivo de separar o produto desejado dos materiais, reagentes e produtos intermédios. O método preferencial para a preparação da coluna cromatográfica é o Método da Papa, onde uma papa de absorvente e do primeiro solvente é feita e colocada na coluna. É essencial que os componentes se movam através da coluna numa banda horizontal e
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estreita, para que possam sair da coluna no menor volume de solvente e para não se sobreporem a outros componentes da mistura. Relativamente a esta cromatografia: O Diclorometano é um solvente inerte Dois dos adsorventes mais utilizados são a Alumina e a Sílica. Foi utilizada a Alumina e o ácido 3-cloroxibenzoico, sendo polar, é absorvido por esta enquanto o produto, relativamente não polar, é eluído facilmente pelo diclorometano. O produto é depois recristalizado numa mistura de acetona e água.
Relativamente ao mecanismo da reação, esta é uma reação de cicloadição de um passo, sendo que o ataque ocorre pelo lado menos impedido da molécula. O grupo metilo angular em β evita que o ataque da dupla pelo ácido ocorra por cima.
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c) Espetros - 1H-RMN do colesterol (CDCl 3)
-13C-RMN do colesterol (CDCl3)
- Análise do espetro (aula) R
73 ppm (13C) H
122 ppm (13C) H
5,4 ppm (1H)
1 3,5 3,5 ppm ppm ((1H) H)
141 ppm (13C)
12
- 1H-RMN do epoxicolesterol (CDCl 3)
-13C-RMN do epoxicolesterol (CDCl3)
-Análise do espetro (aula)
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d) Fluxograma
1g Colesterol
4 mL Diclorometano
Matraz de 50 mL
Dissolu ão em balão de 100 mL
Dissolução a quente
A solução têm de ser arrefecida, pois a reação é exotérmica
Arrefecimento
Como a pureza do 3-cloroperoxibenzóico varia, deve ser consultado o rótulo e calcular a quantidade necessária para a síntese
Refluxo 40 ᴼC por 30
Mistura Reacional
4 mL Diclorometano
x g m-CPBA
Seguir reação por TLC:´
0,6 g se 100% puro, como pureza=75%
- Eluente: n-hexano/AcOEt
0,6 g
75%
- Revelador: H2SO4/MeOH
x
100% x=0,8 g de m-CPBA
Coluna Cromatográfica Diclorometano
1 g Alumina Sedimenta ão
Mistura Reacional Diclorometano (se necessário) Eluição Diclorometano até 10 mL Recolha do eluído em balão de 250 mL
Evaporação em rotavapor Se não eluir mais diclorometano
Para evaporar o diclorometano
Resíduo (deve pesar mais de 0,75g) 7,5 mL de Acetona Dissolução a quente
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Transferir com pipeta Pasteur para matraz 25 mL 1 mL Água Aquecimento
Arrefecimento até temperatura ambiente, seguida de banho de gelo Filtração sob vácuo
Filtrado
Cristais
Lavagem com 1 mL Acetona fria Secagem e) Resultados
c
e
r
Padrão Colesterol (c) Rf=0,72 (mancha alaranjada) Padrão Epóxido (e) Rf= 0,44 (mancha âmbar) Após 2 minutos de reação (r) Rf=0,44 (mancha âmbar)
A cromatografia permite-nos avaliar o final da reação. Desta forma, ao fim de 2 minutos a nossa mistura reacional já era composta por epóxido. Como o colesterol não tem grupos aromáticos não poderia ser visualizado por radiação UV, desta forma é necessário a pulverização com uma solução reveladora
Cálculo do reagente limitante
MM (colesterol)= 386,65 gmol-1 m (colesterol)= 1 g
MM (m-CPBA) = 172,57 gmol-1
172,57 g
1 mol
0,6 g
x
x = 0,0035 mol
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M (m-CPBA) = 0,6 g puro O reagente limitante é o Colesterol
Cálculo do rendimento da reação
MM (epóxido) = 402,65 gmol-1 m dos cristais obtidos = 0,490 g
ƞ=
ó
× 100
, ,26
× 100 = 38,4 %
Ponto de Fusão
Ponto de Fusão obtido = 140 – 141 ᴼ C Ponto de fusão Literatura = 141 – 143 ᴼ C
f)
Conclusões
No presente trabalho laboratorial, realizou-se a epoxidação do colesterol, cujo ponto final da reação foi avaliado através de ccd, seguida de separação dos seus compostos por cromatografia em coluna e determinação do grau de pureza do produto obtido através da determinação do seu ponto de fusão. O rendimento obtido (38,4%) pode dever-se a perdas sucessivas que tenham ocorrido durante os vários processos realizados, como a eluição na coluna cromatográfica, filtração, etc. O ponto de fusão obtido (140 -141 ᴼC) encontra-se dentro do intervalo descrito na literatura para este composto.
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IV. Síntese da 5,5-difenil-hidatoina a) Objetivos: • • •
Efetuar a síntese da 5,5-difenil-hidatoina; Purificar o produto obtido; Determinar a o ponto de fusão do produto e o rendimento da reação.
b) Fundamento Teórico:
A Fenitoína (5,5-difenil.hidatoína) é um fármaco hipnótico e sedativo, constituído por um anel de hidatoína bi-substituído por dois grupos fenilo. A sua síntese é feita através de uma reação nucleofílica entre a ureia e o dibenzoilo: Para esta reação é necessário:
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Etanol – É usado com solvente reacional (deve ter uma temperatura de ebulição adequada e deve ser quimicamente inerte para não interferir na reação) porque solubilizada o dibenzoilo que não é solúvel em água; NaOH a 30% - Vai alcalinizar o meio, o que favorece a reação.
Neste meio básico, quando o composto se forma, perde o seu protão mais acídico, formando, juntamente com o Na⁺, um sal solúvel em EtOH/H₂O/HO¯.
Adicionando HCl voltamos a ter o composto na forma neutra, insolúvel em água, que recristalizamos em etanol. Durante a reação ocorrem também outras duas reações que vão levar à formação de impurezas e consequente diminuição do rendimento.
Este composto passa em todas as filtrações sendo apenas removido na recristalização, onde adicionamos etanol. O etanol a quente dissolve o nosso produto e esta impureza, mas a frio apenas dissolve a impureza, sendo esta removida aquando da ultima filtração para recuperação dos cristais.
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O Di-ureído é insolúvel em meio básico, sendo removido na primeira filtração, uma vez que recuperamos apenas o filtrado.
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c) Espectros:
3
1
4
2
5
2
1
3
1- Hidrogénio perto de um grupo electroatrator e de dois fenilos, está muito desblindado logo o pico tem maior desvio; 2- Hidrogénio entre dois grupos electroatratores, está muito desblindado mas não tanto como 1 porquen não sofre influência dos fenilos; 3- Hidrogénio perto de um grupo electroatrator, o desvio não é tão grande como o anterior; 4- Hidrogénios aromáticos; 5- Água; 6- Solvente (apesar de ser deuterado há sempre uma pequena quantidade não deuterada que aparece no espectro).
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4,5,6
8
3 7 1
2
2 7
1
6
6 3
3 4
4 6 6 5
4
4
5
NOTA: Quanto mais eletronegativos são os átomos adjacentes ao carbono, mais desblindado este se encontra e mais deslocado está o seu pico. 1- Carbono ligado ao oxigénio (electronegativo) e proximo a um fenol fica bastante desblindado; 2- Carbono ligado ao oxigénio mas menos desblindado que 1, porque não está proximo do fenol; 8- Solvente.
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d) Fluxograma:
1,77g Benzilo + 1,0g Ureia 5mL NaOH a 30% 25mL Etanol Aquecer em Refluxo (1,5h)
Arrefecer à temperatura ambiente 42mL Água Agitar
Esperar 15 minutos
Filtração sob vácuo Resíduo
Filtrado HCl concentrado Arrefecer em banho de gelo
Contém o Di-ureído
Filtração sob vácuo Filtrado
Resíduo 25-30mL Etanol Recristalização
O ácido benzílico dissolve-se no etanol, mesmo a frio, sendo assim eliminado
Cristais
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e) Resultados e conclusões: •
Rendimento:
PMUreia= 60,00g/mol
PMDibenzilo= 210,23g/mol PMFenitoína=252g/mol
Nº de moles de Ureia: =
⇔ =
⇔ = 0,0167
Nº de moles de Dibenzilo: =
⇔ =
, ,
⇔ = 0,00842
Como a reação se dá de 1 para 1 o reagente limitante vai ser o dibenzoilo, e dessa forma o número de moles teoricamente esperado de Fenitoína é 0,00842mol.
=
⇔ = × ⇔
= 0,00842 ×252 ⇔ = 2,12
Sabendo que a massa obtida foi de 0,715g podemos calcular o rendimento:
=
×100 ⇔ = = 34%
Tendo em conta que com a técnica utilizada o rendimento é cerca de 40%, podemos constatar que o rendimento obtido é próximo do desejado. O ponto de fusão foi de 294-297°C que se encontra próximo do ponto de fusão teórico (295-298°C).
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V - Extracção de princípios activos de dois comprimidos (analgésicos e antipiréticos)
a) Objectivos do trabalho - Isolar os princípios activos de 2 comprimidos através de reacções ácido base; - Calcular o rendimento de extracção e comparar com os valores comerciais; - Verificar a pureza por determinação do ponto de fusão e por cromatografia em camada fina. b) Fundamento teórico Como já foi referido nesta actividade pretende-se isolar os princípios activos (ácido acetilsalicilico, paracetamol e cafeína) a partir dos comprimidos de Melhoral e de Panadol Extra, através de reacções ácido-base, sendo que o objectivo de juntar estes 2 comprimidos é mimetizar o comprimido de Excredrin utilizado na técnica original. Assim é importante conhecer as quantidades de cada substância activa em cada comprimido, de forma a que no final seja também possível calcular o rendimento: - Panadol extra: contém 500 mg de paracetamol e 65 mg de cafeina que suporta o efeito analgésico do paracetamol; - Melhoral: contém 500 mg de ácido acetilsalicílico e 30 mg de cafeina; - Excedrin: contém 250 mg de AAS, 250 mg de paracetamol e 65mg de cafeina. Antes de iniciar a explicação dos diferentes passos da extracção é importante conhecer algumas características das diferentes substâncias activas, já que estas vão vão influenciar o tipo de solvente utilizado na extracção extracção assim: assim: - Aspirina: contém 2 grupos funcionais ligados ao anel aromático, um éster (neutro) e um ácido carboxílico que confere o caracter ácido à aspirina (pka = 3,49). Então a aspirina é insolúvel em soluções aquosas neutras, mas dissolve-se em solventes orgânicos (como diclorometano - CH 2Cl2).
Ácido carboxílico
Éster 24
- Paracetamol: é um fenol (pKa = 10) com um grupo acetamida neutro em posição para. É então um ácido muito fraco que se dissolve em soluções fortemente básicas (pKa > 11), mas não em soluções moderadamente básicas básicas (pH 8-9) 8 -9)
Grupo acetamida
- Cafeina: contrariamente aos anteriores é polar e solúvel em água, sendo uma base fraca, a sua solubilidade aumenta na presença de ácidos fortes.
Protona em meio ácido
A extracção vai então dividir-se nos seguintes passos: 1) Extracção dos excipientes e dissolução das S.A: consiste na extracção sólidoliquido com acetona, pois esta dissolve as 3 S.A, mas não os excipientes. A evaporação da acetona deixa uma mistura sólida de 3 substâncias. 2) Separação do paracetamol: facilitada pelo facto de este ser pouco solúvel em diclorometano (solventes orgânicos), enquanto a aspirina e a cafeina são solúveis nestes compostos. Assim, o pó (proveniente da evaporação em rotavapor é tratado com diclorometano que dissolve a cafeina e a aspirina, mas não o paracetamol que é recuperado por filtração a vácuo. Ficamos assim com paracetamol impuro. É importante referir que não poderíamos utilizar NaOH para separar a aspirina do paracetamol, porque sendo o NaOH uma base forte,
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esta seria capaz de remover os protões tanto à aspirina como ao paracetamol, ficariam ambos na forma ionizada e por isso ambos seriam solúveis. 3) Isolamento da cafeina: vamos tratar a solução de cafeina e aspirina com HCl a
5% (ácido forte). Este ácido vai remover a cafeina da fase orgânica (porque vai ionizar a amina básica, ficando esta na forma de sal, o que aumenta a polaridade e a afinidade para a água), deixando apenas a aspirina solubilizada na diclorometano. Portanto, na fase aquosa (HCl) fica o sal de cafeina e na fase orgânica fica a aspirina impura. Tendo em conta que a cafeina é uma base, o tratamento da fase aquosa (actualmente ácida) com NaOH e diclorometano, vai torná-la neutra. Assim, após extracção com dicloromentano, secagem da fase orgânica (proveniente desta ultima extração) com Na2SO4, decantação e evaporação do solvente (no rota-vapor) obtemos o pó de cafeina. 4) Isolamento da aspirina: a fase orgânica contém a aspirina impura, vamos então secá-la com Na 2SO4, que vai depois ser eliminado por decantação. De seguida procedemos à evaporação sob vácuo, o que nos vai permitir obter a aspirina. 5) Para verificar o sucesso da separação procede-se à análise por c.c.d das diferentes fracções obtidas e análise do ponto de fusão.
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c) Análise do espectro de H-RMN de aspirina (CDCl3) 2
6 5
3
4
6 5
2
3 4
2
1 – < 7 ppm (não representado – o H do ácido nem sempre se vê) 2 – 8,125 ppm (duplo dupleto) 3 – 7,624 ppm (triplo dupleto) 4 –7,355 ppm (triplo dupleto) 5 – 7,142 ppm (duplo dupleto) 6 – 2,352 ppm (singuleto – H do CH3)
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d) Fluxograma Panadol + Melhoral A + P + C + Excipientes Adição de acetona, agitar e filtrar
Sólido - excipientes
Solução: A + P + C Adição de diclorometano, agitar e filtar
Sólido - Paracetamol
Solução diclorometano: A + C
Fazer C.C.D para ver se só temos A e C, se ainda existir mancha do P adicionar + diclorometano e agitar. Extracção – com HCl 5%
Adicionar o HCl lentamente muito pouco miscível com o diclorometano corremos o risco de se formar uma emulsão. Fase Orgânica - A
Fase aquosa – C (pH = 1) Secar com Na2SO4, decantar e evaporar sob vácuo
Adição água / NaOH
Fase aquosa – C (pH > 9)
Adição diclorometano Aspirina sólida Extracção Fase aquosa - desprezar
Fase orgânica – C (secar com Na2SO4, decantar, e evaporar – C sólida) 28
Notas:
1º Extracção: a fase orgânica está por baixo porque os solventes clorados (como o diclorometano) são mais densos que a água. Repete-se a lavagem da fase orgânica (2x) para que o HCl protone eficazmente a cafeina, de forma a que esta passe à fase aquosa. – Separação por diferença de pH
Fase aquosa – contém Cafeina e HCl
Fase orgânica – contém AAS e diclorometano
2º Extracção: Fase orgânica em baixo pois contem diclorometano (e também cafeina neutra). Fase aquosa com NaOH. A lavagem com diclorometano garante o arrastamento de cafeina neutra da fase aquosa para a fase orgânica.
Fase aquosa – contém NaOH
Fase orgânica – contém cafeina e diclorometano
Na2SO4: agente secante que remove partículas de água da fase orgânica.
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e) Resultados e cálculos: Massa comprimido de Melhoral = 0,582 g = 582 mg Massa comprimido de Panadol = 0,671 g = 671 mg Massa do balão com os 3 compostos = 137,269 mg
Paracetamol:
M paracetamol = 0,326 g Ƞ = (m obtida / m total no comprimido) x 100 = (0,326/0,500) x 100 = 62,5 %
Ponto de fusão = 169 0 – 1710 C
Aspirina:
M aspirina = 0,371 g Ƞ = (0,371 / 0,500) x 100 = 63,4 %
Ponto de fusão = 120 0 C
Cafeina:
M cafeina = 0,022 g Ƞ = (0,022 / 0,030) x 100 = 73 %
Ponto de fusão = 263 0 C
d) Conclusões: Nesta actividade laboratorial pretendeu-se extrair três S.A de dois comprimidos, sendo o paracetamol extraído por diferença de solubilidades com diclorometano e o AAS e a cafeina por diferença de pH (pois o primeiro é um ácido e a segunda é uma base). Efectuaram-se duas cromatografias para acompanhar a reacção e verificar o isolamento de cada um dos compostos. No que diz respeito aos rendimentos, o valor mais alto, teoricamente, deveria ser o do paracetamol, uma vez que este é extraído por diferença de solubilidades, e como precipita, consegue-se recuperar maior massa de composto. Já no que toca ao AAS e à cafeina, estes devem apresentar valores de rendimento mais baixos, uma vez que ao serem extraídos em ampola de decantação, por diferença de pH temos uma menor obtenção de produto. Apesar de serem estes os resultados esperados, não foi este padrão que obtivemos nas nossas extracções.
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VI, VII, VIII. Síntese do Propranolol a) Objectivos do Trabalho:
Sintetizar e caracterizar espectroscopicamente o propranolol;
Calcular o rendimento do propranolol;
Determinar o ponto de fusão do propranolol e comparar com o valor descrito na literatura.
b) Fundamento Teórico:
O propranolol é um bloqueador β-adrenérgico não-selectivo (liga-se a receptores β1 e β2) e apresenta actividade anti-anginosa, anti-hipertensiva e antiarrítmica. O propranolol é sintetizado em duas etapas envolvendo a reacção do 1-naftol com hidróxido de potássio em etanol e água, gerando o sal de potássio do 1-naftol. Em seguida, este sal de potássio reage com a epicloridrina dando origem ao éter glicídico, que sofrerá abertura do anel do epóxido com a isopropilamina conduzindo à 1-naftiloxi2-propranolol-3-isopropilamina.
Mecanismo:
→ Parte I
31
→ Partes II e III
32
c) Espectros: Análise do espectro 1HMR (aula)
33
d) Fluxograma: → Parte I
Síntese do Éter Glicídico do 1-naftol:
A mistura reaccional já se encontrava preparada no laboratório.
Na decantação, tendo em conta que o éter é menos denso que a água:
Fase orgânica → Fase superior Fase aquosa → Fase inferior
34
→ Parte II
→ Parte III
35
e) Resultados: → Parte I
Cromatografia em Camada Delgada
Fase móvel: hexano/acetato de etilo 9:1 1) Revelar no UV a 254 nm 2) Revelar em sílica/ I 2 R = 1-naftol Rf teórico = 0,16 (mancha intensa com I 2) P = Mistura reaccional Rf teórico = 0,27
Nota: Verificou-se um pequeno arrastamento debaixo do produto obtido, que corresponde ao produto secundário formado.
Rf (1-naftol) =
0,7 4,5
= 0,156
Rf (Mistura reaccional ) =
1,2 4,5
= 0,267
Cálculo da massa de óleo castanho obtido: m frasco de amostra vazio = 6,641 g m frasco de amostra + óleo castanho obtido = 8,566 g m óleo castanho obtido = 8,566 – 6,641 = 1,925 g
36
→ Parte II
Cálculo da massa de óleo obtido: m frasco de amostra vazio = 6,641 g m frasco de amostra + óleo obtido = 8,696 g m óleo obtido = 8,694 – 6,641 = 2,053 g → Parte III
Cálculo do rendimento do propranolol: m vidro de relógio vazio = 12,4512 g m vidro de relógio + produto obtido = 12,7492 g m produto obtido = 12,7492 – 12,4512 = 0,298 g
MM (propranolol) = 259,349 g/mol
=
=
0,298 259,349
≈ 1,15 × 10−
ó = 7,59 × 10−
η =
n obtido n teórico
× 100% =
1,15 × 10− 7,59 × 10−
× 100 % ≈ 15,15 %
Determinação do ponto de fusão do propranolol: Valor do ponto de fusão do propranolol descrito na literatura: p.f. = 95-96 °C Valor do ponto de fusão do propranolol determinado na aula: p.f. = 93-94 °C
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f) Conclusões: Nesta actividade laboratorial pretendia-se sintetizar o propranolol e para tal, esta síntese foi dividida em três partes. Realizou-se uma cromatografia em camada delgada (ccd), numa primeira parte, de modo a acompanhar a reacção e determinou-se o R f do 1-naftol e o R f da mistura reaccional, sendo que os valores de R f obtidos correspondiam praticamente aos valores teóricos descritos na literatura. Relativamente ao rendimento do propranolol obtido, este foi de 15,15%, tratandose, portanto, de um valor baixo que pode ser justificado pelas perdas sucessivas que possam ter ocorrido ao longo das diversas operações realizadas, como decantação, filtração, entre outras. O ponto de fusão determinado foi de 93-94 °C, valor esse muito próximo do valor descrito na literatura (95-96 °C).
38
VI. Preparação de um pró-fármaco (latenciação) do sulfatiazol a) Objetivos do trabalho: - Realizar a síntese do succinoilsulfatiazol (pró-fármaco do sulfatiazol) de acordo com a técnica original; - Efectuar correctamente técnicas laboratoriais tais como o refluxo, filtração sob vácuo e a recristalização; - Efectuar a medição do ponto de fusão e comparar com o valor descrito na literatura; - Calcular o rendimento da reação.
b) Fundamento Teórico: O conceito de latenciação Actualmente, ainda existem diversos fármacos cujas propriedades ainda se caracterizam como uma barreira à sua aplicação clínica. De forma a optimizar e mascarar determinadas características físico-químicas de um fármaco, pode-se derivar certos grupos funcionais polares com pequenas moléculas orgânicas biorreversíveis, sem alterar permanentemente as propriedades da molécula. Assim, surgiu o termo latenciação a qual consiste na transformação de um fármaco em forma de transporte inactivo que, in vivo, mediante reação química ou enzimática, liberta a sua porção activa no local de ação ou próximo dele.
Deste modo, as razões que levam à realização da latenciação são: 1. Inconvenientes farmacocinéticos: • A deficiência de biodisponibilidade oral (devido à polaridade e/ou solubilidade); • Insignificante distribuição especí fica no local de acção; • Incapacidade de atravessar diversos tipos de barreiras biológicas (mucosa gástrica, pele, córnea e barreira hematoencefálica) que separam o fármaco do seu local de ação; 2. Elevada toxicidade; 3. Baixa estabilidade química; 4. Solubilidade inapropriada; 5. Odor e paladar inconvenientes; 39
39
6. Dor no local de administração; 7. Formulação farmacêutica de difícil preparo;
As sulfonamidas As sulfonamidas são agentes antibacterianos e são usadas principalmente para tratar infecções intestinais, podendo ser latenciadas de modo a obter pró-fármacos que cheguem mais especificamente ao local de acção. Deste modo, a latenciação envolve a reação entre a amina aromática e anidridos ou ácidos dicarboxílicos. No caso particular da aula, o sulfatiazol reage com o anidrido succínico, sendo que a introdução do hemissuccinato (hidrofílico) na molécula de sulfatiazol limita a absorção do pró-fármaco (pK a 4,5) e impede que este seja absorvido no estômago, chegando, assim, ao intestino. Mecanismo de acção:
Solubiliza-se o sulfatiazol em etanol anidro de modo a que a reação com o anidrido succínico ocorra mais eficientemente: caso contrário, na presença de H2O, o oxigénio da água iria atacar o anidrido succínico e desta forma este já não estaria disponível para sofrer ataque nucleofílico da amina aromática do sulfatiazol.
1
2
1 - Ataque nucleofílico da amina ao carbonilo. Esta é mais básica que a sulfonamida devido ao caracter eletoactractor do enxofre.
2 - Amina transforma-se numa amida, sendo que a amina doa eletrões para formar uma nova ligação. Já no intestino, a pH levemente alcalino, o pró-fármaco fica ionizado e é hidrolisado enzimaticamente libertando o sulfatiazol (pK a 7,1) no local de acção. Desta forma, através da síntese do seu pró-fármaco, é possível alterar a farmacocinética do sulfatiazol e este exerce então o seu efeito como antisséptico intestinal.
40
40
c) Análise de Espetros
singuleto
dupleto multipleto NH
Protão do N ao lado da sulfonamida, porque o protão do ácido carboxílico está na ponta logo pode trocar com o solvente deuterado, não se vendo (os ácidos e o OH’s muitas vezes não se vêm). O H da amida está mais fechado logo não troca tão facilmente com o meio
8,2 ppm (4H, s) H
H
10,5 ppm
H
H H
H
H
7,5 ppm (1H, d) H
H
H
7,12 ppm (1H, d)
3,1 ppm (4H, m)
41
41
d) Fluxograma
Sulfatiazol
Etanol anidro
(0,25g/0,98mmol)
(25 mL)
Reagente limitante. 50 mL
Refluxo (5min)
Anidrido succínico (0,125g/1,2mmol) Nota: apesar de na técnica original ser descrito um passo de filtração após o refluxo, em aula efectuámos logo a evaporação do solvente; a filtração só seria realizada se obtivéssemos um resíduo sólido.
Refluxo (45min)
Evaporar o solvente no rota-vapor
Se necessário, para ajudar na cristalização semeia-se com cristais do ano anterior ou adiciona-se uma pedra de gelo.
Cristalizar com EtOH/H 2O 4:3 ~ 4mL Para transferir para o funil de Buckner arrastase com água destilada.
Filtrado
Filtrar sob vácuo
Precipitado Ponto de fusão Secar Rendimento 42
42
e) Resultados e Cálculos
Cálculo do reagente limitante MM (sulfatiazol) = 255,32 gmol -1
,25
255,32
,25
,7
n = =
= 9,98x10-4 mol
m (sulfatiazol) = 0,25g MM (anidrido succínico) = 100,07 gmol -1
n = =
= 1,2x10-3 mol
m (anidrido succínico) = 0,125g Desta forma, como a estequiometria é de 1:1, o reagente limitante é o sulfatiazol e a quantidade teórica esperada de succinilsulfatiazol é de 9,98x10-4mol.
Cálculo do rendimento da reação MM (succinoilsulfatiazol) = 335,39 gmol -1
,87
335,39
n = =
= 2,41 x10-4 mol
m (succinilsulfatiazol) = 0,0807g
ƞ=
ó
× 100
2,4x−4 9,98x−4
× 100 = 24%
Ponto de fusão O produto obtido deverá apresentar um ponto de fusão compreendido no seguinte intervalo: 192-195˚C.
f) Conclusões Neste trabalho procedemos à preparação do pró-fármaco do sulfatiazol - o succinilsulfatiazol – a partir da sua reação com o anidrido succínico. Estas reações de latenciação devem ser propostas quando o fármaco em questão não apresenta as características adequadas para a sua administração e uso clínico. Para isso foram realizadas diversas técnicas laboratoriais já conhecidas, tais como o refluxo, a recristalização por gradiente térmico ou a filtração sob vácuo, sendo que no fim e após secagem, a pureza dos cristais de pró-fármaco foi confirmada por determinação do seu ponto de fusão. Este apresentava um valor teórico compreendido entre 192195 ˚C, sendo que se o nosso valor se afasta sse deste intervalo, ou o nosso produto não está puro ou foi hidrolisado ou não corresponde ao pró-fármaco que pretenderíamos obter. Para além disso, determinou-se o rendimento da nossa reação, consoante a massa final de cristais do nosso produto, sendo que nos deu um valor baixo de 24%.
43
43
MÓDULO DE QUÍMICA FARMACÊUTICA INORGÂNICA VIII. Determinação do teor de ferro num medicamento a) Objetivos do trabalho: - Realizar o doseamento de Fe 2+ num preparado farmacêutico; - Compreender a reação de doseamento com uso de indicador.
b) Fundamento Teórico: Nesta aula procedemos ao doseamento do ferro presente num comprimido, cuja embalagem nos indica a quantidade de ferro por cada comprimido (105 mg ± 10%). O princípio ativo deste comprimido está na forma de sulfato de ferro (II), no entanto não se doseia nesta forma pois o sulfato reage rapidamente com o O 2, oxidando. Para extração/dissolução do ferro do comprimido no meio usa-se um ácido, nomeadamente HCl. Este ácido extrai o princípio ativo pois este é solúvel em água, enquanto que os excipientes não são. O fornecimento de temperatura tem o objetivo de aumentar a velocidade da reação e garantir que esta seja completa. Mas antes, para proceder ao correto doseamento, é necessário a preparação de soluções-padrão de ferro. Estas são feitas recorrendo a diluições da solução-padrão de ferro a 100 mg/L, às quais são adicionados: o tampão citrato de sódio, a hidroxilamina e a o-fenantrolina. Cada um destes reagentes tem um papel fundamental neste doseamento:
Tampão citrato de sódio (pH = 3,5) – o pH = 3,5 corresponde ao valor de pH ao qual a formação do complexo Fe-fenantrolina é máxima, verificando-se uma absorvência máxima a ʎ = 510nm;
Hidroxilamina (agente redutor) – a partir do momento em que temos uma solução contendo o sulfato de ferro presente no comprimido, o Fe(II) pode sofrer oxidação a Fe(III), devido ao contacto com o oxigénio do ar. Tendo no meio a hidroxilamina, garantimos que todo o Fe(III) que se possa formar é reduzido a Fe(II), dispensando-se a necessidade de trabalhar em meio anaeróbio;
o-fenantrolina – corresponde ao indicador da reação, com o qual o ferro vai complexar. Cada Fe(II) liga-se a 3 moléculas de indicador, através de 6 átomos de azoto.
Indicador Indicadorda dareação reação
Complexo formado entre o Fe2+ e o indicador
44
44
Reação geral (reação de oxidação-redução):
Reação com o indicador:
Vermelho
Azul
c) Técnica:
Branco
Na preparação das soluções-padrão é muito importante que se garanta que as condições reacionais são as mesmas às quais a nossa amostra em análise vai estar sujeita. Assim, temos de adicionar todos os reagentes, quer nas soluções-padrão quer na solução da amostra. Temos também de preparar um branco, que contém tudo menos a solução de ferro. O branco garante-nos que o que estamos a dosear não é nenhuma reação paralela entre os reagentes. Após leitura das absorvências, em triplicado, destas soluções-padrão, conseguimos elaborar uma curva de calibração a partir da qual vamos retirar a concentração de ferro da nossa amostra.
A solução amostra deve ser preparada seguindo todos os passos da técnica. Quando se efetuarem os cálculos, deve ter-se em atenção que a nossa amostra sofreu várias diluições, segundo o esquema: Sol. mãe 4 mL
200 mL
(V = 100mL)
10 mL
100 mL
45
45
d) Esquema de trabalho: I – PREPARAÇÃO DE SOLUÇÕES-PADRÃO DE FERRO
Solução padrão de Fe (100 mg/L)
Efetuar diluições como descrito na técnica Tampão citrato pH=3,5 (5 mL)
Hidroxilamina 10% (2 mL)
o-fenantrolina 0,25% (3 mL)
Completar volume com H2O destilada
Nota: Não esquecer o branco! (tudo exceto Fe)
Ler absorvência a ʎ = 510nm e traçar curva de calibração
46
46
II – PREPARAÇÃO DA AMOSTRA PROBLEMA
Comprimido
HCl 6M (25 mL)
200 mL
Ebulição 15 min e deixar arrefecer
(não ultrapassar V=100 mL)
Filtrar com papel de filtro
Resíduo
Regularizadores de ebulição (pedras de porcelana) Molhar papel de filtro com H2O
Filtrado
(desprezar)
EXCIPIENTES
Balão de 100 mL
Lavar matraz com H 2O
Completar com água desionizada (Solução mãe)
Sol. mãe 4 mL
200 mL
(V = 100mL)
10 mL
100 mL
47
47
e) Resultados e Cálculos: As soluções-padrão foram preparadas, em conjunto, por todos os alunos da aula laboratorial, havendo 3 soluções-padrão para cada uma das concentrações indicadas. Depois de lidas todas as absorvências destas soluções, verificou-se se existia algum valor discrepante (caso houvesse era rejeitado) e realizou-se a média das absorvências para posterior elaboração da curva de calibração.
[Fe] (mg/L) 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
Abs (1)
Abs (2)
Abs (3)
Abs (média)
0,000 0,089 0,189 0,322 0,407 0,379 0,544
0,000 0,090 0,204 0,326 0,403 0,430 0,543
0,000 0,114 0,205 0,319 0,414 0,437 0,524
0,000 0,0895 0,2045 0,3223 0,405 0,4335 0,5435
(a vermelho encontram-se os valores de Abs rejeitados para efetuar a média)
Com os valores de [Fe] e das Abs (médias) realizou-se o seguinte gráfico, do qual se retirou a equação da reta.
Curva de calibração
Equação da reta:
0,6
y = 0,184x + 0,011
0,5 s a i c 0,4 n ê v 0,3 r o s b0,2 A
0,1 0 0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
[Fe] (mg/L)
De seguida, mediu-se qual a absorvência da nossa solução problema e, a partir da equação da reta obtida anteriormente, descobriu-se qual a [Fe] (mg/L) na nossa amostra.
Abs amostra = 0,300
y = 0,184x + 0,011 <=> 0,300 = 0,184x + 0,011 <=> x = 1,571 mg/L
y = 0,184x + 0,011 [Fe2+] = 1,571 mg/L 48
48
No entanto, esta concentração não corresponde à verdadeira [Fe 2+] da nossa amostra, uma vez que esta sofreu várias diluições. Assim, temos de recuar nestas diluições para conhecermos a concentração verdadeira de Fe 2+ no medicamento analisado.
Esquema de diluições:
1
Sol. mãe 4 mL
200 mL
X
(V = 100mL)
10 mL
2
----------------- 100 mL
X = 0,1571 mg Fe2+
100 mL
0,1571 mg Fe2+ --------------- 10 mL
X
1,571 mg Fe2+ ------------- 1000 mL
----------------- 200 mL
3
3,142 mg Fe2+ ------------------- 4 mL
X
X = 3,142 mg Fe2+
----------------- 100 mL
X = 78,55 mg Fe2+
[Fe2+]amostra = 78,55 mg
Valor teórico [Fe2+] → 105 mg ± 10 % → [94,5 mg --- 115,5 mg]
Apesar do valor da concentração de ferro na nossa amostra estar um pouco abaixo dos valores teóricos, podemos considerar um valor aceitável (segundo a professora e, também, tendo por base os resultados obtidos pelos vários alunos na mesma aula laboratorial).
49
49
IX. Monografia do brometo de potássio segundo a FP 9.0 Parte II: Determinação do grau de pureza de uma amostra de Brometo de Potássio
a) Objectivos
Efectuar o Ensaio de Cloretos numa amostra segundo a FP 9.0 Realizar o doseamento do brometo de potássio (KBr) numa amostra
b) Fundamento teórico
A argentimetria é um exemplo específico de volumetria de precipitação, na qual se recorre ao uso de soluções padrão de AgNO 3 como titulante. Estas soluções padrão vão promover a precipitação da substância que se pretende dosear.
A argentimetria abrange principalmente a titulação de haletos (cloretos, brometos e iodetos), tiocianatos (SCN -) e cianetos (CN -), os quais formam com a prata sais pouco solúveis. Método de Volhard
Solução titulante: tiocianato SCN − (em geral de amónio, NH 4SCN) Aplicação: titulação directa de Ag + em meio ácido Indicador: alúmen férrico-amonical (NH4Fe(SO4)2.12H2O) Fe3+
O método de Volhard é muito utilizado na determinação indirecta de halogenetos e de outros aniões que formam sais de prata pouco solúveis → método de retorno em que: - adiciona-se à amostra um excesso de uma solução padrão de AgNO 3 - titula-se a parte remanescente do Ag + com uma solução padrão auxiliar de tiocianato (SCN−)
50
Reacções:
Ponto final da titulação
c) Resumo do esquema de trabalho:
O nitrato de prata é um padrão 2º logo é necessário proceder à sua padronização Precipitado
51
Adição do ácido nítrico (HNO 3)
É importante pois é necessário trabalhar em meio ácido, formando-se o aquacatião Fe(H2O6)3+ (pka≈2,2) de forma a reprimir a hidrólise do Fe 3+ que é o indicador utilizado para a detecção do ponto final da titulação. Assim deste modo, evita-se a precipitação do metal favorecida com o aumento do pH.
52
Adição do ftalato de dibutilo
No caso particular do doseamento de cloretos há que ultrapassar a dificuldade resultante do facto de o AgCl ser um pouco mais solúvel do que o AgSCN. Este facto torna o ponto final pouco nítido e origina um consumo excessivo de titulante porque o tiocianato após ter precipitado todo o excesso de Ag + vai reagir com o AgCl presente no precipitado segundo a reacção indesejável:
Para minimizar esta fonte de erro, é importante:
Adicionar uma pequena quantidade de ftalato de dibutilo, um solvente orgânico imiscível com a água recomendado pela FP 9.0, o qual recobre as partículas do precipitado (variante de Caldwell e Mayer ). Deste modo, o precipitado de AgCl fica inacessível à ação posterior da solução padrão auxiliar de tiocianato de amónio, adicionada para determinar a prata em excesso, usando como indicador o ião Fe3+.
Separar por filtração o precipitado de AgCl. Ou coagular o precipitado de AgCl mediante ebulição tornando-o menos activo.
d) Técnica (com as alterações efectuadas na aula assinaladas a vermelho)
I - Preparação e aferição de uma solução de nitrato de prata 0,1 M 1. Preparação de uma solução de uma solução de nitrato de prata aproximadamente 0,1 M
Pese cerca de 1 g de nitrato de prata. Transfira-o para balão graduado de capacidade apropriada, de modo a que a solução fique aproximadamente 0,1 M. Homogeneize. Determine a concentração teórica da solução preparada.
2. Padronização da solução de nitrato de prata
Transfira 10 mL da solução anterior para um matrás e adicione 40 mL de água destilada. Adicione 2 mL de ácido nítrico diluído R e 2 mL de sulfato férrico e de amónio R2.
53
Titule com uma solução 0,1 M de tiocianato de amónio até coloração amarelo-avermelhado. Efectue os cálculos que entender necessários para determinar a concentração da solução preparada em I-1.
II - Determinação do grau de pureza de uma amostra de brometo de potássio, segundo a Farmacopeia Portuguesa 9.0. a) Pesquisa de cloretos na amostra (no máximo 0,6%)
Num matraz, dissolva 1,000 g de amostra em 20 mL de ácido nítrico diluído R. Junte 5 10 mL de solução concentrada de peróxido de hidrogénio R e aqueça em banho de água até descoloração completa da solução. (Esperar ~20 min e depois adicionar mais 10 ml de peróxido de hidrogénio) Lave as paredes do matraz com um pouco de água R e aqueça a banho de água durante 15 min. Deixe arrefecer e complete 50 mL com água R. Adicione 5 mL de nitrato de prata 0,1 M, 1 2 mL de ftalato de dibutilo R e agite. Titule com tiocianato de amónio 0,1 M em presença de 5 mL de sulfato férrico e de amónio R2. Não se gastam mais de 1,7 mL de nitrato de prata 0,1 M (0,6%). Registe o volume de nitrato de prata 0,1 M gasto (ver doseamento).
b) Doseamento do brometo de potássio na amostra
Dissolva 1,000 g de amostra em água R e complete 50 mL com o mesmo solvente. A 10 mL desta solução junte 50 mL de água R, 5 mL de ácido nítrico diluído R, 20 mL de nitrato de prata 0,10 M e 2 mL de ftalato de dibutilo R. Agite. Titule com tiocianato de amónio 0,10 M em presença de 2 mL de sulfato férrico e de amónio R2, agitando energicamente próximo do final da titulação. Corrija o resultado tendo em conta o teor de cloretos determinado no respectivo ensaio.
O brometo de potássio contém, no mínimo, 98,0% e, no máximo, o equivalente a 100,5% de KBr, calculado em relação à substância seca.
54
e) Monografia da FP 9.0
f) Resultados e cálculos:
Padronização da solução de AgNO 3: V gasto de NH 4SCN = 11,9 mL [NH4SCN] = 0,1 M = 0,1 mol/L
0,1 mol ----------------- 1000 mL x ------------------- 11,9 mL
x = 1,19 x 10-3 mol de NH4SCN
Como a estequiometria da reação é de 1:1 1,19 x 10-3 mol de NH4SCN ------------ 1,19 x 10 -3 mol de AgNO 3
55
Uma vez que na titulação se utilizou o matraz que tinha 10 mL de AgNO 3: 1,19 x 10-3 mol ----------------- 10 mL x ------------------------ 1000 mL
x = 0,119 mol de AgNO3
[AgNO3] = 0,119 mol/L
Pesquisa de cloretos na amostra: V gasto de NH 4SCN = 4,5 mL [NH4SCN] = 0,1 M = 0,1 mol/L
0,1 mol ----------------- 1000 mL x -------------------- 4,5 mL
x = 4,5 x 10-4 mol de NH 4SCN
Como a estequiometria da reação é de 1:1 4,5 x 10-4 mol de NH4SCN ------------ 4,5 x 10-4 mol de AgNO 3 [AgNO3] = 0,119 mol/L
0,119 mol AgNO3----------------- 1000 mL x ---------------------------- 5 mL (volume usado de AgNO3) x = 5,95 x 10-4 mol de AgNO3 total
Nº de moles de AgNO 3 que reagiu com cloretos :
5,95 x 10-4 - 4,5 x 10-4 = 1,45 x 10 -4 mol de AgNO 3
Como a estequiometria da reação é de 1:1 1,45 x 10-4 mol de AgNO3 ------------ 1,45 x 10-4 mol de ClMM (Cl) = 35,5 g/mol n = m/M <=> m = n x M <=> m = 1,45 x 10 -4 x 35,5 <=> m = 5,1475 x 10-3 g de Cl m amostra pesada = 1,0607g % (m/m) =
5,475 −3 ,67
x 100
0,49 % de cloretos
Valor 0,6% segundo a FP 9.0
56
Doseamento do brometo de potássio na amostra: V gasto de NH 4SCN = 6,3 mL [NH4SCN] = 0,1 M = 0,1 mol/L
0,1 mol ----------------- 1000 mL x -------------------- 6,3 mL
x = 6,3 x 10-4 mol de NH 4SCN
Como a estequiometria da reação é de 1:1 6,3 x 10-4 mol de NH4SCN ------------ 6,3 x 10-4 mol de AgNO3 [AgNO3] = 0,119 mol/L
0,119 mol AgNO3----------------- 1000 mL x ---------------------------- 20 mL (volume usado de AgNO3) x = 2,38 x 10-3 mol de AgNO3 total
Nº de moles de AgNO3 que reagiu com halogéneos (Br- e Cl-):
2,38 x 10-3 – 6,3 x 10-4 = 1,75 x 10-3 mol de AgNO3
Como a estequiometria das reações é de 1:1 1,75 x 10-3 mol de AgNO3 ------------ 1,75 x 10-3 mol de Cl - e BrUma vez que na titulação se utilizou 10 mL de amostra de KBr presentes num balão de 50 mL: 1,75 x 10-3 mol ----------------- 10 mL x --------------------------- 50 mL
x = 8,75 mol x 10 -3 de Cl- e Br-
n Cl- = 1,45 x 10-4 mol
Nº de moles de KBr: 8,75 x 10-3 – 1,45 x 10-4 = 8,605 x 10-3 mol
MM (KBr) = 119,0 g/mol n = m/M <=> m = n x M <=> m = 8,605 x 10 -3 x 119,0 <=> m = 1,024 g de KBr m amostra pesada = 1,0518 g ,24
% (m/m) = ,58 x 100
97,4 % de KBr
Segundo a FP 9.0, o valor aceitável seria no mínimo 98,0% e no máximo 100,5% de KBr
57
Parte I: Identificação de uma amostra de brometo de potássio segundo a Farmacopeia Portuguesa 9.0 (Características; Identificação e Ensaio) a) Objetivos Do Trabalho - Caracterização, identificação e ensaio de uma amostra de brometo de potássio segundo a (FP 9.0) b) Fundamento Teórico (encontra-se juntamente com a técnica e monografia) c) Técnica/ Monografia MONOGRAFIA DO BROMETO DE POTÁSSIO, SEGUNDO A F.P. 9.0 BROMETO DE POTÁSSIO Kalii bromidum( KBr M, 119,0) DEFINIÇÃO Brometo de potássio: KBr. Teor: 98,0 por cento a 100,5 por cento (substância seca). CARACTERÍSTICAS Aspeto: pó cristalino branco ou cristais incolores. Solubilidade: facilmente solúvel na água e na glicerina e pouco solúvel no etanol a 96%. No que diz respeito à análise qualitativa a executar, podemos dividi-la em 3 ensaios: Ensaios obrigatoriamente positivos referentes à identificação de K + e Br-; Pesquisa de impurezas: que podemos dividir em: 1 – substâncias/impurezas que a FP 9 não admite estarem presentes na amostra, sendo ensaio obrigatoriamente negativos e 2 – ensaios-limite, em que a FP9 admite estarem presentes na amostra, mas numa determinada quantidade limite.
IDENTIFICAÇÃO A. A amostra dá a reação dos brometos (2.3.1). 2.3.1 BROMETOS (feito em tubos de centrífuga) a) Dissolva uma quantidade da amostra correspondendo a cerca de 3 mg de brometo (Br-) em 2 mL de água R ou utilize 2 mL da solução prescrita (vai ser executada uma solução que corresponderá à solução S → 20g de KBr em balão de 200mL). Acidule com ácido nítrico diluído R (3/4 gotas) e junte 0,4 mL (volume medido, em pipeta de plástico, sendo que 1 gota (100 μL) corresponde a 0,1 mL, logo iremos usar 4 gotas) de solução de nitrato de prata R1. Agite e deixe em repouso. Forma-se um precipitado caseoso amarelo pálido. Centrifugue e lave 3 vezes com 1 mL de água R (destilada) de cada vez. Efetue esta operação rapidamente, ao abrigo de luz intensa, sem ter em conta o facto de o líquido sobrenadante não ficar perfeitamente límpido. Suspenda o precipitado em 2 mL de água R e junte 1,5 mL de amónia R (1,5 mL, na hotte). O precipitado dissolve-se dificilmente.
58
Resumindo: Amostra KBr (2mL da solução S) + HNO 3 (3/4gotas) + AgNO3 (0,4mL → 4 gotas) Agitar e deixar em repouso
Centrifugação e lavagens (3x) com 1 mL de H2O (usar centrífuga, se for necessário colocar um tubo para equilibrar a mesma; centrifugar durante 10 min; adicionar 1 mL de H 2O, isolar com parafilme o tubo e proceder a agitação do mesmo e proceder a nova centrifugação, repetir 3x) Efetuar esta operação rapidamente, ao abrigo de luz intensa, sem ter em conta o facto de o líquido sobrenadante não fic ar perfeitamente límpido.
Precipitado caseoso amarelo pálido (AgBr)
Suspender o precipitado em H 2O (2mL) + Amónia (1,5 mL, que se encontra na hotte, num pipetador já calibrado), tapar o tubo com parafilme e agitar
Precipitado dissolve-se dificilmente (em meio alcalino, há alguma solubilização mas não é total) Conforme
Análise Qualitativa – Identificação Brometo Ag+ + Br- → AgBr ↓ (precipitado amarelo) AgBr ↓ + 2NH4OH → [Ag(NH3)2]Br + 2H2O
B. A solução S (ver Ensaio) dá as reações do potássio (2.3.1). 2.3.1 POTÁSSIO (feito em tubos de ensaio) b) Dissolva cerca de 40 mg da amostra em 1 mL de água R ou utilize 1 mL da solução prescrita. Junte 1 mL de ácido acético diluído R (10 gotas) e 1 mL de solução extemporânea de cobaltinitrito de sódio R a 100 g/l (10 gotas, preparada na altura e estava envolta em papel de alumínio). Forma-se imediatamente um precipitado amarelo ou amarelo alaranjado. Resumindo: Amostra KBr (1mL da solução S) + CH 3COOH (1mL → 10 gotas) + sol. extemporânea de cobaltinitrito de sódio (1mL → 10 gotas)
Formação imediata de precipitado amarelo ou amarelo-alaranjado (identificação da presença de K+ com formação de cobaltinitrito de otássio ue assinala a reci ita ão do ião Conforme
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Análise Qualitativa – Identificação Potássio 2K+ + Na+ + Co(NO2)63- → K2NaCo(NO2)63- ↓ (precipitado amarelo alaranjado)
ENSAIO Solução S. Dissolva 20,0 g da amostra em água isenta de dióxido de carbono R preparada a partir da água destilada R e complete 200 mL com o mesmo solvente (Primeira a preparar, e usada para todos os ensaios, já referida acima → a professora referiu que poderíamos preparar esta solução com água fervida, pois assim está não possuirá ácido carbónico, pois este passaria para a atmosfera sob a forma de CO 2). Aspeto da Solução. A solução S é límpida (2.2.1) e incolor (2.2.2, Método II ). 2.2.1 Um líquido é considerado como límpido quando a sua limpidez corresponde à da água R ou à do solvente utilizado nas condições operatórias indicadas acima ou se a sua opalescência não é mais pronunciada que a da suspensão de referência I. Conforme
2.2.2, Método II Em tubos de ensaio idênticos, de vidro neutro, incolor e transparente, com diâmetro interior de 15 a 25 mm e de fundo plano, compare o líquido em ensaio com a água R, o solvente ou a solução de referência (ver Quadros das soluções de referência) prescrita na monografia, sob uma espessura de 40 mm. Aprecie as tonalidades à luz natural difusa, observando segundo o eixo sobre fundo branco. (Não foi feito) Acidez ou alcalinidade (feito em tubo de ensaio). A 10 mL da solução S junte 0,1 mL de solução de azul de bromotimol R1 (1 gota). A viragem do indicador não necessita de mais de 0,5 mL (5 gotas) de ácido clorídrico 0,01 M ou de hidróxido de sódio 0,01 M. Resumindo: Solução KBr (10mL da solução S) + Solução de indicador ácido-base azul de bromotimol (0,1mL → 1 gota)
Azul (meio básico)
Amarelo (meio ácido)
Sendo que depois procede-se à adição de HCl, à solução azul ou NaOH, à solução amarela (Reação de Neutralização), sendo que no nosso caso obtivemos uma solução amarela, adicionamos NaOH, gota a gota, até que a solução ficasse azul e a solução estará conforme Sendo que não devem ser precisas mais de 5 gotas de cada para a viragem (+ de 5 gotas → Não Conforme)
Conforme
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Bromatos (feito em tubo de ensaio). A 10 mL da solução S junte 1 mL de solução de amido R (10 gotas), 0,1 mL de solução de iodeto de potássio R a 100 g/L (1 gota) e 0,25 mL de ácido sulfúrico 0,5 M (3 gotas) e deixe em repouso ao abrigo da luz durante 5 min. Não se desenvolve cor azul ou violeta. Resumindo: Tubo controlo + : H2O (10mL) + Sal de bromato (1 pitada) + Sol. de amido (1mL → 10 gotas) + Sol. de iodeto de potássio (0,1 mL → 1 gotas) + Ácido Sulfúrico (0,25mL → 3 gotas) Cor azul ou violeta → devido ao iodo Tubo amostra: Solução KBr (10mL da solução S) + Sol. de amido (1mL→ 10 gotas) + Sol. de iodeto de potássio (0,1 mL → 1 gotas) + Acido Sulfúrico (0,25mL → 3 gotas) Não se desenvolve cor azul ou violeta → incolor Conforme
Análise Qualitativa – Pesquisa de impurezas e ensaios limite
Bromatos
2BrO3- + 12H+ + 10e- → Br2 + 6H2O (5x) 2I- → I2 + 2e _______________________________________________________________
2BrO3- + 12H+ + 10I- → 5I2 + Br2 + 6H2O + Solução de amido R ↓ Complexo de cor azul ou violeta (Reação redox – bromato passa a bromo e o iodeto passa a iodo, que dá uma cor azul na presença de amido)
Perda por Secagem (2.2.32): no máximo, 0,1 por cento, em 1,000 g da amostra, na estufa a 105ºC, durante 3h. (Não foi feito)
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Iodetos (feito em tubo de ensaio). A 5 mL da solução S junte 0,15 mL de solução de cloreto férrico R1 (2 gotas) e 2 mL de clorofórmio R (não se usou clorofórmio, porque este é toxico, mas usou-se diclorometano, que se encontrava na hotte com um pipetador calibrado para 2 mL). Agite e deixe separar. A camada clorofórmica permanece incolor (2.2.2, Método I). 2.2.2, Método I - Em tubos de ensaio idênticos, de vidro neutro, incolor e transparente com diâmetro exterior de 12 mm, compare 2,0 mL do líquido em ensaio com 2,0 mL de água R, do solvente ou da solução de referência (Ver Quadros das soluções de referência) prescrita na monografia. Aprecie as tonalidades à luz natural difusa, observando horizontalmente sobre fundo branco. (Não foi feito) Resumindo: Tubo controlo: H2O (5 mL) + Sal de iodeto (1 pitada) + Diclorometano (2 mL → 20 gotas) + Solução de cloreto férrico (0,15 mL → 2 gotas) (fase orgânica corada → cor castanha, pela formação de iodo)
Tubo amostra: Amostra KBr (5 mL da solução S) + Diclorometano (2 mL → 20 gotas) + Solução de cloreto férrico (0,15 mL → 2 gotas)
(fase orgânica permanece incolor (baixo) e fase aquosa amarelada (cima)) Conforme
Análise Qualitativa – Pesquisa de impurezas e ensaios limite
Iodetos
(2x) Fe3+ + 1e- → Fe2+ 2I- → I2 + 2e ____________________________________________________________
2 Fe3+ + 2I- → 2Fe3+ + I2 (castanho/rosa) ↓ Solúvel em diclorometano (Reação redox – Fe3+ passa a Fe 2+ e o iodeto passa a iodo que se dissolve na fase orgânica – cor castanha)
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Metais pesados (2.4.8): no máximo, 10 ppm. 12 mL da solução S satisfazem ao ensaio limite A dos metais pesados. Prepare o padrão com solução a 10 ppm de chumbo (Pb) R. Ensaio limite de Metais Pesados (feito em provetas com tampa): A 12 mL da solução aquosa prescrita junte 2 mL de solução tampão de pH 3,5 R. Misture e junte 1,2 mL de reagente de tioacetamida R. Misture imediatamente. Prepare o padrão nas mesmas condições, utilizando uma mistura de 10 mL de solução a 10 ppm de chumbo (Pb), conforme o prescrito, e 2 mL da solução problema. Prepare igualmente um ensaio em branco, utilizando uma mistura de 10 mL de água R e 2 mL de solução problema. O padrão, comparado com o ensaio em branco, mostra uma ligeira coloração castanha. Após 2 min, a coloração castanha eventual da solução problema não é mais intensa que a do padrão. Resumindo: Chumbo (metal pesado): máximo a 10 ppm - Amostra: Solução aquosa prescrita (12mL) + solução tampão de pH 3,5 R (2mL) + reagente de tioacetamida R (1,2 mL) - Padrão: Solução de Pb (10ppm)(10mL) + Solução problema (amostra) (2mL) + solução tampão de pH 3,5 R (2mL) + reagente de tioacetamida R (1,2 mL) - Branco: H2O (10mL) + Solução problema (amostra) (2mL) + solução tampão de H 3 5 R 2mL + rea ente de tioacetamida R 1 2 mL O padrão, comparado com o ensaio em branco, mostra uma ligeira coloração castanha Padrão – névoa escura (precipitação de Pb); Branco – incolor; Amostra – pode ver-se ou não névoa
Após 2 minutos, a coloração castanha eventual da solução problema não é mais intensa que a padrão Conforme
Análise Qualitativa – Pesquisa de impurezas e ensaios limite
Metais Pesados – Ensaio Limite 1. Formação de ácido sulfúrico (H2S)
Tiocetamida
2. Formação de um precipitado negro (PbS) Pb2+ + S2- → PbS (precipitado negro)
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Sulfatos (2.4.13): no máximo, 100 ppm. 15 mL da solução S satisfazem ao ensaio limite dos sulfatos. 2.4.13. Sulfatos (feito em 2 provetas: amostra + padrão) Todas as soluções utilizadas neste ensaio são preparadas com água destilada R.
A 1,5 mL de solução a 100 ppm de sulfato (SO 4) RI, junte 1 mL de uma solução de cloreto de bário R a 250 g/L. Agite e deixe em repouso durante 1 min. Junte 15 mL da solução problema e 0,5 mL de ácido acético R. Prepare o padrão nas mesmas condições utilizando 15 mL de solução a 100 ppm de sulfato (SO4) R em vez da solução problema. Após 5 min, se a solução problema apresentar opalescência, não é mais pronunciada que a do padrão. Resumindo: Sulfatos: máximo, 100 ppm - Amostra: Solução SO 4 (100ppm)(1,5mL) + Solução BaCl2 (250 g/L)(1mL) + agitação e repouso + Solução problema (15mL) + CH3COOH (0,5mL) - Padrão: Solução SO4 (100ppm)(16,5mL) + Solução BaCl 2 (250 g/L)(1mL) + agitação e repouso + CH3COOH (0,5mL) Após 5 minutos, se a solução problema apresenta opalescência [precipitado de sulfato de bário ( BaSO4)], não é mais pronunciada que a padrão. Padrão → precipitado branco; Amostra → pode haver ou não precipitado, no máximo tão intenso como o padrão.
Conforme
Análise Qualitativa – Pesquisa de impurezas e ensaios limite
Sulfatos – Ensaio Limite Ba2+ + SO42- → BaSO4 ↓ (precipitado branco)
Ferro (2.4.9): no máximo, 20 ppm (indispensável que se faça o ensaio na hotte, e a proveta usada já não sai da hotte, por que neste ensaio vamos usar o ácido tioglicólico que possui mau cheiro). Tome 5 mL da solução S e complete 10 mL com água R. A solução satisfaz ao ensaio limite do ferro. 2.4.9 Ferro (feito em 2 provetas: amostra + padrão). Dissolva a quantidade prescrita da amostra em água R e complete 10 mL com o mesmo solvente ou utilize 10 mL da solução prescrita. Junte 2 mL duma solução de ácido cítrico R a 200 g/L e 0,1 mL de ácido tioglicólico R (1 gota, pipeta de vidro). Misture, alcalinize com amónia R e complete 20 mL com água R. Prepare o padrão nas mesmas condições utilizando 10 mL de solução a 20 ppm de ferro (Fe) R.
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Após 5 min, a coloração rósea eventual da solução da amostra não é mais intensa que a do padrão. Resumindo: Ferro: máximo, 20 ppm - Amostra: Solução problema (10mL) + Solução de ácido cítrico (200g/L)(2mL) + Solução de ácido tioglicólico (0,1mL) + misturar + alcalinizar com amónia + completar com H2O (20mL) - Padrão: Solução de ferro (Fe) (20ppm)(10mL) + Solução de ácido cítrico (200g/L)(2mL) + Solução de ácido tioglicólico (0,1mL) + misturar + alcalinizar com amónia + completar com H 2O (20mL) Após 5 minutos, a coloração rósea eventual da solução da amostra não é mais intensa que a do padrão. Padrão com cor roxa (formação de dictioglicato de ferro); Amostra → pode haver ou não (no máximo tão intenso como o padrão)
Conforme
Análise Qualitativa – Pesquisa de impurezas e ensaios limite
Ferro – Ensaio Limite
Magnésio e metais alcalino-terrosos (2.4.7): no máximo, 200 ppm, calculado em Ca. 10,0 g da amostra satisfazem ao ensaio limite do magnésio e dos metais alcalinoterrosos. O volume de edetato de sódio 0,01 M gasto é, no máximo, 5,0 mL. 2.4.7. Magnésio e metais alcalino-terrosos A 200 mL de água R, junte 0,1 g de cloridrato de hidroxilamina R, 10 mL de solução tampão de cloreto de amónio de pH 10,0 R, 1 mL de solução de sulfato de zinco 0,1 M e cerca de 15 mg de mistura composta de mordente negro 11 R. Aqueça a 40 °C (porque a reação é lenta) e titule a esta temperatura com edetato de sódio 0,01 M até viragem de violeta para azul nítido. A esta solução junte a tomada de ensaio prescrita dissolvida em 100 mL de água R ou a solução prescrita. Se a coloração virar para violeta, titule com edetato de sódio 0,01 M até reaparecer a coloração azul. O volume de edetato de sódio 0,01 M utilizado na segunda titulação não excede a quantidade prescrita.
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