identificaciÓn y cuantificaciÓn de compuestos de interÉs farmaceutico por espectrofotometrÍa...

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LABORATORIO DE METODOS ANALITICOSINTRUMENTALES

PRACTICA No. 7

IDENTIFICACIÓN Y CUANTIFICACIÓN DE COMPUESTOSDE INTERÉS FARMACEUTICO POR

ESPECTROFOTOMETRÍA ULTRAVIOLETA -VISIBLE

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1. Objetivos1.1 Identifcar compuestos orgánicos por medio de

espectroscopia UV-VIS.1.2 Determinar la concentracin de sustancias

orgánicas en muestras problema! por medio de una

curva de calibracin! aplicando la le" de #eer $ bourger.Introduccin

%a espectroscopia es la medicin e interpretacin de la radiacin

electromagn&tica absorbida o emitida por las mol&culas o átomos de

una muestra.

'n un análisis espectro(otom&trico se aprovec)a la absorcin selectiva

*ue tiene una sustancia sobre una longitud de onda espec+fca del total

del espectro de radiacin.

%a absorcin de la radiacin ultravioleta! visible e in(rarroja depende de

la estructura de las mol&culas! " es caracter+stica para cada sustancia

*u+mica. ,uando una mol&cula es sometida a una radiacin

electromagn&tica absorbe energ+a de la radiacin " aumenta su estado

energ&tico o se ecita. Del total de radiacin policromática se absorbe

solo un tipo pre(erente de longitud de onda *ue depende de lanaturalea molecular de la sustancia /part+culas subatmicas! tipos de

enlaces " distribucin de electrones0. ,omo parte de la radiacin de una

longitud de onda determinada se absorbe! su intensidad disminu"e " se

puede medir la cantidad de lu *ue )a sido absorbida.

Espectro electromagnético

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Un espectro(otmetro es un e*uipo con(ormado generalmente de una

(uente de radiacin! un monocromador! un contenedor de la muestra! un

(otodectector " el dispositivo de lectura.

• ara el espectro de lu ultravioleta se emplean lámparas de

descarga de )idrgeno o deuterio! *ue proporcionan radiacin en

el intervalo de 34-154 nm.• %os monocromadores tienen como (uncin proporcionar un )a de

lu con un valor espec+fco de longitud de onda " anc)o

determinado de una banda del espectro.• %as celdas empleadas son de vidrio para el uso de lu visible " de

cuaro para el empleo de lu UV. 'l vidrio absorbe la radiacin por

debajo de 64nm! " por ello no debe emplearse para las

determinaciones con lu UV.• Un detector es un transductor *ue trans(orma la radiacin en 7ujo

de corriente el&ctrica " de ser necesario amplifca esa se8al. %os

detectores pueden ser celdas (otovoltaicas! (otodiodos de estado

slido! tubos (otoemisores " tubos (otomultiplicadores.

Espectrofotómetro

%a absorbancia /9s0 o densidad ptica /DO0 de una lu monocromática

se defne como el logaritmo decimal de la relacin entre la intensidad de

la radiacin no absorbida /It0 " la intensidad de la radiacin incidente /I40

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 As=−log ( I 

t 

 I 0)

%a magnitud de la absorcin de radiacin de una sustancia depende de

la cantidad de mol&culas *ue )a"a. Dic)o en otras palabras la cantidadde lu absorbida depende de la concentracin de la muestra. 'sto lo

describi #eer en 1362: pero tambi&n depende del espesor de la capa

*ue atraviese la lu! o la distancia *ue &sta recorra! como (ue descrito

por #ouger " %ambert /1;4-1;540. ,ombinando ambas ideas se obtiene

la %e" #ásica de espectro(otometr+a /#ouger-#eer-%ambert0 *ue indica

*ue la relacin entre la intensidad de lu incidente " transmitida

depende de la concentracin de la muestra " el diámetro de la celda! es

decir la distancia *ue la lu atraviesa.

log  I 0 I t 

=αcl

<eneralmente se emplean celdas de 1 cm de paso " la concentracin se

epresa en moles=%! entonces el (actor > se convierte en ? o coe(iciente

de absorcin molar.

%a relacin I4=It  se llama transmitancia " se representa como @!

epresándose en porcentaje. %a relacin -log I4=It se conoce como

absorbancia.

'n esta práctica )aremos uso de un m&todo espectro(otom&trico para

determinar la presencia " concentracin de una sustancia de inter&s

(armac&utico *ue es la ca(e+na usando la regin del espectro *ue

corresponde a la lu Ultravioleta.

%a ca(e+na es un psicoactivo alcaloide del grupo de las antinas! slido

cristalino! blanco " de sabor amargo! *ue actAa como una droga

psicoactiva! levemente disociativa " estimulante por su accin

antagonista no selectiva de los receptores de adenosina.

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Estructura molecular de la cafeína

'n los )umanos! la ca(e+na es un

estimulante del sistema nervioso central

*ue produce un e(ecto temporal de restauracin

del nivel de alerta " eliminacin de la

somnolencia. %as bebidas *ue contienen ca(e+na! tales como el ca(&! el

t&! algunas bebidas no alco)licas /especialmente los re(rescos de cola0

" las bebidas energ&ticas goan una gran popularidad. %a ca(e+na es la

sustancia psicoactiva más ampliamente consumida en el mundo. %a

ca(e+na tiene propiedades diur&ticas! si se administra en dosis

sufcientes a individuos *ue no tienen tolerancia a ella. %os

consumidores regulares! sin embargo! desarrollan una (uerte tolerancia

a este e(ecto! " los estudios generalmente no )an podido demostrar lacreencia general de *ue el consumo regular de bebidas ca(einadas

contribu"e signifcativamente a la des)idratacin.

2. Parte e!er"#e$ta%2.1 Diagrama de blo*ues

reparacin de soluciones problema

'n caso de *ue sea pastillaB

Se prepara a partir de

la solucin de ca(e+na

estándares de 6!14!16 !

24 " 26

Se obtuvo el espectro delestándar de ma"or

concentracin .Se utiliaron

estas condiciones en

espectro(otmetro UV $Vis.

Se ajust a cero deabsorbancia con el

blanco de reactivos.

Se le" la

absorbancia de

cada una de las

soluciones de

concentracin

conocida de

Se determin la

longitud de onda

máima de la

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Se peso 4.5565g de

cafaspirina

Se disolvio ensolucion

alco)olica al14C v=v

Se llevo a a(oro)asta 64 m%

Se )io unadilucion 1B64

Se peso 4.126gde ca(e

Se solubilio en24ml de solucion

alco)olica al

14C v=v

Se calento aebullicion Se

en(rio " fltro

'l fltrado sellevo a a(oro con

solucion

alco)olica )asta64 ml

Se )io unadilucion 1B64

'n el caso de ca(& soluble

Una ve *ue se tuvieron las muestrasB

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se establecio laλmax de la cafeina

Se ajusto a 4 conel blanco

Se le"eron las 9sde las soluciones

problemas "soluciones

diluidas

Se reali.o elbarrido de

longitud de ondapara las

muestrasproblemas

. Eesultados

 @abla 1. 'spectro de absorcin

'n la tabla 1 se observa la cantidad de lu transmitida

a la solucin en (uncin a la longitud de onda.Lo$&"t'((e o$(a

A)*.

2+, 4.2;2+ 4.262, 4.2352 4.5;2, 4.;42 4.FF27, 1.1227 1.152/, 1.442

2/ 4.6FF20, 4.6620 4.14;1,, 4.413

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 @abla 2. ,oncentracin de ca(e+na en disoluciones " muestras problema.

. A$%"*"* (e re*'%ta(o*

1. Obtener curva de longitud de onda máima de absorcin de ca(e+na.

So%'3"4$No.

Co$3e$tra3"4$ 3a5e6$a!!#

Co$3e$tra3"4$ (e3a5e6$a

#o% L

A)*or)a$3"a

Coe83"e$tea)*ort"9"

(a(#o%ar M-: 3#-:

: 6 2.6;;G14H-

6

4.2F F552.F

+ 14 6.16G14H-

6

4.51 3F.64

1 16 ;.;1G14H-

6

4.;16 F23.3

+ 24 1.44G14H-

4.F1F 3F22.

26 1.233G14H- 1.16; F41;.F2

Ca8a*!"r"$a

2.F 1.23G14H-

6

4.636 66F5.26

Ca5; .15 1.523G14H-

6

4.;3 61.5F

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24 26 264 266 254 256 2;4 2;6 234 236 2F4 2F6 444

4.2

4.

4.5

4.3

1

1.2

1.

E*!e3tro (e a)*or3"o$

Lo$&"t'( (e o$(a

A)*.

<rafca 1. 'spectro de absorcin " λ máima de absorcin de ca(e+na.

'n la gráfca 1 se observa con claridad la absorbancia ma"or *ue va a

determinar el valor de λmax .

 λmax=275nm

igura 1. 'spectro terico de absorcin de ca(e+na

 @abla

 λmax  (e %a

3a5e6$a Te4r"3a

 λmax  (e %a 3a5e6$a

Partee!er"#e$ta%

272 $# 2;6 nm

. Obtener curva tipo de las soluciones de ca(e+na.

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6 14 16 24 264

4.2

4.

4.5

4.3

1

1.2

1.

(/0 J 4.2 K 4.42EL J 1

C'r9a t"!o (e %a 3a5e"$a <!!#=

Co$3e$tra3"o$ (e 3a5e"$a <!!#=

A)*

<rafca 2. ,urva tipo de las di(erentes soluciones a di(erentes concentraciones

de ca(e+na en ppm.

%a grafca 2 presenta una tendencia lineal! " esta linealidad nos representa *ue

la absorbancia es proporcional a la concentracin de la especie absorbente por

lo cual se cumple con la %e" de #eer.

 @abla . ,oncentracin e*uivalente ppm-molar.

>!!#? >Mo%ar? A)*or)a$3"a

B%a$3o 4 4

2.6;;G14

H-6

4.2F

:, 6.16G14

H-6

4.51

: ;.;1G14

H-6

4.;16

2, 1.44G14

H-

4.F1F

2 1.233G14

H-

1.16;

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2.6;;G14H-6 6.16G14H-6 ;.;1G14H-6 1.44G14H- 1.233G14H-4

4.2

4.

4.5

4.3

1

1.2

1.

(/0 J 4.2 K 4.42EL J 1

C'r9a t"!o (e 3a5e6$a <#o%L=

Co$3e$tra3"o$ (e 3a5e"$a <#o%L=

A)*

<rafca . ,urva tipo de las di(erentes soluciones a di(erentes concentraciones

de ca(e+na en mol=%itro.

,alcular el coefciente de absortividad molar " comparar con el valor

reportado con la bibliogra(+a

ε  (e %a 3a5e6$a

Te4r"3a a 272 $#

  ε  (e %a 3a5e6$a

Partee!er"#e$ta% a272 $#

 :,,, M-:3#-: F16F.12

. 'valuarla concentraciones de ca(e+na en las muestras problema.

Utiliando la ecuacin *ue se ajusta a los puntos de la curva tipo o patrn

M'e*tra!ro)%e#a

te4r"3o* !!#e!er"#e$ta%e*

@ !!

Ca8a*!"r"$a 64mg=644mg 2.FCa5; 222.2 mg=% .15

6. ,alcular el porcentaje de error en las muestras problema.

M'e*tra te4r"3o* @ !! te4r"3o @ !!

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!ro)%e#aCa8a*!"r"$a 64mg=644mgCa5; 222.2 mg=%

5.- ,alculo de las concentraciones de las muestras problema utiliando el

coefciente de absortividad molar.

M'e*tra!ro)%e#a

3o$3e$tra3"4$e!er"#e$ta%

Ca8a*!"r"$a 2.66Ca5; .1F51

5.1 ,alculo para la concentracin de cafaspirina

M'e*tra

!ro)%e#a

Ca8a*!"r"$a Ca5;

Co$3e$tra3"4$< M=

4.98 5.2

;. 9plicaciones

%a aplicaciones de esta práctica en al área (armac&utica son etensas ! puesto

)a" infnidad de compuestos de inter&s (armac&utico *ue se pueden identifcar

" cuantifcar por espectro(otometr+a .

'stas identifcaciones " cuantifcaciones se ven muc)o dentro de la industria en

el área de control de calidad "a *ue esta área se encarga de realiarmediciones del parámetro del producto/ (ármaco0 ! determinando si los valores

obtenidos están en concordancia con unas especifcaciones preestablecidas.

• Se utilia la espectroscopia UV $ Visible para la determinacin del

ibupro(eno puro " de las distintas (ormas (armac&uticas *ue lo

contienen.

Co$3%'*"o$e*

• 'l coefciente de absortividad molar eperimental (ue de

10208 M −1

cm−1

.

• 'l m&todo espectroscpico tiene una gran rama de aplicaciones dentro

de la industria (armac&utica.

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• Se utilia la absorcin de radiacin UV $ VISI#%' para la determinacin

de ca(e+na debido a *ue sus transiciones de π → π ¿

 se pueden

determinar en esta absorcin.• ara no obtener (alsas lecturas de absorbancia es importante impedir

*ue entre la lu dispersa en el espectro(otmetro " manipular las civetascon un pa8uelo suave para evitar dejar )uellas dactilares en sus caras.

B")%"o&ra56a

• Marris! Daniel: 9nálisis Nu+mico ,uantitativo: 'd. Eevert&: 'spa8a: 244:pagB 265

• Soog! Douglas! Pest Donald! et. al.: Nu+mica 9nal+tica! ;Q 'dicin: 'd.Rc<raMill: R&ico: 2441: pagB ;2F

 oa (e 3%3'%o

G ,álculos para evaluarla concentraciones de ca(e+na en las muestras

problemaB

'cuacin *ue se ajust a los puntos eperimentalesB

" J 4.22; K 4.413 ec. 1

'cuacin de la recta en mol=%

 y=0.2274 x+0.018   ec. 2

'cuacin de la recta en ppm

De la ecuacin 2! se despeja *ue es la concentracin " se sustitu"en los

valores de " *ue son los de absorbancia B

 x=|−0.018|0.2274

ara obtener la concentracin fnal "a *ue se realiaron dilucionesB

Cfinal=  ( x )(volumen del aforo enml)(volumende la muestraen ml)

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Cfinal= ( x )(10ml)(5ml)

G ara calcular el coefciente de absortividad molar se utilian los siguientesdatos B

%e" de #eer

ε=  A

bC 

εJ9bsortividad molar

9J9bsorbancia J 1.15 nm

bJtra"ecto pticoJ1 cm

,Jconcentracin

ara obtener la concentracin se utilia la ecuacin / con concentraciones

molares 0*ue se ajust a los puntos de la curva tipo B

 " J 4.22; K 4.413 ec 1.

Se despeja " se sustitu"e la observancia de 1.453 nm

 x=1.163−0.0180.2274

  =5.035mol L

Se despeja ε  de la %e" de #eer

ε=  1.163

(1.00cm )(5.035 mol

 L )=0.2309 L M 

−1cm

−1

G ,onversin de concentracin de ,a(e+na en ppm a R

6ppmJ6mg=%

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5mg

 L |   mol

194 g|   1 g

1000mg|=2.577 x10−5 mol

 L

G ,álculo de la concentracin usando coefciente de etincin molar

,afaspirina

C = A

εb=

  0.585

(0.2309 M −1cm

−1) (1.00cm ) 2.5335 M