Cinética química

La cinética química es un área de la quimicofisica que se encarga delestudio de la rapidez de reacción, como cambia la rapidez de reacción bajocondiciones variables y que eventos moleculares se efectúan durante lareacción general (Difusión, ciencia de superficies, catálisis).

Es un estudio puramente empirico y experimental, pues a pesar de la gran cantidad de conocimientos sobre química cuántica que se conocen, siguen siendoinsuficientes para predecir ni siquiera por aproximación la rapidez de unareacción química.

Por lo que la rapidez de cada reaccion se determina experimentalmente

Velocidad de reacción

Esta conformada por la velocidad de formación y la rapidez de descomposición.

Esta rapidez no es constante y depende de varios factores, como la concentración de los reactivos, la presencia de un catalizador, la temperatura de reacción y el estado físico de los reactivos.

Uno de los factores mas importantes es la concentración de los reactivos.

Cuanto mas partículas existan en un volumen, mas colisiones hay entre laspartículas por unidad de tiempo.La rapidez de reacción se mide en unidades de concentración/tiempo, estoes, en (mol/l)/s es decir moles/(l・ s).

Orden de reacción

Para cada reacción se puede formular una ecuación, la cual describe cuantas partículas del reactivo reaccionan entre ellas, para formar una cantidad de partículas del producto.

El orden de reacción esta definido como la suma de los exponentes de lasconcentraciones en la ley rapidez de la reacción.

Existen varios factores que afectan la rapidez de una reaccion quimica: laconcentracion de los reactivos, la temperatura, la existencia de catalizadoresy la superficie de contactos tanto de los reactivos como del catalizador.

Los catalizadores negativos se llaman electrocatalizadores y los positivoscatalizadores normales

Temperatura.-

Por norma general, la rapidez de reacción aumenta con la temperatura porque al aumentarla incrementa la energía cinética de las moléculas

Con mayor energía cinética, las moléculas se mueven mas rápido y chocancon mas frecuencia y con mas energía.

Esta ecuación linealizada es muy útil a puede ser descrito a través de laEcuación de Arrhenius

K = Aexp( − EA / RT)

Donde K es la constante de la rapidez, A es el factor de frecuencia, EA es la energía de activación necesaria y T es la temperatura, Al linealizarla se tiene que el logaritmo neperiano de la constante de rapidez es inversamente proporcional a la temperatura.

El comportamiento de la constante de rapidez o coeficiente cinético frente ala temperatura = lnA − (Ea / R)(1 / T2 − 1 / T1)

Para un buen numero de reacciones quimicas la rapidez se duplicaaproximadamente cada diez grados centigrados

Estado Físico de los Reactivos

Si en una reacción interactúan reactivos en distintas fases, su área decontacto es menor y su rapidez también es menor. En cambio, si el área decontacto es mayor, la rapidez es mayor.

Presencia de un catalizador

Los catalizadores (La sustancia que acelera o retarda un proceso químico)aumentan la rapidez de una reacción sin transformarla, además empeoran laselectividad del proceso, aumentando la obtención de productos nodeseados.

La forma de acción de los mismos es modificando el mecanismode reacción, empleando pasos elementales con mayor o menor energia deactivación.

Concentración de los reactivos

La mayoría de las reacciones son mas rápidas cuanto mas concentrados seencuentren los reactivos. Cuanta mayor concentración, mayor frecuencia decolisión

Presión

En una reacción química, si existe una mayor presión en el sistema, esta vaa variar la energía cinética de las moléculas

Entonces, si existe una mayor presión, la energía cinética de las partículas va a disminuir y la reacción se va a volver mas lenta. Excepto en los gases, que al aumentar su presión aumenta también el movimiento de sus partículas y, por tanto, la rapidez de reaccion.

ESTABILIDAD DE UNA SUSPENSIÓN DE AMPICILINA

MUESTRANombre: AmpicilinaForma Farmacéutica: SuspensiónLaboratorio: MagmaRegistro Sanitario#: N24527Fecha de Fabricación: Fecha de Vencimiento: Abr 2014Lote: 104441Dosis: 125mg/5mL

Controles físicos

Características organolépticas

Valoración espectrofotométrica.

Absorbancia del Estándar: 0,609Concentración del Estándar: 20μg/mL

Orden de Reacción 2

T 30oC

Orden de reacción 2

Calculo de la constante de degradacion

Conclusiones del estudio de la ampicilina

La estabilidad química nos permite conocer el tiempo de vida útil de un medicamento, de su principio activo sin embargo deben realizarse pruebas de estabilidad de sus excipientes ya que pueden ser los causantes de la aceleración en la degradación del principio activo.

Al realizar el análisis espectrofotométrico a los siete días a temperatura ambiente podemos observar que el contenido de principio activo se ha degradado mas del 10% (87,03%) de su contenido inicial (104,27%) lo cual nos indica que la suspensión es muy inestable y una vez reconstituida su tiempo de vida útil es menor a una semana.

En el control físico de las suspensiones a diferentes temperaturas, podemos ver que el olor con el pasar del tiempo se intensifica, con respecto al sabor en t0 y t7 el en los dos se aprecia un sabor dulce, pero a t14 mientras a temperatura ambiente se potencializa el sabor, 30oC se hizo un poco amarga, algo similar paso con el color en t14, a temperatura ambiente el color naranja se intensifico y a 30oCdisminuyo la coloración hasta alcanzar un naranja pastel.

Tanto a temperatura ambiente como a 30oC se obtuvieron ordenes de reacción tipo 2, lo que quiere decir que el orden de reacción es directamente proporcional al cuadrado de la concentración.

La constante de degradación en la suspensión de Ampicilina fue de 478,61 dias, lo que equivale a 16 meses.

El tiempo necesario para que se degrade el 50% del principio activo fue de 3164,38 días, lo que equivale aproximadamente a 9 anos.

El tiempo necesario para que la concentración de principio activo disminuya a 90%, la cual es la cantidad inferior de las especificaciones es de 16 meses, (tiempo de vida útil).

En el estudio de 14 días podemos observar que la concentración de principio activo disminuye considerablemente a mayor temperatura que a temperatura ambiente, por lo que se recomienda almacenarlo en un lugar fresco.

Determinación del orden de reaccion. Es un fin primordial de la Cinetica Quimica

PRINCIPIOS DE ESTABILIDAD DE LOS MEDICAMENTOS

Se entiende por fármaco o droga toda sustancia química que interactúa con los organismos vivientes. Los medicamentos son aquellas sustancias químicas que se utilizan para prevenir o modificar estados patológicos o explorar estados fisiológicos para beneficio de quien los recibe. Son sustancias útiles en el diagnóstico, prevención y tratamiento de las enfermedades del hombre.

Cinética química y estabilidad de los medicamentos

La estabilidad de los principios activos es el principal criterio para determinar la aceptación o rechazo de cualquier medicamento. Existen varias formas de inestabilidad para dar pie al rechazo de algún producto

_Degradación química del principio activo._La formación de un producto tóxico resultante del proceso de descomposición._Inestabilidad que puede disminuir la biodisponibilidad del fármaco

Un producto medicinal tiene que satisfacer criterios de estabilidad química, toxicológica, terapéutica y física

Haciendo uso de los grupos químicos funcionales de los compuestos orgánicos de los fármacos es posible anticipar el tipo de degradación que sufrirán las moléculas

Las rutas de degradación, son del tipo químico cuando se forman nuevas entidades químicas como resultado de la degradación y son físicas cuando no se producen .

Los medicamentos están constituidos de moléculas orgánicas por lo que los mecanismos de degradación son similares a los de todos los compuestos orgánicos, pero con la diferencia de que las reacciones se presentan a concentraciones muy diluidas

La descomposición de un medicamento se da más por reacciones con agentes inertes del ambiente, como el agua, el oxígeno o la luz, que por la acción con otros agentes activos. Por lo regular las condiciones de reacción son las ambientales, además de que la duración de éstas se da en el término de meses o años.

Los tipos de degradación más importantes de los productos farmacéuticos son la hidrólisis, la oxidación y la fotólisis

A.- Tipos de degradación química de los principios activos de los medicamentos

1 Solvólisis

Tipo de degradación que involucra la descomposición del principio activo por una reacción con el solvente presente.

En muchos casos el solvente es agua, pero pueden estar presentes cosolventes como el alcohol etílico o el propilénglicol. Estos solventes actúan como agentes nucleofílicos atacando centros electropositivos en la molécula del fármaco.

Las reacciones comunes de solvólisis incluyen compuestos carbonílicos inestables como los esteres , lactonas y lactamas

Las velocidades de reacción son muy variadas dependiendo del grupo funcional y complejidad de la molécula, en donde los grupos sustituyentes pueden causar efectos estéricos, resonancia inductiva y formación de puentes de hidrógeno.

La reacción de inestabilidad más frecuente se da con los ésteres, sobre todo cuando están presentes grupos con propiedades ácido-base, como -NH2, -OH, -COOH.

2 Oxidación

Son algunas de las vías importantes para producir inestabilidad en los fármacos

Generalmente el oxígeno atmosférico es el responsable de estas reacciones conocidas como autoxidación

Los productos de oxidación están electrónicamente más conjugados, por lo que los cambios en las apariencias, como el color y forma de la dosificación, son un indicio de la degradación de medicamentos.

Los mecanismos de oxidación son complejos, involucrando reacciones de iniciación, propagación, descomposición y terminación de los radicales libres.

3 Fotólisis

La luz normal del sol o la de iluminación de interiores puede ser responsable de la degradación de algunas moléculas de fármacos. Estas son reacciones que se asocian comúnmente a las de oxidación, ya que la luz se considera el iniciador, aunque las reacciones de fotólisis no se restringen sólo a las de oxidación

Los esteroides son los compuestos que presentan reacciones de fotoinducción en forma más común.

4 Deshidratación

La eliminación de una molécula de agua de la estructura molecular, incluye agua de cristalización que puede afectar las velocidades de absorción de las formas dosificadas.

Ejemplo : la degradación de prostaglandinas E2 y la tetraciclina, formando un doble enlace con resonancia electrónica que se deslocaliza en los diferentes grupos funcionales.

5 Racemización

Los cambios en la actividad óptica de una droga pueden resultar en un decremento de su actividad biológica. Los mecanismos de reacción involucran, aparentemente, un ion carbonilo intermediario que se estabiliza electrónicamente por el grupo sustituyente adjunto.

Ejemplo : la racemización de la policarpina donde el carbanión producido se estabiliza por la deslocalización del grupo enolato. La policarpina también se degrada por la hidrólisis del anillo de lactona.

6 Incompatibilidades

Las interacciones químicas se dan frecuentemente entre dos o más componentes de los medicamentos en la misma forma dosificada o entre los ingredientes activos y un coadyuvante farmacéutico. Muchas de estas incompatibilidades entre compuestos tienen relación con el grupo funcional amino.

Ejemplo de la incompatibilidad droga-droga se da entre los antibióticos aminoglucósidos, como la kanamicina y la gentamicina por penicilina en mezcla, reduciéndose la vida útil a 24 hrs

B.- Rutas de degradación física

1 Polimorfismo

A las diferentes formas cristalizadas de un mismo compuesto se les llama polimorfos. Se preparan por cristalización del fármaco a partir del uso de solventes y condiciones diferentes. Los esteroides, sulfonamidas y barbitúricos se distinguen por esta propiedad.

Cada polimorfo puede tener diferencias importantes en cuanto a sus parámetros fisicoquímicos, como la solubilidad y el punto de fusión. La conversión de un polimorfo en otro, en una forma dosificada, puede ocasionar cambios drásticos en el medicamento.

2 Vaporización

Algunos fármacos y sus coadyuvantes farmacéuticos poseen suficiente presión de vapor a temperatura ambiente como para su volatilización a través de los constituyentes de su envase

Esta es una de las razones para la pérdida del principio activo.

La adición de macromoléculas como el polietilénglicol y celulosa micro cristalina puede ayudar a la estabilización de alguno de los compuestos

Ejemplo: las dosificaciones de nitroglicerina

3 Envejecimiento

Este es un proceso en que los cambios por desintegración o disolución de las formas dosificadas alteran las propiedades fisicoquímicas de los ingredientes inertes o el principio activo. Estos cambios son función de la edad del medicamento, trayendo consigo cambios en la biodisponibilidad.

4 Adsorción

Las interacciones fármaco-plástico pueden representar serios problemas cuando las soluciones intravenosas se guardan en bolsas o viales de cloruro de polivinilo (PVC). Muchos medicamentos como el diazepan, la insulina, entre otros, han presentado gran adsorción al PVC

3 Degradación biológica

Muchos medicamentos, especialmente los jarabes y los sueros glucosados, pueden sufrir degradaciones por fermentación. En el caso de los jarabes, el ataque lo causan principalmente hongos, y en el caso de los sueros las levaduras

Ejemplo, en las tabletas de levadura de cerveza, puede haber contaminación con Salmonella y otras bacterias, por lo que tornan peligrosas por la posible generación de toxinas.

3 Reprocesamiento de productos farmacéuticos

Una vez que se ha cumplido con la fecha de caducidad de los productos farmacéuticos, deben ser devueltos al fabricante, el cual debe analizar los lotes para determinar el curso a seguir. En el caso de que se determine que un lote todavía es útil, se podrá redistribuir después de verificar el empaque, anotar los nuevos datos del lote y análisis, así como la nueva fecha de caducidad.

Los lotes reprocesados deberán ser reenvasados, empacados y distribuidos con nuevos números de control por lotes. Los envases y etiquetas deberán ser nuevos

Los lotes reprocesados deberán ser reenvasados, empacados y distribuidos con nuevos números de control por lotes. Los envases y etiquetas deberán ser nuevos