Estudio termodinámico de la solubilidad de algunas sulfonamidas en mezclas cosolventes

Abstract

Se determinó la solubilidad de sulfadiazina, sulfamerazina y sulfametazina en diferentes mezclas cosolventes n-alcohol + agua entre 293,15 K y 313,15 K, y se calcularon las respectivas funciones termodinámicas de solución. Los parámetros de solvatación preferencial de los fármacos se derivaron a partir de sus propiedades termodinámicas de solución por medio de los métodos de las integrales inversas de Kirkwood-Buff (Inverse Kirkwood-Buff integrals IKBI) y cuasi-reticular cuasi-químico (Quasi-Lattice Quasi-Chemical, QLQC). A partir de los estudios acerca del efecto del solvente, se encontró que estos fármacos son sensibles a los efectos específicos de solvatación preferencial. El para ́metro de solvatación preferencial por metanol, δx1,3, es negativo en mezclas ricas en agua pero positivo en los demás casos, y en el caso de los otros alcoholes (etanol y n-propanol) el parámetro de solvatación preferencial es negativo en mezclas ricas en agua al igual que en mezclas ricas en el n-alcohol, y positivo en mezclas de composiciones intermedias. Es conjeturable que, en mezclas ricas en agua la hidratación hidrofóbica en torno a los anillos aromáticos y/o grupos metilo juega un papel relevante en la solvatación de los fármacos, mientras que en mezclas ricas en etanol y n-propanol, el parámetro de solubilidad podría estar influenciando en mayor proporción la hidratación de los fármacos. Se observaron relaciones entálpicas-entrópicas no lineales al graficar la entalpía en función de la energía de Gibbs de solución. Las gráficas ∆solnH0 vs. ∆solnG0 muestran dos tendencias diferentes en función de la pendiente obtenida, una pendiente negativa indica una conducción entrópica y una pendiente positiva indica una conducción entálpica. Por otro lado, se observó la relación de entalpía-entropía lineal en una gráfica de entalpía frente a la entropía de la solución también, en este caso la pendiente superior a uno indica que el mecanismo de conducción es la entalpía y la pendiente inferior a uno indica que el mecanismo de conducción es la entropía De otro lado, los valores estimados de solubilidad, obtenidos mediante el uso de modelos semiempíricos presentan desviaciones notables con respecto a los valores experimentales. Estos resultados demostraron la necesidad de mejorar las estrategias teóricas para estimar esta propiedad, demostrando además la gran importancia de la determinación experimental de la solubilidad de los fármacos en aquellas mezclas cosolventes útiles en métodos de purificación y en el diseño de formas de dosificación.

Abstract. The equilibrium solubility of sulfadiazine, sulfamerazine and sulfamethazine in different n- alcohol + water binary mixtures at temperatures from 293.15 K to 313.15 K was determined and the respective thermodynamic quantities of solution were calculated. Additionally, the preferential solvation parameters of the drug were derived from their thermodynamic solu- tion properties by means of the inverse Kirkwood-Buff integral (IKBI) and the quasi-lattice quasi-chemical (QLQC) methods. From solvent effect studies, it was found that these drugs are sensitive to specific solvation effects. The preferential solvation parameter by methanol, δx1,3 is negative in water-rich but positive in other mixtures; otherwise, in the case of the others two alcohols (ethanol and n-propanol) the preferential solvation parameter is negative in water-rich mixtures and n-alcohol-rich too, and positive in mixtures of intermediate compositions. It is conjecturable that in water-rich mixtures the hydrophobic hydration around aromatic rings and/or methyl groups plays a relevant role in the drug solvation while in ethanol-rich and n-propanol-rich mixtures the solubility parameter is more responsible for the drug solvation. A nonlinear enthalpy-entropy relationships were observed in plots of enthalpy vs. Gibbs energy of solution. The plot of ∆solnH0 vs. ∆solnG0 show two different trends according to the slope obtained, the negative slope indicate that the driving mechanism is the entropy and positive slope indicate that the driving mechanism is the enthalpy. Otherwise, the linear enthalpy-entropy relationship was observed in a plot of enthalpy vs. entropy of solution too, in this case slope higher than one indicate that the driving mechanism is the enthalpy and the slope lower than one indicate that the driving mechanism is the entropy. On the other hand, the estimated solubility values obtained using semi empiric models pre- sent notorious deviations with respect to the experimental values. These results demonstrated that it is necessary to improve the theoretical strategies for estimating this property, and more over, they also demonstrated the great importance of the experimental determination of drugs solubility in those cosolvent mixtures useful in purification methods and dosage forms design.