Aspectos físicoquímicos de la solubilidad de la etilhexiltriazona en algunos solventes usados en filtros solares

Abstract

La Etilhexil triazona (EHT) es un filtro químico solar, ampliamente utilizado en la formulación de protectores solares así como otros productos para el cuidado de la piel, siendo la sustancia que mayor efectividad muestra como absorbente de radiación UVB. La presente investigación se realizó con el fin de obtener la información de las propiedades fisicoquímicas en solución de la EHT, las cuales no han sido previamente estudiadas en detalle. Por lo tanto se realizó el análisis termodinámico de la solubilidad de EHT en mezclas binarias acetato de etilo + etanol (AcOEt + EtOH) a temperaturas de 298,15 K, 303,15 K, 308,15 K, 313,15 K y 318,15 K. Se encontró que el mayor valor de solubilidad en fracción molar se obtiene en la mezcla de 0,20 en fracción másica de EtOH a 318,15 K, mientras que el valor más bajo se obtuvo en el etanol puro a 298,15 K. La solubilidad fue mayor para las mezclas con fracción másica de EtOH 0,10 y 0,20, pero disminuyo con el incremento de la fracción másica de EtOH en las mezclas binarias. A través del uso de la ecuaciones de van´t Hoff y Gibbs se evaluaron las funciones termodinámicas de energía libre de Gibbs, entalpía y entropía de los procesos de solución y mezcla de la EHT en algunas mezclas de AcOEt + EtOH, a partir de los valores de solubilidad determinados a diferentes temperaturas. De acuerdo con el análisis de compensación entálpica- entrópica, se obtuvo una gráfica no lineal de ΔH0soln vs. ΔG0soln, que mostró pendientes tanto negativas como positivas en relación con la variación de la composición de las mezclas solventes. De acuerdo con estos resultados, se tiene que para altas proporciones de EtOH o AcOEt, la función conductora del proceso de solución de la EHT es la entropía, mientras que en las mezclas correspondientes a composiciones intermedias, la fuerza conductora del proceso es la entalpía. Así mismo, en la presente investigación, se aplicó el Método Extendido de Solubilidad de Hildebrand (MESH) desarrollado por Martin y col, para evaluar la solubilidad de la EHT en mezclas binarias AcOEt + EtOH a 298,15 K. Se obtuvo una adecuada capacidad predictiva de MESH (desviación general inferior al 1,2 %) al utilizar un modelo polinomio regular de quinto orden, donde se correlaciono el parámetro de interacción W con el parámetro de solubilidad de las mezclas solventes. De esta forma, las desviaciones obtenidas en la solubilidad estimada con respecto a la solubilidad experimental fueron de magnitud inferior a las obtenidas al calcular esta propiedad directamente utilizando una regresión empírica de la solubilidad experimental como una función del parámetro de solubilidad de las mezclas solventes. Finalmente, en este trabajo se evaluó la validez del modelo de Jouyban-Acree (J and A) para la estimación de la solubilidad de la EHT en mezclas AcOEt + EtOH, en función de la composición solvente y de la temperatura, en el intervalo entre 293,15 K - 313,15 K. El modelo J and A requiere únicamente de los valores experimentales de solubilidad del fármaco en los solventes puros en todas las temperaturas bajo estudio. Se encontró que los valores obtenidos con el compuesto presentan algunas desviaciones notorias respecto a los valores experimentales.

Abstract Ethylhexyl triazone (EHT) is a sunscreen agent widely used in the formulation of sunscreens and other products for skin care, being the substance that shows greater effectiveness as an absorber of radiation UVB. The present work was carried out with the purpose to obtain information on the physicochemical properties of the EHT, which have not been previously studied in detail. Then, the thermodynamic analysis of the solubility of EHT in the binary mixtures formed for Ethyl acetate + Ethanol (AcOEt + EtOH) at 298.15 K, 303.15 K, 308.15 K, 313.15 K and 318.15 K temperatures, was developed. It was found that the highest value of solubility in mole fraction is obtained for the mixture of 0.20 mass fraction of EtOH at 318.15 K, whereas the lowest value was obtained for the pure ethanol at 298.15 K. The solubility was greater in the mixtures with 0.10 and 0.20 of mass fraction of EtOH according to the temperature. For this reason, by using the van´t Hoff and Gibbs equations the thermodynamic functions free energy, enthalpy, and entropy of solution and mixing of EHT in some AcOEt + EtOH mixtures were evaluated from solubility data determined at several temperatures. By means of enthalpy-entropy compensation analysis, a non linear ∆H0 soln vs. ∆G0 soln compensation plot with negative and positive slopes was obtained if all the composition intervals are considered. Accordingly to these results it follows that at high proportions of EtOH or AcOEt the driving function for the solubility of EHT is the entropy, whereas in mixtures of medium composition, the driving function is the enthalpy. Likewise, the Extended Hildebrand Solubility Approach (EHSA) was applied to evaluate the solubility of EHT in AcOEt + EtOH mixtures at 298.15 K. A good correlative capacity of EHSA was found using a regular polynomial model in order five (overall deviation lower than 1.2 %), when the W interaction parameter is related to the solubility parameter of the mixtures. Besides, the deviations obtained in the estimated solubility with respect to experimental solubility were lower compared with those obtained directly by means of an empiric regression of the experimental solubility as a function of the mixtures´ solubility parameters. Finally, in this work the validity of the Jouyban-Acree (J and A) model was evaluated to predict the solubility of these compounds in ethyl AcOEt + EtOH solvent mixtures. The solubility estimation was studied as a function of temperature and cosolvent composition. The J and A model require only the experimental solubility values in the pure solvents at all the temperatures evaluated. The calculated values by using both compounds deviate notoriously deviate from experimental values in several cases.