Práctica
de Laboratorio: Aislamiento de Principios Activos de Comprimidos Comerciales
empleado reacciones Ácido-Base.
1.- Objetivo General
Realizar el aislamiento de principios
activos de comprimidos comerciales a través de reacciones ácido-base, evaluando
los cambios de solubilidad de las especies activas en función del pH del medio.
1.1.- Objetivos Específicos
- Identificar las características de los principios
activos y excipientes presentes en los comprimidos comerciales.
- Aplicar reacciones ácido-base para precipitar y
recuperar los principios activos de los comprimidos.
- Analizar la formación de sales y precipitados como
evidencia del aislamiento de compuestos activos en condiciones controladas
de pH.
- Evaluar el rendimiento del proceso de aislamiento
mediante la determinación del porcentaje de recuperación del principio
activo.
2.- Introducción
El
aislamiento de principios activos en la farmacéutica es fundamental para
entender los componentes esenciales de las formulaciones comerciales y su
funcionamiento. Los principios activos son compuestos químicos responsables del
efecto terapéutico de los medicamentos, mientras que los excipientes son
sustancias añadidas que ayudan en la administración y conservación del
principio activo, sin poseer efectos farmacológicos propios. Aislar estos
principios activos permite estudiar sus propiedades, reactividad y estabilidad,
esenciales para el desarrollo de formulaciones y el análisis de su eficacia.
Los
principios activos en comprimidos como el ibuprofeno y el ácido mefenámico
suelen presentarse en forma de sales o compuestos ionizables que responden a
variaciones de pH. Mediante reacciones ácido-base, es posible manipular su
solubilidad y lograr su aislamiento de los excipientes. En este contexto, la
disolución de un comprimido en una base fuerte (como el NaOH) permite la
formación de sales solubles de los principios activos. Al neutralizar esta
solución con un ácido fuerte (como el HCl), se genera la forma ácida no
disociada de los principios activos, precipitando el compuesto deseado. Este
proceso resulta útil no solo en el ámbito analítico, sino también en la
industria para purificar y estudiar los principios activos de medicamentos y
compuestos terapéuticos.
Además
de la importancia terapéutica, la práctica permite observar y analizar
conceptos químicos fundamentales como la formación de precipitados, el
equilibrio ácido-base y el control de pH en la reactividad de los compuestos.
El uso de un indicador de pH, como la fenolftaleína, facilita la visualización
de los cambios de pH, mostrando los puntos de neutralización y regeneración del
principio activo en su forma precipitada. Este tipo de reacciones químicas
también ejemplifica cómo una propiedad simple (como la solubilidad en función
del pH) puede aprovecharse para separar y aislar compuestos en soluciones
complejas.
3.- Fundamentos
Teóricos
Principios Activos y Excipientes en
Comprimidos Comerciales
Los
principios activos son los componentes que proporcionan el efecto terapéutico
de un medicamento. Estos compuestos, como el ibuprofeno y el ácido mefenámico,
pertenecen a la clase de los antiinflamatorios no esteroides (AINEs),
utilizados para reducir la inflamación, el dolor y la fiebre. En una tableta,
los principios activos se mezclan con excipientes, sustancias inertes que
facilitan la administración del medicamento pero que no afectan su eficacia
terapéutica. Los excipientes pueden incluir agentes de carga, aglutinantes,
desintegrantes y recubrimientos, que cumplen funciones de soporte, protección y
facilitan la biodisponibilidad del principio activo en el organismo.
Reacciones Ácido-Base y Formación de
Sales
En
química, las reacciones ácido-base son procesos en los que un ácido cede
protones (H⁺) y una base los acepta. Cuando un principio activo con propiedades
ácidas o básicas se encuentra en una solución alcalina o ácida, puede ionizarse
o protonarse, respectivamente, formando sales. Este comportamiento es esencial
en el aislamiento de compuestos que dependen del pH para su solubilidad. Por
ejemplo, el ibuprofeno y el ácido mefenámico se disuelven en medios básicos al
transformarse en sus sales de sodio, que son solubles en agua. Al neutralizar
la solución alcalina con un ácido fuerte, se genera la especie ácida de los
principios activos, los cuales suelen ser menos solubles en agua, provocando su
precipitación y facilitando su separación.
Aislamiento de Principios Activos
mediante Precipitación
El
aislamiento de compuestos mediante precipitación es una técnica de separación
común en química. La precipitación ocurre cuando una sustancia se vuelve
insoluble en el medio en que está disuelta, formando sólidos suspendidos en la
solución. En este proceso, el pH juega un papel crucial al cambiar la forma de
los compuestos y su solubilidad. En el caso del ibuprofeno y el ácido
mefenámico, la disolución en una solución alcalina forma sales solubles que
pueden separarse de los excipientes mediante filtración. Posteriormente, la
neutralización con ácido provoca la formación de precipitados de los principios
activos, facilitando su recolección. Ver el Esquema 1.
Esquema 1.-
Reacciones ácido-base del ibuprofeno (1) y el ácido mefenámico (3).
Equilibrio Químico en Reacciones
Ácido-Base
El
concepto de equilibrio químico es fundamental en esta práctica, especialmente
en el contexto de las reacciones ácido-base. El equilibrio ácido-base se
refiere al estado en el que las concentraciones de ácido y base en una solución
se estabilizan. En este caso, el equilibrio entre las formas ionizada y no
ionizada del principio activo depende del pH de la solución. Al alcanzar el
punto de neutralización, el equilibrio se desplaza, promoviendo la
precipitación del principio activo. El uso de indicadores, como la
fenolftaleína, permite visualizar este cambio en el equilibrio mediante el
viraje de color, que indica la presencia o ausencia de iones hidrógeno (H⁺) y,
por lo tanto, el cambio en la acidez de la solución.
Aplicación Práctica y Análisis del
Rendimiento
La
determinación del rendimiento del aislamiento del principio activo implica la
comparación de la cantidad de compuesto recuperado frente a la cantidad
original presente en la tableta. Este rendimiento refleja la eficiencia del
proceso de aislamiento y permite evaluar factores que podrían optimizar la
recuperación del principio activo. Las técnicas de aislamiento como la
precipitación y la filtración son ampliamente utilizadas en el laboratorio para
purificar compuestos de mezclas complejas y representan procedimientos clave en
la industria farmacéutica para asegurar la calidad y pureza de los productos
medicinales.
4.- Materiales
y Reactivos
- Mortero y maso
- Erlenmeyer de 125 mL
- Embudo
- Papel de filtro
- Vaso de precipitados
- Gotero o pipeta
- Balanza
- NaOH al 10%
- HCl al 10%
- Tabletas de ibuprofeno y/o ácido mefenámico
5.- Procedimiento
- Preparación del comprimido: Pesa el o los comprimidos comerciales (ibuprofeno o ácido
mefenámico) y toma nota de su masa inicial. Tritúralos en un mortero hasta
obtener un polvo fino y transfiere el polvo resultante a un Erlenmeyer de
125 mL con 50 mL de agua destilada.
- Disolución en medio alcalino: Agrega lentamente NaOH al 10% hasta que se observe la disolución casi
completa del polvo. Durante este proceso, se formarán las sales sódicas
solubles de los principios activos. Remueve la mezcla para asegurar una disolución homogénea.
- Filtración para separar excipientes: Filtra la solución resultante para remover los excipientes
insolubles. Recoge el filtrado en un
recipiente limpio.
- Precipitación del principio activo: Añade HCl al 10% al filtrado lentamente, observando el cambio de
pH. La adición de ácido provoca la regeneración de la forma ácida del
principio activo, que precipitará debido a su menor solubilidad en medio
ácido. Continúa añadiendo HCl hasta que el pH sea ácido y se observe una
precipitación completa.
- Recolección y secado del principio activo: Filtra nuevamente la solución para separar el precipitado. Recoge
el precipitado, sécalo cuidadosamente y pésalo para calcular el porcentaje
de recuperación del principio activo con respecto a la masa inicial del
comprimido.
- Determine el punto de fusión: Determine el punto de fusión y compárelo con el reportado en la
literatura.
6.- Cuestionario
1. ¿Cuál es la diferencia entre un principio
activo y un excipiente en un comprimido farmacéutico?
2. Describe el papel del NaOH en el proceso de
aislamiento de los principios activos.
3. ¿Qué sucede químicamente cuando se añade HCl
a la solución alcalina que contiene los principios activos?
4. ¿Por qué los principios activos precipitan
cuando se acidifica la solución?
5. ¿Qué tipo de reacciones químicas están
involucradas en esta práctica? Clasifícalas y justifica tu respuesta.
6. ¿Qué utilidad tiene conocer el punto de
fusión del principio activo aislado?
7. ¿Cómo se calcula el porcentaje de
recuperación del principio activo? ¿Qué factores pueden afectar este valor?
8. Menciona al menos tres precauciones que se deben tener durante esta práctica
para asegurar resultados fiables y seguros.
9.
¿Qué conclusiones puedes extraer sobre el comportamiento ácido-base del
ibuprofeno o del ácido mefenámico a partir de esta práctica?
7.- Referencias Bibliográficas
- Acree, W. E. (2014).
IUPAC-NIST Solubility Data Series. 102. Solubility of Nonsteroidal
Anti-inflammatory Drugs (NSAIDs) in Neat Organic Solvents and Organic
Solvent Mixtures. Journal of Physical and Chemical Reference Data, 43(2),
023102. https://doi.org/10.1063/1.4869683
- Bani-Jaber, A., Hamdan, I., & Al-Khalidi, B.
(2007). Sodium Mefenamate as a
Solution for the Formulation and Dissolution Problems of Mefenamic Acid. Chemical
& Pharmaceutical Bulletin, 55(8), 1136–1140. https://doi.org/10.1248/cpb.55.1136
- Bueno Garesse, E. (2004). Aprendiendo química en
casa. Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias, 1(1),
45–51. https://doi.org/10.25267/Rev_Eureka_ensen_divulg_cienc.2004.v1.i1.04
- Viera, L. I., Ramírez, S. S., & Fleisner, A.
(2017). El laboratorio en Química Orgánica: una propuesta para la
promoción de competencias científico-tecnológicas. Educación Química, 28(4), 262–268. https://doi.org/10.1016/j.eq.2017.04.002
