Analisi dei farmaci (medicinali)

FARMACOPEA ITALIANA (XII) e FARMACOPEA EUROPEA (EP X)

• La X edizione italiana (1998) è l’ultima che riporta le monografie delle sostanze; dalla XI ed. (2002) le

monografie sono contenute nella farmacopea europea (dalla IV ed. del 2002).

• La farmacopea è un codice farmaceutico, cioè un complesso di disposizioni tecnico/scientifiche ed

amministrative, rivolte a permettere il controllo della qualità dei medicamenti, delle sostanze e/o dei

preparati finali, mediante l'indicazione di metodi di verifica analitica e tecnologica delle specifiche di

qualità, dei metodi di preparazione o della formulazione. Contiene inoltre le disposizioni opportune e

necessarie a regolare l'esercizio della farmacia.

• È un elenco ufficiale in cui sono registrati i nomi di tutti i preparati medicinali in uso, con la descrizione

delle loro formule, dei requisiti analitici, dei metodi di preparazione.

Applicazioni della farmacopea (soprattutto analitiche)

- Controllo analitico di una materia prima: Analisi diretta o dopo reazione con un gruppo funzionale,

analisi elementare e metodi spettrofotometrici, metodi separativi,…

- Analisi di formulazioni farmaceutiche: Compresse, creme, unguenti, supposte, sciroppi, soluzioni

oleose

- Analisi di formulazioni multicomponenti

- Analisi di prodotti naturali

- Analisi delle impurezze: Origine delle impurezze, determinazione delle impurezze

•La Farmacopea Ufficiale della Repubblica Italiana risulta costituita dai testi della Farmacopea Italiana XII

edizione nonché dai testi della IX edizione della Farmacopea Europea e successivi supplementi, recepiti

direttamente in lingua inglese e francese.

• La XII edizione della FU rimane lo strumento di supporto per il SSN sia in relazione al processo di

autorizzazione all’immissione in commercio dei generici che per quanto riguarda l’attività preparatoria delle

farmacia ospedaliere e private.

• L’obiettivo della Farmacopea Ufficiale è la promozione della salute pubblica mediante la messa a punto di

norme comuni riconosciute e che devono essere utilizzate dal personale sanitario e da chi coinvolto con la

qualità dei Medicinali. Tali norme o specifiche debbono essere appropriate a costituire la garanzia in

materia di sicurezza d’uso dei medicinali per i pazienti e consumatori

• La Farmacopea Europea contiene le monografie delle sostanze per uso farmaceutico e le loro

caratteristiche, nonché i requisiti di qualità cui esse devono soddisfare.

• Contiene inoltre delle monografie generali sulle modalità di preparazione e sulle metodologie analitiche

da utilizzare per i preparati farmaceutici.

• Le monografie della Farmacopea Europea fanno parte integrante delle Farmacopea Ufficiale Italiana XII

Edizione e come tali hanno valore di legge.

• Nel laboratorio di analisi dei farmaci è il testo di riferimento per l’operatore per l’esecuzione del metodo

analitico nel riconoscimento del medicamento.

• Nella Farmacopea Europea (E.P. X ed.) sono presenti diversi tipi di sostanze (sostanze incluse in

monografie) che possiamo sommariamente classificare in:

1. Organiche;

2. Inorganiche;

3. Metallo-organiche;

4. Sali inorganici di basi organiche

(guarda contenuti farmacopea slide 13-16)

TIPI DI SOSTANZE F.U.

1. Sostanze solide

a. Inorganiche. Formate da cationi e anioni. Ad es. Alluminio fosfato (AlPO4), Calcio cloruro (CaCl2), Zinco

cloruro (ZnCl2), Potassio solfato (K2SO4), Bario solfato (BaSO4), ecc.

b. Metallo-organiche. Sono sali in cui la componente organica acida viene salificata con opportuni cationi

metallici quali: Al3+, Ag+, Ba2+, Mg2+, Mn2+, Zn2+, Ca2+, NH4+, Fe2+, Fe3+, K+, Na+, Li+.

c. Organiche: Sono a loro volta suddivisibili in:

- Molecole semplici (es. acido acetilsalicilico, caffeina, isoniazide, ecc..);

- Sali formati da un catione ed un anione entrambi organici (ad es. pentazocina lattato, piperazina citrato,

ecc.). A volte si tratta anche di principi attivi in cui la funzione ossidrica –OH è stata esterificata con acido

opportuno a formare l’estere corrispondente (es. estradiolo benzoato, betametasone acetato, ecc.).

- Sali inorganici di basi organiche. Sono sali nei quali la componente organica basica (es. ammine) viene

32- 42- 43- 3- 33- 72-

salificata con opportuni anioni inorganici quali: Cl-, Br-, F-, CO , SO , PO , NO , BO , B O (Cloridrati,

4

Bromidrati, solfati, etc..). Questo si fa perché le basi organiche sono liquide e la loro salificazione con acidi

inorganici produce sostanze solide.

• Per le sostanze puramente inorganiche si rimanda al Cap. 2 per i saggi specifici di ANALISI INORGANICA

per cationi ed anioni.

• Per le sostanze metallo-organiche la presenza del metallo, già ipotizzata al saggio della combustione

(coccio) dalla permanenza di un residuo non carbonioso (saggi preliminari) sarà confermata dai saggi

specifici del Cap. 2, mentre la componente organica verrà riconosciuta con i saggi del Cap.3 relativi ai

GRUPPI FUNZIONALI e poi con i saggi specifici (Cap. 4). I metallo-organici sono generalmente solubili in

acqua e di solito danno soluzioni non colorate (tranne qualche eccezione: fenilmercurio acetato (bianco

giallastro), fenilmercurio borato (giallino), ferro-gluconato (giallo-verde) ed il ferro-fumarato (rosso-

arancio).

• Per i sali inorganici di basi organiche, i rispettivi anioni (cloruri, bromuri, solfati, fosfati, carbonati, nitrati,

ecc.) saranno riconosciuti con saggi specifici del Cap. 2. con l’ANALISI INORGANICA, mentre la componente

organica verrà riconosciuta con i saggi del Cap.3

2. Sostanze liquide

a. Sostanze singole (pure o no)

b. Miscele (olii essenziali)

Si suddividerà l’analisi in tre fasi fondamentali:

1. SAGGI PRELIMINARI: servono a individuare caratteristiche generali di comportamento per indirizzare la

ricerca verso un gruppo più ristretto di composti (es. se inorganico, organico oppure metallo-organico);

2. IDENTIFICAZIONE DEI GRUPPI FUNZIONALI: che consente di individuare la categoria di composti organici

alla quale appartiene la sostanza (es.

acidi, amine, alcoli, etc.). Saggi chimici specifici e selettivi anche strumentali (spettroscopia);

3. RICONOSCIMENTO DELL’ IDENTITA’ DELLA MOLECOLA: mediante saggi chimici specifici e caratteristiche

individuali (indice di rifrazione, punto di fusione-solo se la sostanza è organica, etc.)

Tipi di reazioni chimiche coinvolte nei saggi di riconoscimento (anche combinazioni di più reazioni):

1. Reazioni di precipitazione;

2. Reazioni di complessazione;

3. Reazioni di formazione di addotti colorati (SE aromatica, condensazioni o combinazioni varie);

4. Ossidoriduzione

1. Reazioni di precipitazione:

Reazioni che avvengono normalmente in acqua e in cui si ha la formazione di Sali con solubilità minore. Si

tratta di reazioni nelle quali avviene uno scambio

di ioni, in determinate condizioni di

concentrazione, pH e T° , a formare specie

chimiche con un Kps diminuito e, quindi, atti a

precipitare. I precipitati sono colorati o bianchi e

possono avere “consistenze” differenti. Si tratta

di reazioni nelle quali avviene uno scambio di

ioni, in determinate condizioni di concentrazione,

pH e T° , a formare specie chimiche con un Kps

diminuito e, quindi, atti a precipitare. I precipitati

sono colorati o bianchi e possono avere “consistenze” differenti.

2. Reazioni di complessazione:

Si tratta di reazioni di formazione di un complesso stabile tra l’agente complessante (legante) e un

accettore di legami (un metallo-acido di Lewis). Si instaurano un certo numero di questi legami che

definiscono il cosiddetto “n. di coordinazione”. A seconda della natura del

legante e del numero di accettori si dividono in complessi:

• Carichi (positivi o negativi)

• Neutri

• Mononucleare (solo un accettore)

• Polinucleare (più di un accettore)

• Chelato (più legami tra il chelante e l’accettore)

3. Reazioni di formazione di addotti colorati:

Si tratta di reazioni (addizioni,

sostituzioni, condensazioni,…) di

formazione di una struttura chimica

generalmente più coniugata rispetto il

substrato di partenza, per cui c’è un

aumento di delocalizzazione di carica

che comporta un abbassamento del

livello energetico eccitato(*) degli

elettroni π (π*) di legame,

con conseguente abbassamento della

differenza di energia richiesta per la

transizione elettronica tra i due livelli

(fondamentale ed eccitato). In questo

modo viene a diminuire l’energia

emessa durante il decadimento

elettronico e, quindi, ci sarà uno

spostamento verso il visibile (UV) della lunghezza d’onda sotto forma di colore osservato.

Estensione di

coniugazione per

due anelli aromatici.

Si parte da due

molecole solubili in

acqua e si forma un

ppt giallo insolubile.

4. Reazioni di ossidoriduzione:

Sono reazioni che avvengono tra due specie chimiche che scambiano elettroni: una specie subisce

un’ossidazione, l’altra specie subisce una riduzione.

• Saggio di riconoscimento gruppi aldeidici (carboidrati): Si sfrutta la facile ossidabilità del gruppo aldeidico

presente in vari composti (come nei carboidrati aldosi) utilizzando un blando ossidante che è il complesso

dei reattivi di Fehling (CuSO4+Tartrato di K preparato al momento) per dare un prodotto di riduzione del

rame come ossido rameoso (Cu2O) in forma di ppt rosso mattone

BILANCIAMENTO: Ricordarsi che in composti organici il n. di ossidazione del C (ma non solo) è

dato per differenza dei 4 legami che forma e si assume che:

• Per ogni legame con un altro atomo di C= 0

• Per ogni legame con un atomo di H= -1

• Per ogni legame con eteroatomo = +1

Qualche altro esempio di bilanciamento di reazioni organiche:

IMPORTANTE: generalmente le ossidazioni portano all’addizione di un atomo di ossigeno così come le

riduzioni ad un’addizione di idrogeno:

In realtà anche altri eteroatomi addizionati possono portare ad un’ossidazione e una riduzione non sempre

porta ad un’addizione di idrogeno, ciò

perché i due termini sono riferiti allo

stato dell’atomo di carbonio (o altro

atomo) in questione. Es. alogenazione

alcheni: TECNICHE DI ISOLAMENTO E PURIFICAZIONE

SEPARAZIONE DI MISCELE

Le tecniche di separazione non sono dei veri e propri metodi analitici, ma sono di notevole importanza in

chimica analitica ed di sintesi chimica, in quanto spesso l’applicazione di una qualunque tecnica

strumentale (e non) di determinazione deve essere preceduta da un metodo di separazione parziale o

totale dell’analita, in modo da ottenere un composto puro!! La scelta della tecnica separativa dipenderà dal

tipo di miscela e dal componente da separare. Le miscele (o miscugli) possono essere costituite da

componenti liquidi, solidi o gassosi e si possono dividere in due tipi:

1. Miscele omogenee

2. Miscele eterogenee

Al primo tipo corrispondono quei sistemi nei quali i componenti non sono più distinguibili e si presentano in

un’unica fase: si definisce SOLUZIONE. Possono essere soluzioni solide, liquide o gassose:

• Solida (leghe metalliche – es.bronzo) • Liquida (acqua + NaCl) • Gassosa (aria atmosferica)

Al secondo tipo appartengono quelle miscele i cui componenti differiscono per proprietà chimico/fisiche

e/o stato di aggregazione della materia e i componenti risultano ancora facilmente distinguibili.

• Schiume (gas+solido, gas+liquido) • Sospensioni (solido+liquido) • Emulsioni (liquido+liquido)

Miscele omogenee Miscele eterogenee

a) Estrazione f) Evaporazione

b) Cristallizzazione g) Filtrazione

c) Distillazione h) Centrifugazione

d) Sublimazione

e) Cromatografia

A. ESTRAZIONE CON SOLVENTE

La distribuzione di un soluto fra due liquidi completamente o parzialmente immiscibili costituisce la base

dei procedimenti di estrazione con solvente. Il processo di estrazione è regolato dalla: “LEGGE di NERST:

legge di distribuzione o di partizione” Quando ad un sistema costituito da due fasi (strati) immiscibili o

debolmente miscibili fra di loro e si aggiunge una terza sostanza solubile in entrambe, questa si distribuisce

in modo tale che il rapporto della sua concentrazione nei due strati risulti costante a temperatura costante

L’estrazione mediante il solvente B della sostanza X disciolta in A è tanto più efficace, quanto maggiore è il

coefficiente di ripartizione (K):

Cb Ca

• K >1 significa >

Cb<Ca

• K < 1 significa

Il coefficiente di ripartizione è una costante, e approssimativamente uguale al rapporto della solubilità della

sostanza nei due solventi. Il coefficiente K può essere influenzato dal pH o dalla presenza di elettroliti.

Tra i due solventi uno è sempre acqua, dunque se vado a toccare il pH la sostanza può presentarsi o in una

forma dissociata o indissociata e quindi diventa più o meno solubile nel solvente acquoso o viceversa in

quello organico, immiscibile con l’acqua stessa. Serve per isolare soluti organici di natura acida o basica

andando ad influenzare il pH dell’acqua e favorendo l’estrazione di una componente o dell’altra a seconda

del pH che io utilizzo per la fase acquosa.

L’estrazione può essere di 2 tipi: o un’estrazione con il solvente acquoso o estrazione con il solvente

organico; questo dipende da dove è disperso inizialmente il mio soluto da purificare. Quindi se è disperso

nell’acqua e lo voglio isolare utilizzerò il solvente organico; viceversa se è disperno in un solvente organico

e voglio utilizzare l’acqua per estrarlo.

Esempio di influenza di K dalla presenza di elettroliti

Ad es. l’aggiunta di NaCl alla soluzione acquosa (si usa

direttamente una soluzione acquosa di NaCl fortemente

satura già preparata) ne abbassa la solubilità dei composti

organici in essa presenti che a volte formano sistemi colloidali

tra le due fasi e, quindi, tali composti risulteranno meglio

ripartiti nella fase organica che sarà più facilmente separabile

(salting out).

Metodologie estrattive liquido-liquido:

a) Estrazioni in discontinuo: L’estrazione in discontinuo liquido-liquido si effettua con l’ausilio di imbuti

separatori. 1. Il solvente contiene una miscela di 2 molecole diverse (palline

bianche e nere) che si desidera separare.

2. Si aggiunge un secondo solvente (azzurro) immiscibile con il primo e

si agita energicamente l’imbuto tappato. Si lascia stratificare.

3. Si separano i due strati che conterranno le molecole parzialmente

separate

https://www.youtube.com/watch?v=EFiFPoOzqtk

b) Estrazioni in continuo (non usato): L’estrazione in continuo

liquido-liquido si effettua con l’ausilio di un sistema raccordato

ad un refrigerante, contenente la soluzione acquosa da

estrarre, mentre il solvente estraente viene posto in un pallone

collegato e viene riscaldato. I vapori del solvente estraente

vengono condensat e ricadono nel sistema contenete la

soluzione da estrarre. In questo momento avverrà l’estrazione

del soluto (ripartizione) e la colonna di acqua sovrastante

forzerà il solvente a ritornare nel pallone originale per

ricominciare il ciclo

Composti poco solubili in acqua possono essere estratti con etere etilico o esano, viceversa se trattasi di

sostanze alquanto idrosolubili si preferirà l’acetato di etile. Di massima importanza risulta la scelta dei

solventi di estrazione da impiegare per estrarre certe sostanze.

Serie eluotropica

E’ in relazione al potere eluente dei solventi nei confronti di una data fase stazionaria. E’ la misura del

calore svolto dall’interazione del solvente con una data fase stazionaria (fissa) e riflette a grandi linee la

scala di polarità (dai meno a più polari).

La scelta del solvente di estrazione viene effettuata in base a:

- bassa tossicità;

- favorevole coefficiente di ripartizione (K + alto possibile -> soluto che si ripartisce nel solvente che viene

scelto);

- selettività di estrazione rispetto altri componenti (se ho una miscela di soluti che ha natura simile, devo

avere la polarità + specifica per il mio soluto);

- basso P.eb al fine di facilitare il recupero del campione per evaporazione per non snaturare il soluto;

- elevata differenza di densità per avere una rapida separazione delle fasi.

Schema generico di estrazione con

solvente di alcuni soluti ABCD. In questo

caso il solvente è organico apolare con

all’interno alcuni soluti apolari e il

solvente di estrazione è acqua. Si va ad

aggiungere una soluzione acquosa acida

(HCl dil)-> se c’è qualche soluto a natura

basica, viene protonato dall’HCl e si

formano i cloridrati idrosolubili e si

ripartiscono in acqua. Così viene separato

C. Posso poi separare componenti con

natura acida che vengono deprotonati

con una base debole come il NaHCO3 e

poi con una base più forte NaOH.

Vengono separati selettivamente con

acqua (leggermente o più) basica i

componenti a natura acida. Alla fine per esclusione recupero nel solvente organico il solo soluto di natura

neutra.

Inconveniente molto comune è la formazione di emulsioni o strutture colloidali, specie in presenza di

sostanze molto basiche; tra le soluzioni adottate, quella più comune consiste nell’aggiungere una soluzione

satura di NaCl (effetto salting out) in modo da sfavorire l’associazione estraente-acqua. Nel caso di

sospensioni di materiale solido più o meno fine, si può filtrare su carta e poi riestrarre nuovamente in

imbuto separatore.

Metodologie estrattive solido-liquido:

a) Estrazioni in discontinuo: L’estrazione in discontinuo solido-liquido si effettua con

l’ausilio di un pallone contenete la matrice solida dalla quale estrarrà l’analita. Il

solvente di estrazione