Analisi dei medicinali I

Analisi dei medicinali IAA 2020-2021

Introduzione e definizioni

L'analisi qualitativa è un processo che ci permette di analizzare le sostanze in composti grazie a criteri basati sulla loro natura. Un farmaco è una sostanza qualunque in grado di generare nell’organismo una reazione, cambiamento utile o dannoso mediante una reazione chimica, fisico-chimica o fisica. I farmaci vengono somministrati tramite medicinali, ovvero preparazioni farmaceutiche.

Farmaci inorganici e organici

Farmaci inorganici: usati nell’antichità. Dal '900 grazie alla nascita della chimica organica, si sono trovati numerosi farmaci organici più efficaci degli inorganici. Vengono comunque ancora usati.

Intervallo di dose

L'intervallo di dose è l'intervallo di concentrazione in cui un qualsiasi elemento è presente nel corpo e provoca effetti positivi (stato di salute); all’infuori di questo intervallo la risposta fisiologica è negativa, e il corpo non è più in stato di salute (carenza o overdose).

Farmacopea

Farmacopea: riporta i parametri per determinare la qualità di un determinato farmaco. È una norma farmaceutica, ovvero una legge destinata ad assicurare in una data entità politica l’uniformità dell’origine, della qualità e della composizione e concentrazione dei medicinali. Inoltre, contiene le disposizioni di legge per l’esercizio della farmacia. L’obiettivo della farmacopea europea è di promuovere la salute pubblica dando standard comuni ai paesi redattori della farmacopea stessa per la qualità delle medicine e dei suoi componenti.

Monografia

Monografia: carta d’identità di una determinata sostanza/forma farmaceutica. Specifica:

• Formula, struttura e peso molecolare;
• Definizione: quantità limite di prodotto necessario perché possa essere considerato tale;
• Caratteri: caratteristiche fisiche con cui si presenta la sostanza;
• Identificazione: saggi da fare obbligatoriamente per identificare la sostanza;
• Saggi: analisi di tipo quantitativo (no per corso).

Soluzione, solubilità e K

In una soluzione le molecole di soluto e solvente interagiscono tra di loro tutte con la stessa efficacia, e perciò non si riescono a distinguere le due fasi che la compongono. Se si riescono a distinguere le due fasi la soluzione viene chiamata sospensione.

Solubilità: quantità di soluto che porta una soluzione alla saturazione, ovvero non si riesce più a sciogliere soluto. La solubilità dipende dalla temperatura in senso positivo e dalla pressione in senso negativo. A noi interessano le sostanze poco solubili e quindi equilibri di dissoluzione/precipitazione. La K indica quanto un composto sia solubile in acqua e corrisponde al prodotto tra le concentrazioni delle specie dissociate, elevate ognuna al proprio coefficiente stechiometrico. La K può essere influenzata:

• Effetto a ione comune: aggiungendo uno ione in comune al composto interessato si può spostare l’equilibrio verso sinistra e quindi la precipitazione del composto stesso;
• Via chimica: si agisce chimicamente su A o B trasformandoli in specie chimiche diverse che sottrarranno le specie all’equilibrio facendo spostare l'equilibrio verso destra.

Reazioni chimiche

• Acido base: aggiunta di H⁺ a ione CO₃^2- sposta l’equilibrio verso destra perché si ha la formazione di un bicarbonato e in seguito acido carbonico, che a sua volta si trasforma in CO₂ e H₂O. La CO₂ si allontana e in questo modo abbiamo la dissoluzione del carbonato iniziale;
• Complessazione: si formano con cationi. Sempre CaCO₃ ma questa volta si sottrae ione Ca²⁺ grazie all’uso di EDTA. Si forma il complesso [CaEDTA]^2-. Nel caso sia presente una specie derivata da un acido o base forte non si può giocare su reazioni acido/base, perché l’uso di basi/acidi non porterà alla formazione dei rispettivi acidi/basi forti;
• Ossidoriduzioni: si trasforma permanentemente un determinato ione in un composto diverso. Così facendo, l’equilibrio verrà spostato verso destra;
• Dissoluzione in acqua regia: l’acqua regia è una miscela di HCl e HNO₃ concentrati (3:1) e ha una duplice azione: sia complessante che ossidante. Viene usata con composti altamente insolubili come HgS.

Cationi

Argento (Ag) 0, +1

Interagisce con nucleofili proteici (SH, NH₂, COOH). Altera l’attività proteica legandosi alla proteina stessa e cambiandone eventualmente la struttura tridimensionale.

• Azione farmacologica: Ag viene quindi usato per attaccare le proteine batteriche all’interno dell’organismo umano (azione antibatterica). Per evitare di colpire le cellule umane vengono usate soluzioni altamente diluite e applicate per via topica (esternamente) e quindi non per ingestione. Non deve entrare nel circolo sanguigno;
• Azione tossicologica: se l’Ag colpisce le cellule umane si ha argirite, patologia molto diffusa nell’antichità e che si manifesta per via topica. Diffusa in fabbriche di lavorazione dell’argento. Causata da un accumulo di argento e provoca una colorazione grigio-nera della pelle dovuto alla precipitazione di Ag e AgS, bronchiti croniche e danni renali. Si può avere anche intossicazione acuta per ingestione e può portare alla morte.
• Somministrato come: argento colloidale, antisettico per ustioni e ferite; nitrato d’argento, batteriostatico e astringente, ovvero in grado di assorbire liquidi in uscita dalla ferita; argento proteinato, usato in gocce/colliri come antisettico.

Ag forma con l’ammoniaca un complesso particolare perché un singolo catione si coordina con due molecole di ammoniaca, quando di solito i complessi si formano con 4 o 6 leganti (es. ferrocianuro).

Piombo (Pb) 0, +2, +4

Considerato nonostante la tossicità come elemento stimolatore e microessenziale solo a dosi infinitesime (4 – 10 ppm). Carenza di piombo provoca difetti di crescita e stati di anemia.

• Azione tossicologica:
• Cronica: ambienti di lavoro in cui viene usato il piombo (aziende chimiche, vernici, miniere). Sintomi del saturnismo: astenia, anoressia, cefalea, anemia, pallore, complicazioni epatiche, morte;
• Acuta: danni a SNC, coma e morte.

È tossico perché agisce allo stesso modo dell’Ag legandosi a proteine con inattivazione di enzimi vitali come quelli emopoietici preposti alla sintesi dell’emoglobina. Compete a livello biologico col calcio, avendo stessa carica e volume e forma simili, fissandosi a livello dentale e osseo causando complicazioni. Alcuni composti del Pb sono cancerogeni e teratogeni (causa problemi alla prole). Causa problemi ambientali se forma sali insolubili.

Per disintossicare l’organismo dal piombo si usano sostanze chelanti organiche idrosolubili (perciò polari), che possono essere poi eliminati per via urinaria. Un chelante è una molecola con più leganti su di sé (EDTA, eteri corona). L’EDTA è efficace per la detossificazione da Pb perché è molto affine ad esso; altri chelanti efficaci sono il dimercaprolo e la penicillamina.

Solfuri

Formano tipicamente composti poco solubili. Ciò è dovuto al numero di elettroni presenti nel guscio elettronico più esterno, che ne contiene molti e sono molto polarizzabili, ovvero la carica può essere spostata in diverse aree della nuvola. Il legame che si viene a formare tra solfuro e metallo sarà quindi molto più covalente che ionico. Solfuri con K molto piccola necessiteranno quantità molto piccole di ione per poter dare precipitazione. Ione solfuro deriva dall’acido solfidrico, acido debole con due gradi di dissociazione e quindi due costanti acide. Con una soluzione satura si ha una concentrazione di ca. 0.1 mol/L, e sostituendo nella formula della K otterrò un valore di 10^-23. Inoltre, essendo la concentrazione di S^2- inversamente proporzionale a quella di H⁺ posso governare la precipitazione variando il pH. I solfuri possono essere divisi in quelli che precipitano a pH neutro e quelli che precipitano a pH acido.

Complessi

Composto in cui ioni positivi e ioni negativi si combinano in numero superiore al numero di ossidazione del catione. Non è neutro. È formato da un catione centrale, detto ione coordinante, e un certo numero n di leganti che possono essere ioni negativi o molecole neutre. Quest’ultime hanno un doppietto elettronico non condiviso che donano al catione che a sua volta deve avere diversi orbitali liberi (solitamente usati i d) per ospitare il doppietto. Il legame che si forma si chiama di coordinazione, e gli elementi più adatti a formare questi legami sono i metalli di transizione. La formazione del complesso è una reazione all’equilibrio, in competizione con altre in soluzione. Più il complesso è stabile, più questo tenderà a non dissociarsi e avere una costante di instabilità k bassa. Per verificare la stabilità del complesso si effettuano operazioni di ricerca del catione del complesso: più sarà difficile trovare tracce di esso, più il complesso sarà stabile. Il complesso si ritiene instabile quando la costante di instabilità del complesso è maggiore di 10^-8, e di conseguenza sarà stabile se questa è minore di 10^-8. La stabilità dipende molto anche dal pH, a seconda delle reazioni in cui è coinvolto (vedi slide).

La formazione di complessi permette di catturare il catione e “mascherarlo” dalla soluzione, non permettendo di metterlo in evidenza con reazioni tipiche. Può essere usato per togliere dalla soluzione un determinato ione senza effettivamente eliminarlo, evitando così che competa con altre reazioni. Esistono poi complessi in cui il legante agisce da polidentato, ovvero si coordina con il catione formando più legami di coordinazione e non solo uno. A seconda della struttura elettronica dello ione coordinante si possono avere diversi rapporti di coordinazione, solitamente 4 o 6.

Mercurio (Hg) 0, +1, +2

Usato molto in passato come medicamento ma ora ritenuto pericoloso.

• Azione farmacologica: si lega ai gruppi nucleofili delle proteine come Ag e Pb, e viene quindi usato come antibatterico;
• Azione tossicologica: i composti di mercurio sono molto volatili e possono essere quindi facilmente inalati. Dà intossicazione cronica chiamata idrargirismo, molto comune nel passato, che dà sintomi come insonnia, calo della vista, degenerazione e necrosi dei tubuli renali e delle mucose. Terapia detossificante a base di EDTA e dimercaprolo.

Il mercurio viene assunto tramite il consumo di pesci, ed è presente in quest’ultimi a causa dell’ingestione di sostanze nocive e tossiche sversate in mare. Somministrato come composti inorganici e organici in forma di:

• Ossido di mercurio (HgO): per azione topica come pomate e colliri da usare anche sulle mucose. Si presenta di colore giallo ma esiste anche rosso, più pericoloso a causa delle sue dimensioni minori e usato solo come antialghe nelle vernici per navi;
• Cloruro di mercurio (HgCl₂): chiamato anche sublimato corrosivo, venne usato nell’800 per disinfettare ferri chirurgici ma venivano corrosi perché l'