Comportamiento espectroscópico uv-visible de sulfametoxazol en solventes puros y en mezclas binarias

M.C. ALMANDOZ; M.I. SANCHO; S.E. BLANCO

Mar del Plata

Congreso; XXIX Congreso Argentino de Química; 2012

AQA

Introducción. Procesos fisicoquímicos, tales como solubilidad y estabilidad de compuestos de interés farmacéutico, están estrechamente vinculados a las interacciones soluto-solvente que se producen en las inmediaciones de la molécula de soluto. Una forma de analizar este tipo de interacciones es observando el comportamiento espectroscópico del compuesto en solventes puros de diferente naturaleza y/o en mezclas binarias. Con esta finalidad, un procedimiento empleado se basa en la aplicación de parámetros empíricos de los solventes para cuantificar separadamente las interacciones no específicas y específicas desarrolladas, siendo la ecuación de Kamlet y Taft ampliamente utilizada. En otros casos, se estudia el comportamiento espectroscópico del soluto en mezclas de solventes, determinando el índice de solvatación preferencial. En este trabajo, usando ambas metodologías se analizan las interacciones soluto-solvente de sulfametoxazol (SMZ) en solventes puros y en mezclas binarias, mediante espectroscopía UV-visible. Parte Experimental Los reactivos y solventes empleados fueron: SMZ (Sigma), ciclohexano (Cy), nheptano (n-Hp), dioxano (Dx), acetonitrilo (ACN), dimetilformamida (DMF), dimetilsulfóxido (DMSO), 1-octanol (1-OcOH), 1-butanol (1-BuOH), 2-propanol (2-PrOH), 1-propanol (1-PrOH), Etanol (EtOH), Metanol (MeOH), todos grado espectroscópico (Merck) y agua purificada (sistema Milli-Q plus). Las soluciones binarias (Cy-EOH, ACN-DMF, ACN-DMSO,ACN-H2O, EtOH-H2O y MeOH-H2O) se prepararon por pesada en las siguientes relaciones 1:9, 2:8, 3:7, 4:6, 5:5, 6:4; 7:3; 8:2 y 9:1. El espectro de absorción de SMZ se registró (UV-visible Cary 50-Varian) en los solventes puros y en las mezclas mencionadas a 25ºC. La concentración de SMZ fue 4,90 x 10-5 M. Resultados y DiscusiónEn la Figura 1, se muestra la estructura química de SMZ. Se observa que este compuesto presenta grupos capaces de interaccionar con el solvente mediante la formación de uniones hidrógeno intermoleculares (interacciones específicas). En la Tabla 1, se detallan los parámetros empíricos (alfa, beta y pi*) de los solventes, siendo alfa y betala capacidad del solvente de actuar como dador y aceptor de uniones hidrógenos respectivamente, mientras que el parámetro pi* es una medida de la polaridad-polarizabilidad del solvente. El espectro UV-visible de SMZ exhibe una banda demáxima absorción, entre 259,0 y 275,5 nm dependiendo del solvente. En Cy y n-Hp ésta se encuentra a 259,0 nm. Al pasar a solventes polares apróticos, tales como DMF y DMSO (alfa= 0, beta y pi* valores elevados) se producen corrimientos batocrómicos importantes de 12,2 y 16,5 nm respectivamente. En solventes polares próticos (1-OcOH, 1-BuOH y 2-PrOH), con valores de alfa y beta próximos a 0,80 y pi* entre 0,40-0,50, los desplazamientos batocrómicos son de 11,2 nm. Mientras que en 1-PrOH, EtOH, MeOH y H2O (alfa y pi* crecientes y beta decrecientes), entre 11,3 nm (1-PrOH) y 7,6 nm (H2O). Tabla 1. Parámetros empíricos de los solventes. Para analizar cuantitativamente el efecto solvatocrómico comentado y las interacciones soluto-solvente, se utilizó la relación de Kamlet-Taft, vinculando el número de onda de máxima absorción (nmáx cm-1) como propiedad del soluto y los parámetros empíricos de solvente alfa, beta y pi*,Las contribuciones relativas de estos parámetros son: alfa (14%), pi* (-24%) y beta (-62%). Las variables seleccionadas explicarían el 95,91% de la variabilidad de nmáx de SMZ en los solventes usados. Los resultados obtenidos con la Ec. (1) indican que si bien los tres parámetros contribuyen al efecto solvatocrómico, considerando el signo y la magnitud de los mismos, la capacidad aceptora de uniones hidrógeno y la polaridad/polarizabilidad son más importantes en el solvatocromismo de SMZ. Estas interacciones estabilizarían más el estado excitado que el estado fundamental dando como resultados los desplazamientos batocrómicos observados. Cuando un soluto polar se disuelve en una mezcla binaria de solventes, el soluto interacciona en forma diferente con cada uno de ellos, lo cual origina que la composición de la mezcla en la proximidad del soluto sea diferente a la composición en el seno de la solución. Al representar gráficamente los corrimientos espectrales de la banda de máxima absorción en las mezclas, número de onda n12 en cm-1, en función de la fracción molar del solvente polar (X2) se observó que éstos no cambian linealmente con X2, lo cual indica solvatación preferencial. Para evaluar el grado de solvatación se calculó la X2 en las proximidades del soluto (X2L=n12-n1/n2-n1) y el índice de solvatación preferencial (dS2=X2L-X2)[2]. Un valor positivo de dS2 revela preferencia del soluto por interaccionar con el solvente 2 y un valor negativo lo contrario. En Cy-EtOH, se aprecia que dS2 es máximo (0,656) cuando la XEtOH es 0,247, a bajas concentraciones de EtOH se produce eldesplazamiento de las moléculas del solvente no polar próximas al soluto. En ACN-DMF y ACN-DMSO, a medida que aumenta la concentración de DMF o DMSO en la mezcla, las moléculas de ACN son desplazadas de la proximidad del soluto. DMF y DMSO tienen valores de beta y pi* mayores que ACN, y estos parámetros del solvente son importantes en la solvatación de SMZ. En ACN-DMF, dS2=0,303 cuando XDMF= 0,299, mientras que con DMSO dS2 es máximo (0,244) a una XDMSO (0,200) menor que la correspondiente a DMF. En EtOH-H2O, el valor obtenido de dS2 es negativo, indicando que en las proximidades del soluto hay más moléculas de EtOH, siendo este valor máximo para XEtOH de 0,199. En ACN-H2O y MeOH-H2O, si bien se observa que SMZ interaccionaría preferentemente con ACN o MeOH, a partir de una determinada fracción molar de estos solventes, el valor de n12 es inferior al correspondiente al SMZ en ACN o MeOH puros. Esto indica una competencia entre las interacciones soluto-solvente y solvente-solvente, luego el índice de solvatación preferencial no puede ser calculado en estos casos. Los resultados obtenidos al emplear solventes mezclas confirman lo observado al analizar las interacciones específicas y no específicas en solventes puros. En la solvatación preferencial de SMZ son importantes las uniones hidrogeno intermoleculares, siendo de mayor peso aquellas donde el solvente participa como aceptor de uniones hidrógeno. También contribuyen las interacciones dipolo-dipolo al fenómeno observado.