PRÁCTICA # 5

“DETERMINACIÓN POR ESPECTROFOTOMETRÍA ULTRAVIOLETA DE ASPIRINA Y CAFEÍNA EN TABLETAS DE CAFIASPIRINA Y ASPIRINA.”

OBJETIVO

Que el estudiante determine el contenido de aspirina y cafeína en tabletas de cafiaspirina y aspirina.

INTODUCCIÓN

La espectroscopia visible es una de las técnicas más ampliamente y más frecuentemente empleadas en el análisis químico. Para que una sustancia sea activa en el visible debe ser colorida: el que una sustancia tenga color, es debido a que absorbe ciertas frecuencias o longitudes de onda del espectro visible y transmite otras más. El rango visible se considera de los 380 a los 750 nm.

La base de la espectroscopia Visible y Ultravioleta consiste en medir la intensidad del color (o de la radiación absorbida en UV) a una longitud de onda específica comparándola con otras soluciones de concentración conocida (soluciones estándar) que contengan la misma especie absorbente. Para tener esta relación se emplea la Ley de Beer, que establece que para una misma especie absorbente en una celda de espesor constante, la absorbancia es directamente proporcional a la concentración. La coloración de la solución se debe a la especie absorbente y esta coloración puede ser natural o inducida.

Diferentes regiones del espectro Ultravioleta y visible y sus rangos o zonas comprendidas:

La coloración natural puede ser la base de la cuantificación de una especie; Más frecuentemente, se induce a la formación de un complejo colorido que absorba en el visible, y que sea específico para el elemento o compuesto que se desea cuantificar colorimétricamente.

Para esto se requiere de un control de ciertas condiciones, que inhiben o favorecen la formación de compuestos coloridos:

pH: El pH es un factor determinante en la formación de ciertos complejos o compuestos coloridos. Cuando el pH influye en la técnica analítica, se requiere de un control adecuado de este valor para lo cual se agrega alguna solución buffer, o estabilizador de pH.

Temperatura: La temperatura es factor importante, sobre todo en reacciones en las cuales el factor cinético es la base del análisis.

Tiempo: En ciertas reacciones, se requiere de un tiempo determinado para que se tenga una lectura estable de absorbancia de la solución producida.

Es también factible que los complejos o compuestos formados sean lábiles, estos es que después de un cierto tiempo se descompongan a otros productos diferentes, por lo que el tiempo indicado al que debe hacerse la lectura debe establecerse con base a la experiencia y los resultados que se tengan.

DISOLVENTES.- Las consideraciones que se tienen que hacer al elegir un disolvente no solo con respecto a su transparencia, sino también respecto a sus posibles efectos sobre el sistema absorbente. Normalmente, los disolventes polares tales como el agua, alcoholes, ésteres y cetonas tienden a eliminar la estructura fina del espectro como resultado de los efectos vibracionales. Se observan más fácilmente en disolventes no polares como los hidrocarburos. Además, las posiciones de los máximos de absorbancia están afectadas por la naturaleza del disolvente.

1

Entre los disolventes comunes para espectroscopia UV se incluyen el agua, el etanol del 95%, el ciclohexano y el 1,4 dioxano. El disolvente no debe absorber radiación en las bandas de estudio, de ahí la importancia de conocer las transiciones electrónicas de un disolvente.

El espectro Ultravioleta de una molécula se obtiene generalmente en forma adicional al espectro infrarrojo de la misma especie. Este espectro IR frecuentemente sirve como dato confirmativo de la ausencia o presencia de ciertos grupos funcionales.

Aspirina

El origen del ácido acetilsalicílico proviene de la corteza del sauce, que los antiguos pobladores desde el continente Americano hasta Europeo, emplearon para ayudar a aliviar algunos tipos de dolor. A principios del siglo XIX era conocido como salicilina, como se le llamó al principio activo de la corteza del sauce.

En 1835, el químico Berlinés, Karl Jacob Lowing, produjo una sustancia conocida como el ácido salicílico. Pero no fue hasta que el científico francés Charles Freder Gerhardt, produce una reacción entre el cloruro de acetilo y el salicilato sódico que obtiene el principio activo de la aspirina: el ácido acetilsalicílico.

Años más tarde, Felix Hoffmann perfeccionaría el medicamento haciendo de esta sustancia, una forma pura y estable, en forma de una tableta redonda con lo que Bayer comenzaría a dar la vuelta al globo contribuyendo a aliviar los dolores de cabeza y otros malestares con el nombre de Aspirina.

Propiedades químicas

La Aspirina contiene un único principio activo: el ácido acetilsalicílico. Es un éster acetilado del ácido salicílico. Su estructura molecular es:

Peso molecular: 180.2

Su proceso de síntesis consiste en tratar el ácido salicílico con anhídrido acético, en presencia de un poco de ácido sulfúrico que actúa como catalizador.

Sus cristales son alargados, de sabor ligeramente amargo y de colorblanquecino.

Cafeína:

La cafeína un tipo de droga de la familia de los alcaloides. Hay numerosos compuestos dentro de este grupo, pero distinguiremos a la cafeína, a la teofilina y a la teobromina Se encuentran, entre otros lugares nueces de cola, granos de café, té, habas de cacao, mate y otras plantas. Estos compuestos tienen acciones bioquímicas diferentes y están presentes en diferentes cantidades en sus respectivas fuentes. La cantidad en cada una de las fuentes se detalla a continuación:

Fuentes: Café, té, nueces de cola, mate, guaraná.

Expreso 100 mg (1.5-2oz) Café de filtro 80-135 mg Café instantáneo 65-100 mgCafé descafeinado, de filtro 3- 4 mg

Café descafeinado, instantáneo 2- 3 mg

Té, ingés 60 mg

Té, instantáneo 30 mg Mate 25-150 mg Cola 30- 45 mgBarra de Chocolate 30 mg Cafiaspirina Bayer 40 mg Cafiaspirina Plus 65 mgMigral 100 mg Alikal 50 mg

Estructura de la cafeína: 1,-3,-7-trimetil-xantina

Contenido de la cafiaspirina: Cada comprimido de Cafiaspirina® contiene 500 mg de AAS y 40 mg de cafeína

2

OH

O

O

OCH3

Las tabletas APC son una mezcla de aspirina, fenacetina y cafeína, cada una de estas substancias tiene una absorción característica en la región del ultravioleta, con los máximos principales a 277 nm para la aspirina, 275 nm para la cafeína y 250 nm para la fenacetina. En el procedimiento una tableta pulverizada se disuelve en cloroformo; la aspirina se separa de la fenacetina y de la cafeína, extrayéndola con solución de bicarbonato de sodio. La aspirina separada se extrae con cloroformo, acidificando la capa acuosa; después se mide en el espectrofotómetro a 277 nm, la fenacetina y la cafeína que queda en la capa original de cloroformo se determinan mezcladas, como se ilustra continuación.

La principal impureza de los comprimidos de aspirina (ácido acetilsalicílico prácticamente puro) es el ácido salicílico (AS), el cual se produce por hidrólisis del ácido acetilsalicílico (AAS) si las condiciones de almacenamiento no son las adecuadas (humedad, oxígeno atmosférico, luz etc.)

También se produce ácido acético (HAc) en la reacción de hidrólisis, pero al ser volátil se evapora gradualmente. Por tanto, para evaluar la pureza de la aspirina, resulta más sencillo determinar el AS que medir el AAS presente. Esto es lo que recomienda la Farmacopea Europea que además establece una tolerancia del 0,15% de AS en tabletas de aspirina. Se pone ese límite de tolerancia de AS en aspirina tan bajo porque dicho ácido causa una irritación muy fuerte en las paredes estomacales, mucho más que el AAS. Una vez que el AAS pasa a través del estómago se hidroliza a AS, de modo que la función del grupo acetilo del AAS es simplemente la de proteger las paredes estomacales. Así pues, la forma analgésica activa de la aspirina es el AS y no el mismo AAS.

Una forma de determinar AS en aspirina es usando la técnica de espectroscopia UV de segunda derivada. El espectro fundamental (de orden cero) del AAS se caracteriza por tener un máximo a unos 285 nm aproximadamente pudiendo existir un hombro alrededor de 312-318 nm (según el disolvente) que indica la presencia de AS proveniente de la hidrólisis del AAS. Si se observa que este espectro es ruidoso debe hacerse un suavizado medio del mismo antes de proceder a obtener el espectro derivado. Al trazar el espectro de segunda derivada (muy útil cuando existen señales solapadas o interferencias) este hombro se convierte en una señal más compleja que presenta un mínimo a la λmax del hombro y un pico satélite o pequeño máximo alrededor de 328 nm ( se mejora así la resolución). La altura del pico (ΔL) a 328 es proporcional a la cantidad de AS presente. Por lo tanto, el contenido de AS en una muestra puede determinarse fácilmente midiendo la altura ΔL en el espectro de segunda derivada e interpolando en una recta de calibrado previamente preparada con patrones de AS.

MATERIAL

Matraz aforado de 50 ml 1 Matraz aforado de 100 ml 2 Matraz aforado de 25 ml 1 Propipeta 1 Celda / espectro 5 Pipeta graduada de 2ml 2Pipeta volumétrica de 5 ml 2

Pipeta graduada de 10 ml 1

Pipeta volumétrica de 10ml 2

Espátula 1 Vidrio de reloj 1 Matraz aforado de 10 ml 5 Pizeta Embudo de extracción Probeta 50ml

SUSTANCIASÁcido sulfúrico Tableta de cafiaspirina Tableta de aspirinaCloroformo Bicarbonato de sodio Ácido clorhídrico

EQUIPO:

PROCEDIMIENTO:

Balanza analítica

Espectrofotómetro UV

3

o Pesar y anotar el peso de una tableta de cafiaspirina.

o Esto debe ser equivalente a aproximadamente 500 mg de aspirina y 40 mg de cafeína, para reducir las diluciones necesarias y ahorrar disolventes, cortar la tableta en cuatro partes y pesar una de ellas para analizarla. Moler en un mortero hasta obtener un polvo fino.

o Añadir con agitación 20 ml de cloroformo; después transferir la mezcla cuantitativamente a un embudo de separación de 60 ml, lavando todas las partículas con otro poco de cloroformo. Extraer la aspirina de la solución de cloroformo con 2 porciones de 7.5 ml de bicarbonato de sodio al 4% muy frió, al cual se habrán añadido dos gotas de acido clorhídrico, y después con una porción de 5 ml agua.

o Lavar los extractos combinados con tres porciones de 10 ml de cloroformo y añadir las soluciones de lavado a la solución original de cloroformo. Dejar el extracto acuoso en un embudo de separación. Filtrar la solución de cloroformo a través de de papel humedecido previamente con cloroformo (para eliminar trazas de agua) a un matraz volumétrico de 50 ml con cloroformo en un matraz volumétrico.

o Aforar y diluir una porción de 5 ml de esta solución a 10 ml con cloroformo en un matraz volumétrico. De esta nueva solución tomar 5 ml y diluir a 10ml de cloroformo y así sucesivamente 2 veces más.

o Registrar las curvas de absorbancia versus longitud de onda de las soluciones estándar y las soluciones problema. Se busca el máximo de absorción de la solución concentrada y después se busca las absorciones de las muestras problema.

o Empleando las absorbancia de la solución estándar y el problema de aspirina a 277 nm, calcular el porcentaje de aspirina en las tabletas y el número de miligramos de aspirina por tableta, teniendo en cuento las diluciones.

RESULTADOS:

Peso de la tableta de cafiaspirina: 0.6182g

Reacción:

O-C-CH3

O

C-OH

O-C-CH3

O

O

+ NaHCO3

C-O-

O

H2CO3 H2O + CO2

+ H2CO3

Y la cafeína se disuelve en el cloroformo.

Absorbancia máxima de la solución estándar:

Cálculos de la concentración de la tableta (En mol/ml):

℘ Aspirina:

gg

gg5724.0

540.0

500.06182.0 =× Que corresponden a los gramos de aspirina que contiene la tableta pesada.

Solución madreλ A

340 2.461350 2.096360 1.860380 1.540400 1.320420 1.151440 1.113460 1.020

4

ml

mmol

mol

mmol

ml

mol

mlmolmolg

mlg

mlmgml

g

mL

gVP

0635.0

1

1000103529.6

/103529.6/2.180

/011448.0

/448.11011448.0

50

5724.0/

5

5

=

×

×=

===

−

−

℘ Cafeína:

gg

gg0458.0

540.0

040.06182.0 =× Que corresponden a la cantidad de cafeína que contiene la tableta pesada.

ml

mmolmlmol

molg

mlg

mlmgml

g

mL

gVP

36 107170.4

/107170.4/19.194

/000916.0

/916.0000916.0

50

0458.0/

−− ×=×=

===

℘ Cálculo para determinar concentración de cafeína en soluciones problema (mol/ml):

mlmmolml

mlCcafeína /103585.2

10

)5)(107170.4( 33

−−

×=×=

Donde:

o 5ml corresponden a la alícuota tomadao 10ml corresponden al volumen aforado

Datos de la concentración:

MuestraConc. Cafeína (mmol/ml)

Absorbancia

Sol. Madre 0.004717 2.461

1 0.0023585 2.465

2 0.00117925 2.5

3 0.000589625 2.521

4 0.000294813 2.54

5

GRÁFICA DE LA CAFEÍNA

2.4

2.42

2.44

2.46

2.48

2.5

2.52

2.54

2.56

0.004717 0.0023585 0.00117925 0.000589625 0.000294813

Concentración (mmol/ml)

Ab

sorb

an

cia

CAFEÍNA Lineal (CAFEÍNA)

Curva patrón de acido acetilsalicílico:

1) Pesar 25mg de aspirina y transferirla a un matraz aforado de 100ml con cloroformo y prepara diluciones a partir de esta tomando primero 0.2ml y aforar a 10ml, de esta tomar 0.5ml y aforar a 10ml, de esta tomar 0.5ml y aforar a 10ml y por último de esta tomar 1ml y aforar a 10ml.

2) Medir la absorbancia de las soluciones a 340nm.

mlmmolml

mlC

ml

mmolmlmol

molg

mlgmlg

ml

gC

Solución

aspirina

/107747.210

)2.0)(103873.1(

103873.1/103873.1

/2.180

/105.2/105.2

100

025.0

53

36

44

1

−−

−−

−−

×=×=

×=×=×→×=

=

MuestraConcentración (mol/ml))

Absorbancia

Sol. Madre 0.001387347 2.434

1 2.77469E-05 2.5

2 1.38735E-06 2.221

3 1.10988E-07 2.045

4 1.10988E-08 2.096

6

CURVA PATRON

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

0.0013873472.77469E-051.38735E-061.10988E-071.10988E-08

CONCENTRACIÓN (mmol/ml)

AB

SO

RB

AN

CIA

(A)

ASPIRINA Línea de tendencia

3) De la solución acuosa obtenida del primer procedimiento:o Acidular (agregar lentamente) 2 ml de H2SO4 hasta llegar a pH 2

o Extraer con CHCl3 ocho porciones de 10ml y filtrar la solución con Na2SO4 anhidro

o La solución resultante aforar a 100ml en CHCl3

o Tomar 5ml de esta solución y aforar a 25ml en CHCl3

o Medir su absorbancia y determinar su concentración.

Absorbancia mediada: 2.500

Por lo tanto corresponde a una concentración de 2.7747 x 10-5mmol/ml

DISCUSIÓN DE RESULTADOS:

En el primer procedimiento se peso una tableta de cafiaspirina, la cuál debía de pesar 0.540g, sin embargo, la masa pesada fue de 0.6182g.

Se puede observar en los resultados la reacción que se tomo a lugar ente la aspirina y el bicarbonato de sodio, la cuál dio la sal sódica del ácido acetilsalicílico y ácido carbónico, el cuál se descompone en agua y dióxido de carbono, el cuál se desprende en forma de gas (esto sucedió en la fase acuosa). En cuanto a la cafeína esta quedó en la fase orgánica disuelta en cloroformo.

Se determinó el máximo de absorción de la solución estándar preparada en la cuál se obtuvo un máximo de absorción de 2.461 a una λ de 340nm, esto debido a que el espectrofotómetro no daba una absorbancia menor, sin embargo, como se muestra en la teoría, se puede observar que para la cafeína, el máximo de absorción es de 275nm, por lo que los datos observados en esta práctica no se encuentran bien calibrados debido al espectrofotómetro.

Por medio de una regla de 3, en base a la concentración de aspirina y cafiaspirina que debería contener por tableta cada 540mg de cafiaspirina (a los cuáles equivalen 0.5g de aspirina y 0.04g de cafeína) en la cuál para la aspirina se obtuvieron 0.5724g y para la cafeína 0.0458g de los 0.6182g de tableta pesada.

A partir de los datos anteriores se trabajo con los datos de la cafeína ya que fue la solución que se utilizó (La fase orgánica, que era donde se encontraba el cloroformo y la cafeína) y se determinó la concentración de esta a partir del volumen realizado en las extracciones en cuál fue de 0.916mg/ml y a este dato se le determino su concentración en mmol/ml la cual fue de 4.7170 x 10-3. A partir de este dato se determinó la concentración de las diluciones realizadas y se les determinó su absorbancia a 340nm a las 5 soluciones las cuáles se muestran en la tabla y estas se graficaron. Se puede observar que a menor concentración se observaba mayor absorbancia.

En el segundo procedimiento se realizó una curva patrón en base a una tableta de aspirina pura, se midieron 0.0025g de aspirina, es decir 25mg en 100ml de cloroformo y se determinó su concentración la cuál fue de 1.3873 x 10-5mmol/ml. Se realizaron 4 diluciones a diferentes proporciones y se les determinó su concentración, para medir su absorbancia y así realizar la curva patrón. Datos observados en la última tabla.

Con la solución que se obtuvo de la fase acuosa de la cafiaspirina (que ya se encontraba diluida) y después se volvió a diluir más mediante el procedimiento se midió su absorbancia y esta correspondió a 2.500, lo cual indicó en base a la curva patrón que su concentración correspondía a 2.7747 x 10-5mmol/ml

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CUESTIONARIO

1. ¿Cuales son los tipos principales de drogas y narcóticos?

2. ¿Cuáles son los dos pasos principales del análisis de drogas? Un procedimiento de aislamiento y purificación y el análisis propiamente dicho.3. Citar dos procedimientos que se emplean frecuentemente para analizar drogas. Extracción con disolventes y la cromatografía de intercambio iónico.4. ¿Qué tipo de drogas se determina mejor en la sangre y cuales se determinaran mejor en la orina? ¿Por qué? En general los sedantes (barbituratos) tranquilizantes y compuestos neutros tienden a concentrarse en la sangre, mientras que las anfetaminas y narcóticos (alcaloides) se encuentran mas concentrados en la orina.5. ¿Como pueden clasificarse las drogas basándose en sus propiedades para extracción con disolventes? Bases orgánicas, ácidos orgánicos y neutros.6. ¿Sugerir un procedimiento para determinar trazas de morfina en la orina? La morfina puede extraerse con cloroformo-isopropanol 4:1 directamente de la orina a un pH 6.7. ¿En que consiste el procedimiento Dole para análisis de drogas? Es la combinación de intercambio iónico y extracción con disolvente.8. ¿En que consiste el procedimiento Davidow para análisis de drogas? Es una extracción sencilla con disolvente para análisis cualitativo por cromatografía en capa fina. Demostrando que con una sola extracción con cloroformo a pH 9.5 se recobran cantidades suficientes de drogas ácidas, básicas y neutras, para proceder a su análisis.

CONCLUSIONES:

Por medio de esta práctica se logro determinar el contenido de 2 compuestos (cafeína y aspirina) en una tableta analgésica de uso comercial a diferentes diluciones y por lo tanto concentraciones por medio de la técnica de espectrofotometría UV en las cuáles no se observó ningún color debido a que la longitud de onda era muy pequeña y correspondía al ultravioleta cercano, por lo cuál no se transmitía ningún color en las soluciones ya que el espectro visible corresponde al rango entre 380-750nm y nosotros medimos a 340nm, razón de lo anterior. También se puede concluir que a partir de una curva patrón de una solución determinada se puede obtener la concentración de una solución del mismo reactivo que es desconocida.

REFERENCIAS:

℘ Gary, D. C.: Química Analítica , ED, Limusa, ed. 2ª, pp: 621-631℘ http://www1.us.es/pautadatos/publico/asignaturas/26409/6178/2ASPIRINADERIVADA.pdf℘ http://www.fcq.uach.mx/archivos/espectroscopia/ANTOLOGIA/lectura6.pdf℘ http://www.aspirina.com.mx/℘ http://www.quimica.ull.es/Jornadas04/QO/Aspirina.htm℘ http://www.elistas.net/lista/enfermeria_argentina/archivo/indice/392/msg/416/

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