Principios de Química Farmacéutica: Métodos y Técnicas de Laboratorio

Formulación Química Orgánica

Para nombrar los compuestos químicos inorgánicos se siguen las normas de IUPAC. Existen tres tipos de nomenclatura:

• Stock
• Tradicional
• Sistemática

Ejemplos de nomenclatura sistemática con prefijos mono, di, tri, tetra, penta, hepta:

• Cl₂O₃: Trióxido de dicloro
• I₂O: Monóxido de diyodo

Cuando el elemento que forma el compuesto tiene más de una valencia, se indica al final en números romanos. Ejemplo: Fe(OH)₂: Hidróxido de hierro(II).

Nomenclatura tradicional: Utiliza sufijos y prefijos como hipo-oso, -oso, -ico, per-ico, de menor a mayor valencia del compuesto.

Catión: Es un ión con carga eléctrica positiva (pérdida de electrones).

• H⁺: ión hidrógeno
• Li⁺: ión litio
• Cu⁺²: ión cobre (II)
• NH⁴⁺: ión amonio
• PH⁴⁺: ión fosfonio
• AsH⁴⁺
• H₃O⁺: ión oxonio

Valencia: Es un número positivo o negativo que indica el número de electrones que gana, pierde o comparte un átomo con otro. Con signo + gana electrones, con signo - pierde electrones.

Óxidos

Son combinaciones del oxígeno con metales y no metales:

• Óxidos básicos (metálicos o alcalinos)
• Óxidos ácidos (anhídridos)

Óxidos metálicos: Formados por la combinación de un metal y oxígeno. Se intercambian las valencias.

Mezclas Homogéneas

Son aquellas en las que no se diferencian sus componentes a simple vista y se pueden separar mediante métodos difusionales. Presentan un aspecto uniforme, no existe sedimentación de partículas sólidas al estar en reposo.

Destilación

Es el proceso físico utilizado para separar los componentes líquidos de una mezcla homogénea en función de sus distintos puntos de ebullición.

Destilación simple: Se emplea cuando la diferencia entre los puntos de ebullición de los componentes es grande.

Destilación fraccionada: Se emplea cuando la diferencia entre los puntos de ebullición de los líquidos a separar es muy pequeña y no se puede realizar la destilación simple.

Destilación al vacío: Permite destilar líquidos a temperaturas más bajas que en la destilación simple y fraccionada.

Desecación

Es la pérdida de líquido de una sustancia por aporte de calor. Este proceso se aplica a sólidos que retienen cantidades variables de líquido, casi siempre agua, y es un procedimiento muy utilizado en la industria alimenticia y farmacéutica.

Factores en el Proceso de Desecación

• Tipo de sólidos
  • Sólidos húmedos: No modifican la cantidad de agua que contienen en atmósferas con gran cantidad de humedad.
  • Sólidos higroscópicos: Presentan gran capacidad para retener el agua de la atmósfera en que se encuentra.
• Superficie del sólido: Cuanto mayor sea la superficie que presenta el sólido, más fácil es la desecación.
• Grado de humedad de la atmósfera que rodea el sólido: Si la humedad del aire es muy elevada, el proceso de desecación será más difícil.
• Calor aportado durante el proceso: Cuanto mayor sea el calor aportado al proceso de desecación, más efectiva será la desecación.
• Recambio del aire en contacto con el sólido durante el proceso: Si existe recambio de aire, la desecación será más rápida.

Las estufas de desecación se utilizan a temperaturas comprendidas entre 105º-110º.

Desecadores

Son unos recipientes de vidrio que llevan una tapadera con bordes esmerilados que cierran perfectamente al engrasarse para evitar la entrada de humedad. En su interior se introduce un agente desecante como el silicagel, que absorbe la humedad ambiental. Se emplean para mantener seca una sustancia previamente desecada y evitar que recupere parcialmente el agua eliminada.

Electroforesis

Es una técnica que permite separar las sustancias presentes en una mezcla en función de su carga eléctrica.

Extracción

Es un método que se utiliza para separar los principios activos del resto de sustancias existentes en los tejidos animales o vegetales, aunque en la actualidad se utiliza como separación de tejidos vegetales.

Droga: Es toda materia prima de origen biológico que directa o indirectamente sirve para elaborar medicamentos.

Principio activo: Es la sustancia responsable de la actividad farmacológica de la droga.

Métodos Mecánicos

Utilizan la fuerza mecánica para obtener los principios activos de las plantas.

• Incisión: Se realizan unos cortes en la superficie de la planta y se recoge la sustancia semilíquida que sale por ellos.
• Expresión: Consiste en obtener los jugos del vegetal por medio de un prensado o sometiendo el vegetal a una expresión externa de distinta intensidad. Se usan exprimidores de diferentes tamaños y formas.

Métodos con Disolventes

La extracción de principios activos por medio de disolventes es muy utilizado en farmacia galénica. Los disolventes más usados son agua, alcohol y benceno.

• Maceración: Se pone en contacto la droga con el disolvente a temperatura ambiente y se deja un tiempo de 30 min - varios días con el recipiente tapado para evitar la evaporación. Después se filtra y el filtrado es el producto a emplearse (sustancias termolábiles).
• Digestión: La droga se pone en contacto con agua a una temperatura de 50ºC durante no más de 24h. Luego se filtra el conjunto y el líquido filtrado es lo que se aprovecha.
• Infusión: Se añade a la droga agua hirviendo y se deja enfriar hasta temperatura ambiente.
• Percolación: Consiste en hacer pasar a través de la droga, previamente pulverizada, un disolvente a temperatura ambiente que va extrayendo las sustancias activas. El disolvente pasa a través de la droga debido a la fuerza de la gravedad y se recoge ya con los principios activos en un recipiente.
• Destilación, Decocción o Cocimiento: La droga se mantiene en ebullición con el disolvente durante un tiempo entre 15-30 min. Luego se filtra y se emplea el líquido obtenido.

Cromatografía

Engloba un conjunto de técnicas de análisis que se emplean para separar los componentes de una mezcla según su distribución entre una fase fija y otra móvil.

Fase móvil o eluyente: Consiste en un fluido (gas o líquido) que arrastra la muestra cuyos componentes queremos separar a través de una fase fija.

Fase fija o estacionaria: Es una sustancia sólida o líquida que retiene en distinta proporción cada componente de la muestra y puede ir empaquetada en una columna o extendida en una placa.

• Cromatografía en columna: Sirve para separar cantidades de materia superiores a 100mg.
• Cromatografía de gases: Se emplea con sustancias volátiles cuyo punto de ebullición es inferior a 400ºC.
• Cromatografía de capa fina: La fase estacionaria está compuesta por una sustancia adherida a un soporte en forma de capa muy fina. El soporte empleado puede ser vidrio, plástico o metal.
• Cromatografía en papel:
  • Fase móvil: Suele ser una mezcla de disolventes, dependiendo de las sustancias a separar. La más empleada es alcohol etílico y agua.
  • Fase fija: Se emplea papel filtro.

Exámenes Preliminares

Las sustancias que se emplean en la elaboración de productos farmacéuticos deben ir con un certificado de análisis en el que se indique los tipos de análisis físico-químicos que se han realizado para acreditar su identificación y perfecto estado.

• Aspecto: El aspecto de un líquido nos puede indicar si contiene impurezas o no. Las impurezas visibles suelen tener el aspecto de motas o sólidos suspendidos en la materia líquida.
• Color: La coloración de un compuesto es un parámetro valioso para su correcta identificación y se puede utilizar como medida cualitativa de su pureza. Si el compuesto es líquido, el grado de transparencia es grande.
• Olor: Se puede detectar destapando el envase y moviendo la mano por encima, de modo que una parte de los vapores alcance la nariz.
• Solubilidad: Se suelen emplear varios ensayos para clasificar su solubilidad: en agua, en hidróxido sódico acuoso, bicarbonato, etanol, éter, ácido sulfúrico concentrado. Si el compuesto es muy soluble en agua, es importante comprobar el pH de la disolución con papel indicador.
• Identificación: Determinaciones indicadas por la legislación para comprobar la identidad: punto de fusión (PF para sólidos), punto de ebullición (PE para líquidos), punto de solidificación (para líquidos), índice de refracción (IR para líquidos), viscosidad (para líquidos), densidad y pH.

Determinación del punto de fusión: La temperatura de licuefacción de una sustancia es el punto de fusión y se define como la temperatura a la que una sustancia se licúa (pasa de estado sólido a líquido) a 760mm de Hg.

Determinación del punto de ebullición: Se define como la temperatura a la que hierve el líquido cuando la presión exterior es 1 atmósfera.

Determinación del punto de solidificación: Es un proceso físico que consiste en el cambio de estado de la materia de líquido a sólido por una disminución de la temperatura. Es inverso a la fusión.

Punto de fusión o congelación de un líquido: Se define como la temperatura a la que un líquido, sometido a una presión determinada, se transforma en sólido.

Determinación del índice de refracción: Es el cociente entre la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad de la luz al atravesar una sustancia. Cuando un rayo de luz atraviesa oblicuamente desde un medio a otro de diferente densidad, cambia su dirección al traspasar la superficie de separación entre ambos medios. Esto se llama refracción.

Viscosidad: Es la medida de la resistencia que opone un sistema a fluir bajo una fuerza aplicada. F/S = n.dv/dr

Densidad: Es el resultado de la división entre su masa y el volumen que ocupa. ρ = m/v. La densidad de una sustancia obtenida al dividir su masa entre el volumen que ocupa se llama densidad absoluta. Si tomamos la densidad absoluta con la de otra sustancia que tomamos como referencia, es densidad relativa. ρ_r(x) = densidad absoluta x / densidad agua (4ºC, 1 atmósfera).