Solution thermodynamics and preferential solvation of 3-chloro-N-phenyl-phthalimide in acetone + methanol mixtures

The thermodynamic properties of the 3-chloro-N-phenyl-phthalimide in acetone + methanol cosolvent mixtures were obtained from solubility data report in literature. The solubility was higher in near acetone and lower in pure methanol at all temperatures studied. A non-linear plot of ∆solnH° vs. ∆solnG° shows a negative slope from pure acetone up to x1 = 0.691. Beyond this composition, a variable positive slope is obtained with the exception of mixtures with x1 = 0.121, x1 = 0.272 and x1 = 0.356 which is a not common trend in these systems. The preferential solvation of 3-chloro-N-phenyl-phthalimide by the components of the solvents was estimated by means of the inverse Kirkwood–Buff integral method, showing the 3-chloro-Nphenyl-phthalimide is preferential solvated by methanol in more polar mixtures and by acetone in less polar ones.Las propiedades termodinámicas de 3-cloro-N-fenil-ftalimida en mezclas cosolventes acetona + metanol fueron obtenidas a partir de los datos de solubilidad reportados en la literatura. La mayor solubilidad se presentó en acetona y la menor en metanol puro en todas las temperaturas estudiadas. La grafica ΔsolnH° vs. ΔsolnG° presenta una tendencia no lineal, con una pendiente negativa desde la acetona pura hasta x1 = 0,691 a partir de esta composición hasta el metanol puro se obtiene una pendiente positiva variable con la excepción de las mezclas con x1 = 0,121, x1 = 0,272 y x1 = 0,356, la cual es una tendencia poco común en estos sistemas. La solvatación preferencial de 3-cloro-N-fenil-ftalimida por cada uno de los solventes de la mezcla se estimó por medio del método de las integrales inversas de Kirkwood-Buff mostrando que la 3-cloro-N-fenil-ftalimida se solvata preferencialmente por metanol en las mezclas más polares y por acetona en las menos polares

Solubility, Correlation, Dissolution Thermodynamics and Preferential Solvation of Meloxicam in Aqueous Mixtures of 2-Propanol

Article studying solid-liquid equilibrium of meloxicam in {2-propanol + water} mixtures at several temperatures as a contribution to preformulation studies of homogeneous liquid pharmaceutical dosage forms based on this drug

Effect of N-Methyl-pyrrolidone (NMP) on the Equilibrium Solubility of Meloxicam in Aqueous Media: Correlation, Dissolution Thermodynamics, and Preferential Solvation

Article describes a study of the drug Meloxicam in N-methyl-pyrrolidone (NMP)–aqueous mixtures at several temperatures to expand the solubility database about pharmaceutical compounds in aqueous–mixed solvents. Meloxicam is preferentially hydrated in water-rich mixtures but preferentially solvated by NMP in the composition interval of 0.16 < x1 < 1.00

Estudio termodinámico de la solubilidad de algunas sulfonamidas en mezclas cosolventes

Se determinó la solubilidad de sulfadiazina, sulfamerazina y sulfametazina en diferentes mezclas cosolventes n-alcohol + agua entre 293,15 K y 313,15 K, y se calcularon las respectivas funciones termodinámicas de solución. Los parámetros de solvatación preferencial de los fármacos se derivaron a partir de sus propiedades termodinámicas de solución por medio de los métodos de las integrales inversas de Kirkwood-Buff (Inverse Kirkwood-Buff integrals IKBI) y cuasi-reticular cuasi-químico (Quasi-Lattice Quasi-Chemical, QLQC). A partir de los estudios acerca del efecto del solvente, se encontró que estos fármacos son sensibles a los efectos específicos de solvatación preferencial. El para ́metro de solvatación preferencial por metanol, δx1,3, es negativo en mezclas ricas en agua pero positivo en los demás casos, y en el caso de los otros alcoholes (etanol y n-propanol) el parámetro de solvatación preferencial es negativo en mezclas ricas en agua al igual que en mezclas ricas en el n-alcohol, y positivo en mezclas de composiciones intermedias. Es conjeturable que, en mezclas ricas en agua la hidratación hidrofóbica en torno a los anillos aromáticos y/o grupos metilo juega un papel relevante en la solvatación de los fármacos, mientras que en mezclas ricas en etanol y n-propanol, el parámetro de solubilidad podría estar influenciando en mayor proporción la hidratación de los fármacos. Se observaron relaciones entálpicas-entrópicas no lineales al graficar la entalpía en función de la energía de Gibbs de solución. Las gráficas ∆solnH0 vs. ∆solnG0 muestran dos tendencias diferentes en función de la pendiente obtenida, una pendiente negativa indica una conducción entrópica y una pendiente positiva indica una conducción entálpica. Por otro lado, se observó la relación de entalpía-entropía lineal en una gráfica de entalpía frente a la entropía de la solución también, en este caso la pendiente superior a uno indica que el mecanismo de conducción es la entalpía y la pendiente inferior a uno indica que el mecanismo de conducción es la entropía De otro lado, los valores estimados de solubilidad, obtenidos mediante el uso de modelos semiempíricos presentan desviaciones notables con respecto a los valores experimentales. Estos resultados demostraron la necesidad de mejorar las estrategias teóricas para estimar esta propiedad, demostrando además la gran importancia de la determinación experimental de la solubilidad de los fármacos en aquellas mezclas cosolventes útiles en métodos de purificación y en el diseño de formas de dosificación.Abstract. The equilibrium solubility of sulfadiazine, sulfamerazine and sulfamethazine in different n- alcohol + water binary mixtures at temperatures from 293.15 K to 313.15 K was determined and the respective thermodynamic quantities of solution were calculated. Additionally, the preferential solvation parameters of the drug were derived from their thermodynamic solu- tion properties by means of the inverse Kirkwood-Buff integral (IKBI) and the quasi-lattice quasi-chemical (QLQC) methods. From solvent effect studies, it was found that these drugs are sensitive to specific solvation effects. The preferential solvation parameter by methanol, δx1,3 is negative in water-rich but positive in other mixtures; otherwise, in the case of the others two alcohols (ethanol and n-propanol) the preferential solvation parameter is negative in water-rich mixtures and n-alcohol-rich too, and positive in mixtures of intermediate compositions. It is conjecturable that in water-rich mixtures the hydrophobic hydration around aromatic rings and/or methyl groups plays a relevant role in the drug solvation while in ethanol-rich and n-propanol-rich mixtures the solubility parameter is more responsible for the drug solvation. A nonlinear enthalpy-entropy relationships were observed in plots of enthalpy vs. Gibbs energy of solution. The plot of ∆solnH0 vs. ∆solnG0 show two different trends according to the slope obtained, the negative slope indicate that the driving mechanism is the entropy and positive slope indicate that the driving mechanism is the enthalpy. Otherwise, the linear enthalpy-entropy relationship was observed in a plot of enthalpy vs. entropy of solution too, in this case slope higher than one indicate that the driving mechanism is the enthalpy and the slope lower than one indicate that the driving mechanism is the entropy. On the other hand, the estimated solubility values obtained using semi empiric models pre- sent notorious deviations with respect to the experimental values. These results demonstrated that it is necessary to improve the theoretical strategies for estimating this property, and more over, they also demonstrated the great importance of the experimental determination of drugs solubility in those cosolvent mixtures useful in purification methods and dosage forms design.Doctorad

Investigation of Drug Partitioning and Transfer between Artificial Membranes Using Different Techniques

One of the most important factors influencing oral absorption is the permeability of the monolayer of the intestinal epithelial cells lining the gastrointestinal tract. As well, the understanding of the mechanism and the factors influencing the drug release from the drug delivery system and transfer to the site of the action to be up taken by the body cells is prerequisite for drug formulation. Thereby, the partitioning of structurally diverse compounds using different artificial membranes had been investigated. In addition, the factors influencing liposomal formulation of a photosensitizing agent (Temoporfin; mTHPC) and the kinetics of transfer between donor liposomes and acceptor liposomes. IAM.PC.DD2 and XBridgeTM Shield RP18, were chosen using RP-HPLC. The lipophilicity indices obtained from the two membranes were compared to log Poct. In terms of mTHPC transfer, the parameters studied were total lipid content, temperature, charge of donor vesicles, and finally donor fatty acyl chain structure regarding the length and saturation. The results showed that the retention of the ionized compounds on IAM.PC.DD2 is controlled not only by lipophilicity, but also by electrostatic interactions between charged solutes and phospholipids. Positively charged compounds are more retained than negatively charged solutes. For the XbridgeTM shield RP18 phase, the log Kw values highly correlated with log Poct values. The retention on the XbridgeTM shield RP18 phase and partitioning in n-octanol/water are controlled by the same balance of structural properties, namely the Van der Waals volume (Vw), H-bond acceptor basicity (β) and dipolarity/polarizability (π*). With respect to mTHPC transfer between liposomal membranes, the obtained results are consistent with a first order kinetics in which the transfer may proceed through liposome collisions or through the aqueous phase. Thermodynamics calculations indicated that the transfer process is entropically controlled. Positively charged liposomes showed transfer rate faster than negatively charged liposomes. A potential relationship between transfer rate and membrane rigidity was evident sinc

Cyclodextrin Chemistry and Toxicology

This is a reprint of the Special Issue "Cyclodextrin Chemistry and Toxicology”. This is a collection of eleven articles and three reviews that was published in Molecules that provides an overview of the applications of cyclodextrins, implements the information regarding the use of cyclodextrins and their inclusion complexes, considering both experimental and theorists approaches and using various scientific and technological tools

Preparation of pharmaceutical co-crystals, adducts and composites using suprecritical CO₂ as an antisolvent

Tesis de la Universidad Complutense de Madrid, Facultad de Ciencias Químicas, Departamento de Química Física, leída el 12-06-2019El éxito de un nuevo principio activo depende de propiedades esenciales tales como: solubilidad, biodisponibilidad, velocidad de disolución, estabilidad fisicoquímica y cristalinidad. La mayoría de los nuevos principios activos que la industria farmacéutica saca al mercado pertenecen a la categoría II del sistema de clasificación biofarmacéutica, es decir, presentan baja solubilidad y alta permeabilidad. Es por ello por lo que los investigadores debemos encontrar vías de mejora en la formulación de los principios activos para que puedan superar estas limitaciones y por tanto, mejorar sus propiedades. En esta tesis se exploran algunas de estas vías: Micronización: La reducción del tamaño de partícula de un principio activo puede aumentar su velocidad de disolución debido a un incremento en su área superficial y mejorar su absorción intracelular. La reducción de tamaño del principio activo posibilita también el uso de distintas rutas de administración...The success of a new active pharmaceutical ingredient (API) relies on essential properties such as solubility, bioavailability, dissolution rate, physicochemical stability, and crystallinity. Most of the new APIs brought into the market by the pharmaceutical industry belong to class II in the biopharmaceutics classification system (BCS), i.e., low solubility and high permeability. Researchers are therefore urged to find paths of formulation development that could overcome the APIs drawbacks and enhance their properties. In this thesis we explore some of these paths: Micronization: The reduction in size of an API can increase its dissolution rate due to an increase in its surface area and can also improve the intracellularuptake...Depto. de Química FísicaFac. de Ciencias QuímicasTRUEunpu

Mecanismo de acción y óptima selección de codisolventes en formas farmacéuticas

La solubilidad es una propiedad físico-química inherente de los principios activos. El reconocimiento de los factores que llevan a cabo el proceso de solubilidad constituyen una exigencia importante en el ámbito de la tecnología y desarrollo de sustancias farmacéuticas. El objetivo de esta memoria es la caracterización de la solubilidad de cuatro sustancias activas (alopurinol y probenecid, que se utilizan para el tratamiento de la hiperuricemia y sus complicaciones, y metamizol magnésico y el naproxeno sódico como analgésico y / o antipirético) en una batería de mezclas disolventes en las que se varia el porcentaje de mezcla de los disolventes, que cubren una amplia gama de polaridad (14-48MPa1 / 2), y a varias temperaturas (15-35 º C). La solubilidad experimental se determina en primer lugar, en concentraciones saturadas a varias temperaturas y diferentes mezclas de codisolventes, mediante técnicas espectrofotométricas. Los perfiles de solubilidad están representados por la solubilidad experimental, expresada en fracción molar, frente parámetro de solubilidad disolvente, el cuál representa la polaridad del disolvente en etanol-agua, acetato de etilo-etanol y hexano-acetato de etilo. El perfil de solubilidad puede estar relacionado con la polaridad de cada fármaco. Se pueden encontrar uno o dos máximos de solubilidad; dos picos son indicativos de efecto camaleónico, que se puede describir cuantitativamente en términos de formación de la cavidad y de interacciones específicas y no específicas, representada por el parámetro de solubilidad de Hildebrand y parámetros de solubilidad ácido-base.Por otra parte, el parámetro de solubilidad de los fármacos y otras características que pueden dar una idea del comportamiento soluble de un fármaco, son determinados y caracterizados para todas las sustancias de estudio.Los modelos de predicción de la solubilidad son una herramienta diseñada para ahorrar recursos económicos y logísticos para la estimación teórica de la solubilidad. Varios modelos matemáticos de predicción de solubilidad se prueban en este trabajo, lo que demuestra que la aplicación de los modelos de estimación de la solubilidad, constituyen una ventaja útil.Otro elemento que afecta el mecanismo que gestiona la solubilidad de los solutos, son los factores termodinámicos. Las magnitudes termodinámicas se estudian ampliamente en este trabajo. Entalpía, entropía y energía libre de Gibbs en la disolución, mezcla o proceso de transferencia serán determinados.Un análisis de la compensación entalpía-entropía confirma la existencia de dos mecanismos diferentes implicados en la solubilidad. Se han encontrado relaciones entalpía- energías de disolución no lineales para el alopurinol y el probenecid, cambiando la pendiente de positivo a negativo en determinadas proporciones. El análisis de compensación para estos medicamentos muestra que en las regiones polares, la estructura de la propia mezcla determina la solubilidad, mientras que a concentraciones de codisolvente mayores, las interacciones soluto-disolvente son el mecanismo dominante dependiendo de la naturaleza del soluto. Los dos derivados salinos muestran un comportamiento lineal en la relación calor de disolución frente a la composición de la mezcla, donde se observa un máximo definido. Estos medicamentos tienen un único máximo de solubilidad, en donde el pico se localiza en la región de agua-etanol. Una compensación entalpía-entropía lineal se observó en las dos fracciones de mezcla, sin embargo, un cambio en la pendiente sugieren que el cambio de solubilidad es determinado por un solo mecanismo: entalpía

Environmentally Friendly Tools for the Removal of Emerging Pollutants from Natural Matrices

In this work of thesis are contained four different projects on sustainable remediation techniques for the decontamination of natural matrices have been developed and valued. The original intent shared by these projects is to develop innovative solutions for emerging pollution cases. Porous synthetic silica materials, commonly used in catalysis, have been studied, valued and adapted for use in pollutant decontamination. In the first project, synthetic high silica faujasite used for antibiotics sorption from waste waters was tested for regenerability and its reuse after solvent desorption or thermal regeneration. The tested high silica Y has been regenerated with thermal treatments; the most effective (and less costing) temperature and treatment time was determined and the regenerated zeolite was successfully reused. Another successful option, solvent desorption, was also validated. In the second project, mineral oil contamination of recycled paper and paperboard – with particular attention to food-contact paperboard – was accounted. A hydrocarbon-specific sorbent material was developed, suitable to be used during industrial processes of paper recovery and recycling. The material, capable to retain up to 184% of its dry weight, was a modified mesoporous silica. Its capacity to adsorb and retain hydrocarbons from highly wet pulp were successfully tested in a pilot-scale plant, and the utilization of the said material was patented. In the third project, a mild sediment washing technique in order to remove Cu and Zn from a contaminated sediment of a land reclamation consortium canal. In the study presented the treatment efficacy to remove heavy metals is assessed, as well as an aggregate structural stability evaluation post-treatment. In conclusion, a multidisciplinary project on humic substances is introduced. Humic substances have been chemically grafted onto silica gel, in order to exploit their sorbent capacity to retain pollutants, or facilitate their degradation in water solutions