The preparation and properties of the penicillin-Copper (II) chelate are described. From the results of elemental analysis, copper (II) determination, spectrophotometric measurements and ATD, TG analysis, the site of complexation of penicillin and metal are discussed.Se aisla al estado sólido un quelato de la penicilina (FL-1039) con el Cu(II). A partir de los resultados del análisis de C, H, N Y Cu(II), estudio espectrofométrico, análisis A TD Y TG se sugiere la fórmula empírica y se discuten los posibles lugares de unión entre el ligando y el metal

Gutiérrez, P.

Martínez, M. I.

Martínez, P. J.

Thomas, J.

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DEPARTAMENTO DE FISICOQUIMICA FARMACEUTICA. FACULTAD DE FARMACIA. UNIVERSIDAD DE GRANADA. "OBTENCION y ESTUDIO DEL COMPUESTO SOLIDO PENICILINA (FL-1039)-CU (11). Martínez P.l., Gutiérrez, P., Martínez, M.l. y Thomas, J. RESUMEN Se aisla al estado sólido un quelato de la penicilina (FL-1039) con el Cu(II). A partir de los resultados del análisis de C, H, N Y Cu(II), estudio es­pectrofométrico, análisis A TD Y TG se sugiere la fórmula empírica y se discu­ten los posibles lugares de unión entre el ligando y el metal. SUMMARY The preparation and properties of the penicillin-Copper (11) chelate are described. From the results of elemental analysis, copper (11) determination, spectrophotometric measurements and ATD, TG analysis, the site of comple­xation of penicillin and metal are discussed. INTRODUCCION La reacción de penicilinas y ampicilinas con iones metálicos ha sido abor­dada por numerosos autores. Cressman y col. (1) desarrollan un método ciné­tico para el estudio de las interacciones entre el ión cúprico y las penicilinas G y V, Y sugieren que la complejación ocurre con la penicilina intacta, seguida de una rápida hidrólisis del complejo hacia otro de ácido penicilóico-ión cú­prico. Smith y col. (2) describen un método para la determinación de ampicili­nas basado en la medida espectro fotométrica del compuesto formado por la degradación de la penicilina en presencia de trazas de sal de Cu + +, procedi­miento recogido por la Farmacopea Británica como técnica de valoración de ampicilina. Doadrio y García-Mirasierra (3) demuestran la formación de un Ars PharmaceUlica. Tomo XXVIII. Núm. 2, 1987 228 ARS PHARMACEUTICA quelato entre la ampicilina y el ión cúprico de estequiometría 1: 1, que utilizan después con fines analíticos. Fazakerley y Jackson (4), estudian la complejación entre Cu(I1), Mn(I1) y penicilinas por técnicas de RMN, llegando a la conclusión de que la unión con el metal tiene lugar por el nitrógeno del anillo -lactámico y grupo carboxílico de la penicilina. En todos los trabajos anteriores la complejación se estudia en disolución. En el presente trabajo, se da cuenta de la obtención al estado sólido y poste­rior caracterización del quelato penicilina-Cu(I1) . . P ARTE EXPERIMENTAL Reactivos. - Se ha utilizado como ligando el clorhidrato de 4-thia-l­azabiciclo ( 3,2,0) heptano, 2 ácido carboxílico, 6 ([hexahidro, lH-azepin-l-il)metilen] amino] -3,3 dimetil-7-oxo(I), suministrado por la­boratorios Leo. Los restantes reactivos utilizados fueron: CI2Cu. 2H20 Merck, dietildi­tiocarbamato sódico Merck, metanol Probus, ácido sulfúrico Probus, per­manganato potásico Probus y bromuro potásico Merck. Instrumentación. - Electrothermal Melting Point; espectrofotómetro Perkin-Elmer modo 298 de doble haz; espectro fotómetro Beckmap. DB-GT; espectrofotómetro Beckman Du-2 de haz sencillo y sistema para análisis tér­mico Rigaku (serie Thermoflex), compuesto de microbalanza de precisión y horno de calentamiento, con termopar de platino, registro de tres canales y unidad de control programable. Metodología y resultados.- Para la obtención del compuesto se partió de 10 mi de una disolución 0,1 M de penicilina en metanol y se añadió disolución 0,1 M de CI2Cu. 2H20 en metanol con agitación contínua, observándose la aparición de un color azul que se intensifica por adición de una pequeña canti­dad de agua. Se evaporó parte del disolvente a presión reducida y a 35°C en rotavapor y se dejó cristalizar en frigorífico. Una vez cristalizado, se decantó el líquido sobrenadante y se lavó por centrifugación con varias porciones de 10 mI de agua. El sólido obtenido se desecó con pentóxido de fósfo­ro y ayuda de vacío. De esta forma se obtuvo un polvo cristalino de color ver­de azulado. El ensayo de halógenos se realizó colocando en un tubo de ensayo 0,5 mI de disolución problema acidulada con 4 gotas de ácido sulfúrico 2 N Y exceso de permanganato potásico sólido. Tras la ebullición, el cloro formado se reco­gió sobre papel impregnado con una mezcla de anilina y ortotoluidina. La apari­ción de un color azul intenso, indicó la presencia de cloro. El Cu(I1) se determinó espectrofotométricamente por reacción con dietil­carbamato sódico. A causa de la insolubilidad del compuesto en agua, el di­solvente utilizado fue metanol. Se construyó una gráfica patrón, a partir de ARS PHARMACEUTICA 229 una serie de disoluciones de CI2Cu.2H20 de concentración conocida. A 4,5 mI de cada una de estas disoluciones se le adicionaron 0,5 mI de reactivo de Cu + + (disolución de dietilditiocarbamato sódico al l OJo). Transcurridos 10 minutos, se midió la absorbancia a una longitud de onda de 438 nm, frente a un blanco formado por 4, 5 mI de metanol y 0,5 mI del reactivo. Para el análisis de Cu(I1) del compuesto sólido, se disolvió una cantidad conocida del mismo en 250 mI de metanol. A 4,5 mI de esta disolución se aña­dieron 0,5 mI del reactivo. Transcurridos 10 minutos se midió la absorbancia. Los res�ltados obtenidos se recogen en la Tabla 1. Compuesto sólido disuelto en 250 mi 0,0047 g 0,0049 g 0,0021 g Valor medio TABLA 1 Contenido en Cu(I1) del compuesto sólido. n. o de moles Gramos de A(438 nm) de Cu(Il) Cu(Il) 0,375 9,706.10-6 6,167.10-4 0,385 9,950.10-6 6,320.10-4 0,150 4,169.10-6 2,649.10-4 OJo de Cu(Il) 13,12 12,90 12,61 12,88 Los espectros IR se obtuvieron en comprimidos obtenidos por interposi­ción de 1 mg de sustancia en 300 mg de BrK. En las figs. 1 y 2, se recogen los espectros correspondientes al ligando y al quelato, respectivamente. 2.S 100 •• l. l • •• SO <. JO 20 10 O <000 lODO longilud d. onda tu I " S S.S '.5 7 7.5 I , 10 11 12 " '6 18 20 2000 1800 1600 '400 1200 1000 .00 6OO!»OO Nüm,ro d. onda le m-') Fig. 1.- Espectro IR en BrK de la sustancia (1) 230 80 60 z Q Ul i 40 Ul z 2,5 � 20 4.000 3,0 3.000 ARS PHARMACEUTICA LON GI TU O DE ON DA (u) 4,0 5,0 6.0 2.000 1.600 NUMERO DE ONDA (cm-I) 7,0 Ag. 2.- Espectro IR en BrK del compuesto sustancia (1)- Cu(Il). B.O 10 12 16 1.200 800 Los porcentajes de C, H y N de la muestra, hallados por análisis elemen­tal, se recogen en la Tabla lI, TABLA 1I Contenido en C, H y N del complejo (I)-Cu(I1) Cantidad pesada 1,192 1,134 %C 34,08 33,73 %H 5,40 5,24 0/0 N 7,75 7,57 Los resultados del análisis térmico diferencial, ATD, y termogravimétri-00, TG, se recogen en la Fig. 3. La velocidad de calentamiento fue de 2°C/min. ; 1---__ __' o Ul W ... 100 TG - ATO 200 300 TEMPERATURA (!C) Fig. 3.- ATO Y TG del compuesto sustancia (1) - Cu(Il). >--"-- -___ I <l 400 500 ARS PHARMACEUTICA 231 DISCUSION Por el procedimiento anteriormente descrito, se obtuvo un sólido cristali­no, de color verde azulado, que funde a 87°C, insoluble en agua, éter y cloro­formo; ligeramente soluble en etanol y muy soluble en metanol. Los resultados del análisis elemental, dan para el complejo la siguiente fórmula empírica: C,sH22N)O)SCI2Cu.4H20, con un peso molecular aproxi­mado de 530,91 g. Los porcentajes experimentales coinciden con los calcula­dos a partir de la fórmula empírica propuesta y han sido: Encontrado Calculado C: 33,90070 33,93 % H: 5,32 070 5,69 % N: 7,66 % 7,91 % Resto 40,24 % 40,50 % El porcentaje de Cu(Il) encontrado fue de 12,88 % mientras que el teóri­co fue 11,97 %. La coincidencia de ambos valores muestra una estequiometría 1: 1 para el complejo obtenido. La pequeña diferencia existente entre ambos, puede atribuirse a la pérdida de pequeñas cantidades de disolvente (metanol) durante el proceso de análisis, con el consiguiente aumento de concentración de Cu en la muestra analizada. El ensayo de halógenos, como se ha dicho anteriormente, fue positivo, lo cual confirma la presencia de una molécula de cloro en la fórmula empírica del·compuesto. . Las curvas ATD y TG, muestran un proceso endotérmico a 87°C, debido a la fusión del complejo, y que coincide con el punto de fusión anteriormente determinado. Entre 87 y 170°C, aparece en la curva ATD una serie de efectos endo y exotérmicos asociados con una pérdida de peso de 30,30 %, donde po­dría estar incluída la pérdida de las cuatro moléculas de agua (que suponen un 13,56 %), como se refleja en la fórmula empírica del compuesto. La diferen­cia de pérdida de peso hasta el 30,30 % puede atribuirse a la descomposición de la sustancia. A partir de 170°C, aparece una pérdida continuada de peso, asociada con proceso endo y exotérmicos marcados, debidos a la pirólisis de la sustancia hasta peso constante. Los resíduos sólidos arrojan un porcentaje del 27,27 %, que podría corresponder a C12Cu (25,32 %). El espectro IR del ligando (Fig. 1) presenta una serie de absorciones, cu­yos máximos junto con las asignaciones se recogen en la Tabla lB. 232 Frencuencia (cm-l) 3500 2962,2880 2800,2000 1780 1680 1600,1130 1465 1160,1170 ARS PHARMACEUTICA TABLA III Asignación Vibración de tensión O-H del agua procedente de la humedad. Tensión C-H de los grupos CH3,CH2• Vibración de tensión N-H del NH +. Tensión C = O del anillo fJ -lactámico. Tensión C = N. Vibración de tensión antisimétrica y simétrica del grupo COO-. Deformación C-H del grupo -C 81k Vibración esqueletal del grupo C CH3 CH3' En el espectro IR del complejo (Fig. 2), se aprecia una banda a 3460 cm-l. Esta banda puede adscribirse al agua de cristalización, como indica la gran intensidad de la misma. En el espectro IR del complejo desaparece la banda correspondiente a la vibración simétrica del grupo COO- (1330 cm-I), al mismo tiempo que la banda de la vibración antisimétrica para el mismo grupo COO- (1600 cm-I) sufre un desplazamiento hacia frecuencias mayores. Este hecho es indicativo de que una de las uniones entre ligando y metal ocurre a través del grupo COO-. Por otro lado hacia 1740 cm-I, se observa una banda de menor intensidad que en el caso del ligando, atribuíble al grupo C = O del anillo -lactámico. Esta modificación, de acuerdo con Weis y col. (7) no supone la implicación del grupo C = O lactámico en la quelación, sino que puede justificarse por un bloqueo de la resonancia característica del grupo amino del anillo -lactámico (esquema 1) por parte del ión metálico. -Esquema I N /+ 0-ARS PHARMACEUTICA 233 Probablemente el cobre podría estar unido al N del anillo "-Iactámico, por ser el N el átomo dador más cercano al grupo COO-. Conclusión que estaría de acuerdo con los resultados obtenidos por Fazakerley y Jackson (4) a partir de estudios de RMN para complejos de metales con penicilinas análogas. BIBLlOGRAFlA ( 1) CRBSSMAN, W.A., SUGITA, E.T., DOLUSIO, J.T. y NIE BERGALL, J. 1. Pharm. Pharmaco/., 81, 801 (1966). ( 2) SMITH, J.W.G., DE GREY, G.E. Y PATEL, V.J., Ana/yst, 92, 247 (1967). ( 3) DOADRIO, A. y GARCIA-MIRASIERRA, M. An. Rea/ Acad. Farm., 35, 115 (1969). ( 4) FAZAKERLEY, G.V. y JACKSON, G.V. J. lnorg. Nuc/. Chem., 37, 2371 (1975). ( 5) BURRIEL, F., LUCENA, F. y ARRIBAS, S. "Química Analítica Cualitativa", 3.3 Ed., Paraninfo, Madrid. 1960. ( 6) BELLAMY, L. "The Infrared Spectra of complex Molecules". 3rd. Ec. Chapman and Hall. London (1975). ( 7) WEISS, A., FALLAB, S. y ERLENMEYER, H., He/v. Chim. Acta, 40, 611 (1957). 

“Obtención y estudio del compuesto sólido penicilina (FL-1039)-CU (II)”

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