Preferential solvation of acetaminophen in ethanol + water solvent mixtures according to the inverse Kirkwood-Buff integrals method

Solvatación preferencial del acetaminofeno en mezclas cosolventes etanol + agua según el método de las integrales inversas de Kirkwood-Buff

Con base en algunas propiedades termodinámicas clásicas de solución en este trabajo, se calcularon los parámetros de solvatación preferencial del acetaminofeno (δx_E,A) en mezclas etanol + agua mediante las integrales inversas de Kirkwood-Buff. Los parámetros δx_E,A corresponden a las diferencias entre las fracciones molares locales de los solventes alrededor del soluto y en el grueso de la solución. Con base en estos valores, se puede observar que este fármaco es altamente sensible a efectos específicos de solvatación que varían según la composición cosolvente. Así, los valores de δx_E,A son negativos en mezclas ricas en agua y en mezclas ricas en etanol, pero positivos en composiciones desde 0,24 hasta 0,73 en fracción molar de etanol. Es probable que la hidratación hidrofóbica alrededor del anillo aromático y el grupo metilo del acetaminofeno pueda tener un papel relevante en la solvatación del fármaco en mezclas ricas de agua. En mezclas de composición intermedia, la mayor solvatación por las moléculas de etanol podría deberse principalmente a efectos de polaridad. Finalmente, la preferencia que este fármaco manifiesta por el agua en mezclas ricas en etanol podría explicarse en términos del mayor comportamiento ácido de las moléculas del agua, que estarían interactuando con los grupos aceptores de hidrógeno presentes en el acetaminofeno, tales como el carbonilo.

Introducción

El paracetamol (A o ACP, N-(4-hidroxifenil) etenamida, CAS 103-90-2, Figura 1), también conocido como paracetamol, es un fármaco clásico de uso habitual en terapéutica por sus efectos analgésicos y antipiréticos. Este fármaco está especialmente indicado en el tratamiento de varias enfermedades menores que presentan los pacientes pediátricos [1, 2].

El conocimiento de la solubilidad de los fármacos en mezclas de cosolventes es muy importante para los científicos farmacéuticos que participan en varias etapas de desarrollo, como la purificación de los fármacos y el diseño de medicamentos líquidos [3]. Aunque la co-solubilidad ha sido empleada en farmacia durante siglos, es recientemente que los mecanismos involucrados para aumentar o disminuir la solubilidad de los fármacos han sido abordados desde un punto de vista fisicoquímico [4]. Así, se han publicado varios trabajos termodinámicos basados en las contribuciones entálpicas y entrópicas a la energía de Gibbs de la solución, y en algunos casos concretos se ha analizado la solvatación de fármacos analgésicos en mezclas alcohólicas acuosas a partir de magnitudes termodinámicas de la sublimación del fármaco [2, 5-7]. Sin embargo, la disolución preferencial del fármaco, es decir, la composición específica del cosolvente alrededor de las moléculas del fármaco, no se ha estudiado completamente para los fármacos analgésicos [8].