Anlisis cualitativo de Diclofenaco en un comprimido mediante espectrometra en el infrarrojo

ANLISIS CUALITATIVO DE DICLOFENACO EN UN COMPRIMIDO MEDIANTE ESPECTROMETRA EN EL INFRARROJO

David Bautista Erazo 09220025Juan David Villada 09220010 Universidad IcesiFacultad de Ciencias NaturalesLaboratorio de Anlisis Instrumental ISantiago de Cali, ColombiaMarzo 20 de 2012david@cemzoo.comjdv_12_24_91@hotmail.com

1. ResumenEn la prctica se realiz un anlisis cualitativo de un comprimido de Diclofenaco mediante espectrometra en el infrarrojo usando un espectroscopio infrarrojo de transformada de Fourier. Se tomaron diversos espectros de un estndar de Diclofenaco, de Diclofenaco comercial y backgrounds usando dos tcnicas: transmisin (pastilla de KBr) y ATR.

2. Datos, clculos y resultadosTransmisinEspecificaciones

Nmero de barridos de la muestra: 32Nmero de barridos del fondo: 0Resolucin: 4.000Ganancia de la muestra: 1.0Velocidad del espejo: 0.6329Apertura: 100.00Detector: DTGS KBrDivisor de haz: KBrFuente: IR

Grfico 1. Background.

Grfico 2. Diclofenaco sdico comercial.

Grfico 3. Estndar de Diclofenaco sdico.

ATR

Especificaciones

Nmero de barridos de la muestra: 32Nmero de barridos del fondo: 0Resolucin: 4.000Ganancia de la muestra: 1.0Velocidad del espejo: 0.4747Apertura: 100.00Detector: DTGS KBrDivisor de haz: KBrFuente: IR

Grfico 4. Background.

Grfico 6. Diclofenaco sdico comercial #1.

Grfico 7. Diclofenaco sdico comercial #2.

Grfico 8. Estndar de Diclofenaco sdico.

Grfico 9. Estndar de Diclofenaco sdico realizado por Elisa Viveros y Anglica Flrez.

3. Introduccin a la tcnica y anlisis de resultadosEspectroscopia de absorcin en el infrarrojoTcnica

Instrumentacin: Espectrmetros de transformada de Fourier (FTIR).Los aparatos de FTIR usan un Interfermetro de Michelson en vez de elementos pticos dispersivos que pueden atenuar la ya de por s baja energtica radiacin de las fuentes en esta regin. Las fuentes que usan estos aparatos generalmente son las mismas que se usan en los aparatos dispersivos. Los lseres que tambin tiene el aparato son usuales porque son intensos, monocromticos y sintonizables. Los detectores generalmente son piroelctricos (sulfato de triglicina) o fotoconductores de telurio de cadmio.

Grfico X. Esquema de un FTIR.En el esquema anterior se observa un espectrmetro bsico de IR de transformada de Fourier en el que la radiacin de todas las frecuencias proveniente de la fuente se refleja en el interfermetro donde es modulada por el espejo mvil. Despus, esta radiacin se refleja con la ayuda de espejos a travs de la muestra y despus que la atraviesa, la radiacin llega al transductor. Finalmente la computadora procesa el interferograma.

El interfermetro de Michelson que es el corazn de un FTIR mide variaciones de intensidad del haz recombinado en funcin de cambios de de los haces, por lo que finalmente reduce la frecuencia de la seal.

Grfico X. Interfermetro de Michelson.

El tipo de espectro que se obtiene de estos instrumentos es un interferograma. ste es un registro de la seal que produce un interfermetro de Michelson. Consiste bsicamente en la generacin de una seal que se procesa mediante un clculo matemtico (transformada de Fourier) para producir un espectro IR con dominio en el tiempo.Los espectrmetros de transformada de Fourier tiene una serie de ventajas sobre los instrumentos dispersivos ms antiguos: Sensibilidad alta. Resolucin (anlisis de espectros complejos) y rapidez alta en la adquisicin de los datos No contiene elemento de dispersin, por lo que no se atena el haz que de por s es de baja energa. Esta ventaja es llamada rendimiento de Jaquinot. Esto permite observar una mejorada relacin seal/ruido. Todos los elementos de la fuente llegan al detector de manera simultnea lo que reduce el tiempo de anlisis y el aparato toma este ahorro para realizar correcciones en la relacin seal/ruido. La ventaja mltiplex es muy importante en estos aparatos porque permite disminuir el ruido proporcionado por los detectores que generalmente son trmicos.

Muestra: Pastilla de KBrGeneralmente los compuestos orgnicos como los principios activos absorben en toda la regin del infrarrojo medio por lo que es casi imposible encontrar un solvente adecuado que no presente solapamiento de picos. As pues, en IR, a menudo se obtienen los espectros directamente de la muestra slida.

La muestra slida de Diclofenaco se macer hasta que se redujo considerablemente su tamao de partcula. Esta operacin es importante porque se debe garantizar que el tamao de partcula del slido a analizar sea menor que la longitud de onda de la radiacin para evitar efectos de dispersin.

Posteriormente se realiz una pastilla de KBr con el polvo del analito. Estas pastillas de sales de haluro tienen la propiedad de flujo en fro que se refiere a la capacidad de manifestar propiedades transparentes luego de haber sido sometidas a una compactacin a grandes presiones. As pues, se produce una pastilla de una dispersin de KBr con el polvo del analito que es transparente. Adems, este compuesto inico transmite a lo largo de toda la regin de infrarrojo.

Generalmente se mezcla 1mg de muestra en 100mg de la sal de haluro y se compacta en un troquel de aproximadamente 15 libras por pulgada cuadrada. Es importante que el disco no quede ni tan delgado ni tan grueso. Muy delgado puede partirse y generar problemas de manipulacin, mientras que si resulta muy grueso puede causar interferencias durante la irradiacin y anlisis.

Una desventaja de esta tcnica es la posible aparicin de bandas a 3450 y 1640 (1/cm) debido a la humedad absorbida, por lo que debe haber un control de humedad en el cuarto donde est ubicado el aparato y se debe desecar muy bien el KBr con el que se va a fabricar la pastilla.Como se puede observar en las grficas 1 y 4 que muestran el espectro obtenido para el background en ambas tcnicas se puede ver claramente la serie de picos ruidosos de absorcin cerca a los 1650cm-1 y tambin hacia el final de la regin despus de 3500cm-1 que posiblemente son los generados por la humedad en ambas preparaciones de la muestra.

Espectrometra de reflexin en el infrarrojo medio: Reflectancia atenuada total (ATR)En general, los espectros obtenidos por esta tcnica, aunque no son idnticos a los obtenidos por la tcnica de transmisin (pastilla KBr), tienen apariencia similar y proporcionan la misma informacin. Es probable que la intensidad de los picos vare, en especial los secundarios que aparecen de poca intensidad en los espectros tradicionales.

Diferencias entre los espectrosLos espectros mostrados anteriormente se tomaron por dos tcnicas: pastilla de KBr (transmisin) o usando ATR. Se puede notar que esta ltima tcnica genera espectros con bandas mucho ms angostas y definidas, tambin se ven lneas mas intensas. En los dos backgrounds se nota un comportamiento contrario. En el espectro de transmisin se observa una banda ancha cerca a los 2000(1/cm). Cuando se ve el espectro de ATR se observa un pico definido alrededor de 2400(1/cm) que se ve muy tenue en el espectro de transmisin. Es probable que este fondo complejo del espectro de transmisin haya ayudado a corregir la seal de los otros espectros obtenidos por este medio de manera ms eficiente que el de ATR. Cuando se observa los espectros obtenidos de las muestras comerciales se puede notar que en espectro de ATR aparece el pico clsico cerca de 2400(1/cm) (CO2) lo que es un error grave que se puede notar totalmente corregido en el espectro de transmisin en donde el pico desaparece. El espectro de transmisin presenta picos un poco ms anchos que no dejan entrever claramente los diferentes grupos funcionales que los producen. Por ejemplo, en la regin entre 1000 y 2000 se ven solapamientos ms evidentes que en esta misma regin en el espectro de ATR. Esto ocurre de manera similar despus de 3000(1/cm). Los estndares resultaron con espectros asombrosamente similares, excepto por la clara ausencia del pico de 2400(1/cm) en el espectro de transmisin. Esta ausencia es muy sencilla de explicar: ntese que en el background de transmisin se obtuvo este pico fuertemente, as que en las mediciones que usarn este fondo, este pico no aparece o aparece con baja intensidad. En cambio, en la tcnica de ATR el background no corrigi este pico y por ende los dems espectros lo presentan con una intensidad alta. En el Background del ATR esta mas enfocado a eliminar las seales procedentes del diamante que se encuentran entre 1800 y 2300 (1/cm).

Grafica X. Backgrounds tericos de FT-IR (derecha) y ATR (izquierda)En general los espectros de ATR y transmision tomados son muy parecidos sin embargo difieren en la intensidad de las bandas y en el solapamiento de algunas, esta ultima caracterstica se nota mas en los espectros de transmisin debido tal vez a problemas en la preparacin de la muestra; pastillas con mucha concentracin de muestra suelen tener estos problemas de solapamiento una teora del porque la lnea del CO2 no se elimina del espectro del ATR es debido talvez a que en esta tcnica el haz esta mas en contacto con la atmosfera que en la tcnica de transmisin sin embargo este problema hara que las seales del H2O

Especificaciones.

Las especificaciones en IR mas que depender de la muestra a analizar dependen de la zona del IR que se quiera manejar, para esta practica trabajamos en el IR medio, por lo que las especificaciones se eligieron segn las recomendaciones que daba el software, notese la gran cantidad de barridos que se realizan para un solo espectro, esta caracterstica, es una de las ventajas de la espectroscopia acoplada a transformada de Fourier pues la gran velocidad con la que se toma un espectro permite tomar varios y compararlos (promediarlos ) para obtener mejores resultados. La nica diferencia en las especificaciones relacionadas a la tcnica (Transmision o ATR) es la velocidad del espejo, siendo en ATR donde la velocidad de este es menor, la velocidad y el tamao del espejo estn relacionados con la resolucin del espectro y el tiempo de medida, menor velocidad de movimiento del espejo resulta en espectros mas definidos como pasa en ATR, pero tambin resulta en mayor tiempo de barrido, la velocidad se pone para que la relacin entre la resolucin y el tiempo de medida sean mejores , sin embargo la diferencia en las tcnicas, hace que la velocidad pueda ser menor en ATR donde la radiacin medida es mas dbil que en el espectro de Transmisin.

Anlisis de los espectros

Grafico X. Diclofenaco.

Grupo funcional Seal (1/cm)Estndar FT-IRComercial FT-IREstndar ATRComercial ATR

Anillo aromatico3400, 1600-1800, 900, 600presenteno se distingue la banda de 3400, las bandas de 1600 -1800 no se ven mas intensas que las del carboniloTodas las bandas presentesPresentes a intensidades muy bajas, la banda de 3400 es apenas distinguible

Cloro700-800 (intensa)No es distinguible pero se pueden ver varias seales en ese intervaloNo es distinguible las seales en ese intervalo se encuentran muy solapadasPresente fcilmente distinguible por su alta intensidadLas seales en este intervalo estn muy solapadas no se pueden distinguir pero existen seales en este intervalo (incluido tal vez esta)

Amina Secundaria aromtica3200-3600(amplia)1300(intensa) Seales presentesLa seal amplia esta muy solapada, se puede ver la seal de 1300Ambas seales presentesSeales presentes con una intensidad mas baja que en el estndar

Carbonilo1780-1650 seal intensaPresentePresente Presente Intensidad muy alta (al limite del equipo)Presente pero a diferencia del estndar esta seal es muy dbil

Ion CarboxilatoAparte de la seal del carbonilo presenta una seal en 1000-1200Presente Presente Presente (muy intensa ) Presente (muy debil)

En general las muestran poseen las mismas seales que los estndares para ambas tcnicas, sin embargo las seales varan su intensidad y ancho, esto es debido a que en la muestra el diclofenaco se encuentra en mezcla con otros excipientes que dan forma al comprimido y esto hace no solo que cambien las seales de la molecula activa de la formulacin si no que adems permite observar otras seales que no deberan verse como por ejemplo la amplia seal del enlace O-H que es comn de excipientes como el almidn y las lactosas que es distinguible entre 3200-3650 (seal que esconde las seales de la amina y el anillo tri-sustituido)4. Conclusiones Todas las calibraciones resultaron estadsticamente excelentes (baja desviacin y alto coeficiente de determinacin) lo que indica una buena linealidad del mtodo y su aplicacin para hallar la concentracin de las muestras problema.

5. Referencias SKOOG, DOUGLAS A. WEST, DONALD M. HOLLER, F. JAMES. CROUCH, STANLEY R. Fundamentos de Qumica Analtica. Octava Edicin. Cengage Learning Editores, S.A de C.V., Mxico, 2005. Pginas 735. ROCHA, C. E., PRINCIPIOS BSICOS DE ESPECTROSCOPA. Editorial UACh, Mxico (2000), Pg. 123-203. SKOOG, D.A. HOLLER, F. J. CROUCH, S. R. Principios de anlisis instrumental. Sexta Edicin. Cengage Learning Editores, S.A de C.V., 2008. Captulos 16 y 17. HEZBERG, GERARD. Atomic Spectra and Atomic Structure. New York. Dover Publications. Prince-Hall Inc. New York. 1944. JOHNSON, R.C. Atomic Spectra. Great Britain. Butler & Tanner Ltd. Second editon 1950. http://www.espectrometria.com/espectrometra_de_absorcin_atmica HERNNDEZ, L. GONZLEZ, C. Introduccin al anlisis instrumental. Editorial Ariel, 2002. Pginas 119-172. http://www.boe.es/aeboe/consultas/bases_datos/doc.php?id=BOE-A-1993-29127 Contenido de cobre y zinc mximos para vinagres. OLSEN, E. Mtodos pticos de anlisis. Revert, 1990. Pgina 259. http://www.asufrar.com.ar/pdf/hierro.pdf HARNOLD, F. REYES, J. Anlisis qumico e instrumental moderno. Editorial Revert. Pgina 252.

10