Кинетическое исследование реакции растворения аспирина в воде

Ключевые слова: аспирин, вода, кинетические параметры, модельные уравнения кинетики, область реагирования.

Аспирин (ацетилсалициловая кислота) является типичным представителем группы нестероидных противовоспалительных препаратов и в различных лекарственных формах широко применяется в медицинской практике, как эффективное противовоспалительное, анальгетическое, антиагрегатное средство [1]. Он также широко применяется при лечении сердечно-сосудистых заболеваний. Однако, недостатком аспирина является то, что он чаще всего вызывает раздражение желудка и двенадцатиперстной кишки, вызывает эрозивно-язвенные поражения ЖКТ (желудочно-кишечного тракта). Такое негативное действие аспирина определяется несколькими причинами, среди которых следует отметить плохую растворимость аспирина в воде [2]. Поэтому повышение гидрофильности и снижение токсичности аспирина является актуальной задачей современной формации.

Технология изготовления таблеток аспирина, а также вспомогательных веществ, входящих в ее состав, во многом способствуeт растворению и снижению риска повреждающего действия его на слизистую оболочку желудка.

Целью данной работы является изучение кинетических закономерностей растворения в воде аспирина разных производителей. Определение лимитирующей стадии процесса, нахождение адекватного формально кинетического описания и определение основных кинетических параметров реакции: констант скорости и энергии активации.

По существу, процесс растворения аспирина в воде является гетерогенным процессом и происходит на границе раздела фаз твердое тело-жидкость. Следовательно, общая скорость растворения складывается из скоростей двух последовательных стадий:

1. физико-химическое взаимодействие аспирина с водой; 2-диффузия продуктов с поверхности лекарственного вещества в раствор. Общая скорость процесса зависит от соотношения скоростей этих стадий и ограничивается скоростью наиболее медленно протекающей стадии, которая и определяет режим (кинетический и диффузионный) процесса растворения. В работе нами были использован аспирин Российского производства фирмы «Фармстандарт».

Исследование кинетики лекарственного вещества проводилось гравиметрически, при температурах 20, 25, 30 и 40⁰С. В качестве растворителя использовалась дистиллированная вода (Р^H = 6,2–6,8). Степень растворения рассчитывали как отношение растворившегося аспирина к его взятой общей массе (0,6г). Кинетические данные дают возможность уточнить механизм реакции, выявить корреляционные зависимости между реакционной способностью молекул и их строением.

Результаты экспериментальных данных приведены в табл. 1.

Зависимость степени растворения аспирина вводе от времени при различных температурах ирасчет константы скорости процесса.

Математическая обработка этих данных была проведена по трем уравнениям: Гистлинга, «Сокращающейся» сферы и Яндера [3].

Уравнение Гистлинга используется для описания скорости процесса во внешнедиффузионной области:

1 – (1 -) ^2/3 =K (1)

Где: - степень растворения, К- константа скорости, — время.

Уравнение «Сокращающейся» сферы применимо для описания процесса, скорость которого зависит как от диффузии реагентов к поверхности реагирования, так и от скорости реакции на поверхности раздела фаз:

1 — (1 -) ^1/3 =K (2)

А для описания скорости реакций, в ходе которых образуются достаточно плотные пленки продуктов, замедляющих поступление жидкого реагента к реакционной поверхности реагирования (диффузионная область), используют уравнение Яндера:

[1 — (1 -) ^1/3]² = K (3)

Для того, чтобы определить какое из вышеперечисленных уравнений болеет точно описывает экспериментальные данные, необходимо подставить степень растворения в несколько уравнений и построив графики, убедиться какой из них соответствует прямой линии.

Как видно из рис. 1 опытные данные удовлетворительно линеаризуются в координатах 1 — (1 -) ^1/3- Следовательно именно уравнение «Сокращающейся» сферы наиболее точно описывает кинетику процесса растворения аспирина в воде.

По наклону этих прямых для каждой температуры рассчитывали константу скорости процесса (рис.2), и строили температурную зависимость константу скорости реакции растворения в аррениусовских координатах lnK-1/T. По тангенсу угла наклона этой прямой определяли значения основных кинетических параметров процесса: энергию активации (12,5 кДж/моль, что соответствует внешне — диффузионной области реагирования) и предэкспоненциальный множитель (К₀ = 0,03 мин^-1).

Подставляя полученные значения константы скорости и энергии активации в исходное уравнение, получаем выражение:

1 — (1 -) ^1/3 = 0,03 exp(-12500/RT) (4)

Рис. 2. Зависимость логарифма константы скорости реакции растворения аспирина в воде от обратной температуры С

А зависимость степени растворения от времени и температуры для данного процесса выглядит следующим образом:

Таблица 2

Сравнение расчетных иэкспериментальных данных реакции растворения аспирина вводе

Из таблицы 2 видно, что результаты расчета по уравнению (5) удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными.

Литература:

1. Алехин Е. К. Аспирин: Новая жизнь старого лекарства // Соросовский Образовательный журнал, N^o 7, 1999. с. 85–90.
2. Рафальский В. В., Лосенкова С. О., Крикова А. В., Максименкова К. И., Багликов А. Н. Сравнительная оценка кишечнорастворимых таблеток ацетилсалициловой кислоты разных производителей по тесту ''Растворение''. Российский кардиологический журнал, N^o 6 (86) 2010. с. 51–55.
3. Барре П. Кинетика гетерогенных процессов М:Мир. 1976. 399.с.