lecture 4 · web viewيعني مثلا المية عندها dielectric constant = 80 (مش...

Physical Pharmacy Team

2014/2015

[Year]

/Clinical2020CU

Lecture 4

Physical Pharmacy

Lecture 4

Factors affecting solubility:

1. Temperature.

Exothermic Endothermic

1. Heat is released.2. (delta)H is –ve.3. Temp increase solubility decrease. (inversely proportional)e.g. Calcium hydroxide solution

1. Heat is absorbed.2. (delta)H is +ve3. Temp increase solubility increase. (directly proportional)E.g Potassium nitrate.

H ( heat of solution) = Hcl (+ve) + Hsolv (-ve)

كل* ان بقا اعرفوا ف عالالب الدلتا عالمة اعمل عارفة مش انا قبلها Hطيب القانون. Deltaبيكون. , فاكرين مش لو ارجعوله فاتت اللي المحاضرة مشروح كان ده

!! exapmlesال مشحفظ فاتت اللي المحاضرة من شوية نراجع تعالوا

ال ان قلنا ال H(cl)مش تبع ال 1st 2 stepsده و اخر H(solv)؟ سوال.. stepتبع سالت الدطتور طيبال, امتى سالت سالب؟ Heat of solutionفالمحاضرة ال و موجب هيبقى

ال ( endothermicموجب) ال energy of the first two stepsلو من Energy of the last stepاكبربقا (exothermic)سالب العكس

اول, ان فاتت اللي النحاضرة قلنا احنا مش ال Stepطيب ان solute and solvent moleculesبتحصلال Absorb energyبتـ تكسر تقدر , bondsعشان فال بقى قالك بعضها؟ بين بعض Solventاللي فيه

solvent molecules الbonds , تفككها طاقة احتاج ما بدون بتفكك ف اوي قوية بتبقى مش بينها الليعاملة moleculesأل بتقوم ده اتفككت هي cavityاللي ده . step 3و ف بتستخدم طاقة عنها بينتج اللي

ال تفكك انها ف بتستخدم ده؟ الطاقة ..step1ف solute moleculesايه بقا. احتمالين عندي

من. 1 ناتجة اللي الطاقة اما ال step 3يا تكسر انها كافية جزء solute crystalsتكون منها يتبقى و كلها . ال من بيطلع ده الطاقة من المتبقى الجزء كمان مستخدم يكون surroundingلل solutionغير ف

exothermic .ال ال Hsolvكده من اكبر ال Hclكان بيحصل ده لما فوق قلنا ما زي solution formationوexothermicبيبقى

Clinical 2020 Page 1

من. 2 ناتجة اللي الطاقة ان بقا التاني ال step 3االحتمال من شوية و solute crystalsتكسر تخلص و. Crystalsبتبقى ال يقوم متكسرة ده absorption of energy from surroundingيعمل Solutionمش و

بيبقى ال. endothermicطبعا ان هنا المشكلة عشان Hsolvيبقى الكافية الطاقة توفر قادرة مشال كل ال Solute crystalsتكسر من حرارة تاخد انها ل بتلجا ال. surroundingف بقا العكس Hsolvهنا

من اقل ال Hclبتبقى لما بيحصل ده endothermicيبقى Solution formationو

ال تاثير نقول تعالوا :Solutionعال increase of temperatureطيب

ال لما ال Endothermicيكون solution formation reactionقالك بيعلي الحرارة درجة ف الزيادةSolubility .فال انا عشان ليه؟ يحصل energyبحتاج endothermicطب عشان بره من حرارة او

dissolution . احسن. بيكون ازودها لما كل بديهيا ف محتاجاها حاجة انا ده الخرارة ففال , exothermicأنما ال بره بطلعها اني لدرجة محتاجها مش انا اي, Surroundingلل Solutionبقا ف

ال من بيقلل فالحرارة .solubilityزيادة

ال بيوريني ده الجراف هنا. Relation between solubility and temperatureطيب واضح مش هوص هو يشوفه حابب اللي ف ده بعضه فوق مكتوب اللي الكالم .17عشان فالكتاب

فوق قلنا عال KNO3طيب ال, endothermic solutionsمثال زودت ما كل ان فالجراف فعال هنالقيTemp الsolubility ( فال طردية عالقة بتزيد (endothermicكمان

( ال بقا ده CH3COO)2Ca.2H2Oامال عشان بيحصل مع. Exothermicالعكس هيقل increaseالجرافin temperature


ال الجراف NaClطيب ال horizontal lineشكل اكن , solubilityيعني يعني فالحرارة التغير مع ثابتةال قلت او زادت الحرارة . Solubilityمهما ده يبقى ثابتة هتفضل هتقل ال و هتزيد وال وال exoبتاعته

endo ! ال بالتالي و طبعا جه ال و ده ال و heat of solution = 0؟

ال لغاية Na2SO4.10H2Oو االوالني فالجزء شايفين ما زي ال point B؟ زيادة Solubilityبتزيد معالنقطة( Endothermicالحرارة ) بعد تقل بتبدي بعدين بقا؟. B (Exothermic)و اشمعنىال , structureشايفين فيه ال water moleculesبتاعه االول فالجزء Endothermicبيبقى Solutionصح؟

ال من طاقة يمتص محتاج بيكون ال surroundingعشان يكسر ال bondsعشان مع معمولة الليwater molecules ال بتزيد كده ال solubilityعشان increase in temperatureمع

ال بعد ال point Bطيب بيحتاج compound lost all its water moleculesبيكون مش المركب خالص . بيرجع ف بره من طاقة ال exothermicيمتص بتقل ال Solubilityو زيادة .temperatureمع

.. فاالمتحان جت لو باالنجلشعشان نقولها تعالواFor certain substances, such as sodium sulphate, the slope of the curve showns an abrupt change. This is because sodium suphate exists as decahydrate, NaSO4.10H2O up to a temp. of 32.5 C known as “transition temperature” and its dissolution in water is an endothermic process. Hence, there is an inc in solubility till this temp is reached. Above this temp, the material gets converted to the anhydrous form (Na2SO4) and its dissolution becomes exothermic leading to a decrease in solubility with inc in temp

2. Molecular structure of solute.The influence of substituents on the solubility of molecules of water can be due:1. Effect on the molecular cohesion forces of the solute (solute-solute interaction step 1)2. Effect of the substituent on its interaction with water molecules. (solute-solvent interaction step 3)

Molecular structure of solute depends on:A- No. of groups B- Nature of groupsC- Position of groups D- Melting point.

عال بتأثر حاجة ال Solubilityتاني شكل بيتضمن. soluteهو ده .. 4الشكل ال عدد Substituentsحاجاتال و طبيعتهم و فالمركب مكانهم melting pointو

ال هي Substituentsطيب اللي خالص خطوة اول على بتاثر ازاي؟ بتاثر Solute-soluteدهinteraction .ال يعني ببعضب substituentsمثال ماسكين هحتاج Strong bondsدول عالية Energyف

. هي اللي التالتة الخطوة على بيأثروا كمان و اكسرهم ال. solute-solvent interactionعشان مثالSolute مليان هحتاج Substituentsعندي اكيد .. cavityف ال تحتوي تقدر عشان كبيرة Soluteمالها؟بتاعته substituentsبال


Substituents can be classified as either hydrophobic or hydrophilic, depending on their polarity:

Polar groups such as –OH capable of hydrogen bonding with water molecules impart high solubility.

Non-polar groups sucha as –CH3 and –Cl are hydrophobic and impart low solubility.

Ionisation of the substituent increases solubility e.g. –COOH and –NH2 are slightly whereas –COO- and –NH3+ are very hydrophilic.

The melting point of solids reflects the strengths of interactions between the molecules in the solid state (step 1). In general, aqueous solubility decreases with increase in melting point.

ال نمسك .. , melting pointتعالوا عنده واحد مركبين عندي لو كده بديهيا طيب very strongاألولintermolecular forces , تاني واحد و تفكيكه صعب اسيحه؟, weak forcesيعني اني اسهل هيكون انهي

عنده هيكون انهي افككه؟ اني اسهل هيكون عنده low melting pointانهي اللي طبعا اكيد weak؟intermolecular forces ,ال بالتالي افكك solubilityو اني سهل الن التاني من اعلى هتمون بتاعته

. ال زاد ما كل ف بتاعته ال melting pointالجزيئات جزيئات افكك اني صعب كان ما ما soluteكل كلال !solubilityكانت العكسصحيح و اقل

So.. The melting point of a solute is inversely proportional to its solubility. Higher melting point, more energy needed to break the bonds between the solute molecules, the lower is the solubility.

عال بقا حلقة! nature of groupندخل و بنزين حلقة عندي اسرع؟* phenolلو هيدوب اللي فيهم مين .. ( .. معاها بنزين ده الفينول اورجانك مذاكر مش للي طبعا ال( OH groupالفينول ان طبعا OHعارفين

, polarده المية بتحب مش اللي الحاجة من اسرع هيدوب المية بيحب اللي ف المية بتحب يعني .. طيب البنزين حلقة هي ال comparisonاللي بين ما فيه ) pyrogallolتاني .. OH 3ده اللي( الفينول و

ال هو اسرع عنده pyrogallolهيدوب تكونوا. more polar groups than phenolعشان الزم ده األمثلةعارفينها !

, عليه اللي طبها هتختار احسن هيدوب من يقولك و مركب كام يجيبلك ممكن polarفاإلمتحانsubstituent .ال OH, COOH, NO3زي

عال ال . ionization of speciesندخل ان ال ionizedبيقولك .charged substituentاو احسن بيدوب– , عندها واحدة بنزين حلقتين عندي مثال عندها -substituentكـ- COOيعمي التانية كـ COOHو

substituent– .ال شايلة اللي ان . COOبيقولك فاتت- اللي المحاضرة فاكرين اشمعنا؟ احسن هتدوبال ان ده tightly bound layers with waterبتكون ionsقلنا اهو ال ion؟ تعمل Waterو tightlyبتحب

bound layer ال من احسن هيدوب هتعملي COOHف .intermediate layer or bulk waterاللي


3. Nature of solvent and cosolvent:Like dissolves like

Solubility of solute depends upon the nature of solvent:Polar solvents dissolve polar solutes, non-polar solvents dissolve no-polar solutes.Cosolvents increase solubility of non-polar solutes. E.g. ethanol, glycerol, sorbitol, propylene glycol.“Cosolvency”: increase in solubility of poorly soluble substances by the use of more than one solvent.

.. ال ان كده قبل كتير علينا مرت قاعدة ده ال polar solventاعتقد .polar soluteبيدوب العكس وادوب حبيت هجيب, polar solvent e.g. waterف non-polar soluteطيب ايه؟ intermediateهعمل

solvent ال يقللي قاعدة polarity of waterعشان ارجع عندها. like dissolves likeو المية مثال يعنيdielectric constant = 80 ) , عندها ) ان معناه ده بس الفهم عشان للحفظ ,polarityمش جدا عالية

ال احطلها بقا ال intermediate solventاجي ال DEC = 40-50هيبقى يعني قل polarity of waterيعنيال فيدول .nonpolar solute into waterقلت

ال .Cosolventدول intermediate solventsبسمي

.. األخر من Increase solubility of non-polar solute into polar solvent through decreasing theيعنيdielectric constant of this polar solvent and so decreasing its polarity.

4. Nature of solute:Amorphous or crystalline.. metastable polymorph or stable polymorph.. anhydrous or hydrate.. solvate or unsolvate..

1- Amorphous: (no crystalline structure) are more soluble than crystalline. Has weak lattice forces.2- Polymorphism: It is the presence of different crystalline forms of the same substance with different physical properties. The molecules are aligned in different ways in the lattice structure.Factors affecting polymorphism: solvent used, rate of crystallization, temperature.]

ال احسن؟ دوبانه اللي مين نشوف تعالوا ال amorphousطيب ال ال crystallineو !amorphous؟ اكيد ف ال lecture 1فاكرين ان عشان Crystalline solid has stronger bonds than amorphous solidقلنا

ال تكسير اصعب هيبقى ال bondsكده ال crystallineبتاع ادوب اني االسهل .amorphousو


2 -Polymorphism:Stable molecules arranged in an ordered tightly bound crystalline form, low energy, high stability, high melting point.

Meta stable less ordered crystalline form, high energy, high disorientation of molecules, low stability, low melting point.

Comparison .. ال ال stable polymorphتاني ال و meta stable polymorphو األول ده الجدول نشوف ؟.. منه نستنتج

Meta stable polymorphStable polymorphHighLowEnergyweakStrongIntermolecular

forcesLess stableMore stableStability

LowerHigherMelting pointHighLowSolubility

ال ان ال Solubilityطبيعي , stableبتاع ال عشان ليه؟ اقل ف intermolecular forcesتبقى اوي قويةال عكس على تكسيرها !meta stableصعب

Crystal solvates:

When some compounds crystallize they may entrap solvent in the crystal. Crystal solvates: crystals contain solvent. Crystal hydrates: when water is the solvent of crystallization Crystal anhydrates: crystals do not contain water of crystallization Crystal ansolvates: crystals do not contain solvent of crystallization.

بعمل لما انا يحصل Crystallizationهو ممكن solvent moleculeل trappingممكن فالكريستال؟ال من جزيئات .solventتتحبس بيحصل اه الكريستال؟ جوة

عندي لو شوية Crystalف فيها دخل بعملها solventو انا .Crystal solvateبنسميها Crystallizationو

ال بسميها Solventلو مية كان .crystal hydrateدهدخل ان محصلش , solventلو بسميها خالص الكريستال ! Crystal ansolvateجوه

دخل و محصلش , waterلو .Crystal anhydrateبسميها


Types of crystal solvates:1. Polymorphic solvates: very stable and are difficult to desolvate (solvent plays a key role in holding the crystal together.)2. Pseudomorphic solvates: lose their solvent more readily and desolvation does not destroy the crystal lattice (solvent occupies voids in the crystal.)

ايه يعني انهم Solvatesعرفنا قلنا .. solvent moleculesجواهم crystalsو االول. نوعين منهم فيpolymorphic اعمله اني صعب بيبقى كده عشان اوي مستقر بيكون ده ال ) Desolvationو اشيل يعني

Solvent molecule ) ال عشان جواه ماسكة solvent moleculeمن انها ف دور ليها بيبقى ده ( اعمله يعني الكريستال من اطلعه جيت لو ف يحصل( Desolvationالكريستالية destruction toممكن

the crystal structureهو اللي التاني , Solventال, pseudomorphicالنوع قاعد مجرد الزمة اي ملهوش الكريستال دوة قاعد

.. اعمل جيت لو ف افصله اني سهل بيبقى بالتالي عالفاضي مكان واخد عادي, Desolvationو هطلعهيحصل ما بدون .Any destruction to the crystal structureجدا

Anhydrous crystals usually have higher aqueous solubilities than hydrates.e.g. in case of hydrates, case of Na2SO4.10H2O, lower solubility than anhydrous form due to the strong attraction of water molecules within the crystal lattice.

The rates of dissolution of various solvated forms of a drug differ but are generally higher than that of the anhydrous.e.g. nonaqueous solvates, for example alcoholates, when added to water, water being polar than alcohol will replace the alcohol and solubility is higher than the corresponding anhydrous form.

ال بين نقرن تعالوا عنده.. solubility of hydrous and anhydrous crystalsطيب اللي solubilityانهيال ان قالك ال anhydrous crystalاعلى؟ من احسن يدوبوا جراف.. hydrousبيقدروا اول فاكرين

ال فيه كان اللي ال Solubility of Na2SO4.10H2Oفالمحاضرة؟ ان قلنا فال H2Oو ماسكة الليNa2SO4 , , بتمنع المية اكن كده بس يدوب يقدر عشان المركب من تتفكك عشان هائلة طاقة محتاجة

ال كده عشان يدوب انه ال Solubilityالمركب !hydrous crystalsبتاعت اقل

ال ال anhydrousطيب ال ال Solvateو . solubility of solvate؟ ال ان قلنا مش اشمعنى؟ solvateاحسنجواه محبوس و كريستال بيبقى , solventده ال فالمية احطه اجي لما الكريستال Solvent؟ جوه اللي

ال , polarityده ال طاردة المية تقوم ف المية من اقل بتبقى هيا solventبتاعته تدخل و الكريستال برهال بكده . Crystalو فال انما ال anhydrousيدوب جوه مكان اساسا مفيش المية crystalبقا عشان

.. , فيه تقعد مكان هتخلق لسه فيه تدخل


Monoethanol solvate (alcoholates) of prednisolone tertiary butyl acetate has an absorption rate in vivo which is nearly five times greater than that of the anhydrous form of this drug.

عال مثال في. comparison between the solubility of solvates and anhydrous crystalsده ان بيقولكعن عبارة ال ) alcoholatesدوا نوع الكريستال Solventيعني جوا قاعد ال( Alcoholاللي ان لقوا

Solubility ال من مرات بخمس احسن ال Solubilityبتاعته الدوا anhydrous formبتاع نفس من

Effect of pH on percent of drug ionization

اي pHال على بيأثر , Soluteمش ال على بس بيأثر ال اما solutesكده يا بتبقى weak bases orالليweak acids مشneutral ال .. NaClزي عندي لو طيب ال , Weak acidمثال رافعة هقوم ادوبه عايزة و

pH of solution (alkaline medium) ادوب عايزة لو , weak baseو ال هقلل العكس ال pHهعمل بتاعsolution (Acidic medium)

ال بدوب ليه انا ال Alkaline mediumف weak acidطيب مع العكس فاعلت weak baseو لو انا مش ؟base مهAcid هيكونليsalt ال و ال salt؟ من يدوب انه كتير ال baseاسهل ده. Acidاو هي كده بس

اعمل بحاول اني بسهولة Saltالفكرة يدوب عشان .. كده مراجعة شوية طيب

ال , pHلما ال تركيز ال H ionيعلى و ال OHيعلى لما بصى العكس و !pHيقل يقل

ال صراحة يقولك مششرط منهم مصطلح بأي يجي ممكن عشان تعرفوها يزيد pHمهم او هيقل

Weak basesWeak acids50% ionized50% ionizedpH = pKa

Completely ionizedCompletely unionizedpH = pKa - 2Completely unionizedCompletely ionizedpH = pKa + 2


.. عند فالجدول اللي للبيانات تمثيل مجرد ده ال ionisedال pKa – 2الجراف انما 0بيبقى Acidsبتاعال ال 100بيبقى basesعند عند العكس ال. pKa + 2و لما بيبقوا pH = pKaانما بنسبة ionizedاالتنين

50%

Acidic drugs as non-steroidal anti-inflammatory agents, for example acetyl salicylic acid, are less soluble in acidic solutions than in alkaline solutions.

Basic drugs as ephedrine are more soluble in acidic solutions (where the ionized form of the drug is more predominant) than in alkaline solutions.

Amphoteric drugs as sulfonamides and tetracyclines display both basic and acidic characteristics.

At a particular pH, known as the isoelectric point (pHi) the effective net charge on the amphoteric (zwitterion) molecule is 0. pHi can be calculated from:

Where pKa acidic and pKa basic are the pKas of the basic and acidic groups.

ال قلنا ما زي انه ده رغي مليانة اللي الساليد بتاع المفيد alkalineبتدوبف Acidic drugsالمختصرsolutions ال مع العكس هنحفظ. ! basic drugsو مش امثلة و

اسمها بقا تالتة حاجة ال. amphoteric drugsف خواص عنده بيبقى ال Acidsده يعني, ! basesو االتنينمنه منه acidicجزء جزء ال. basicو يكون بقا ال ionizationامتى يحصله Drugبتاع و صفر يكون ده

precipitation عند يدوب؟ ما بنسميها pHبدل مكتوبة isoelectric point (pHi)معينة حسابها طريقة وده ! فوق اللي فالبوكس


pHi = (pKa acidic + pKa basic)/2

) (.. ال لما المنقط الخط ده عالجراف كده من pHبص ال 4 – 2بيكون basic part of theبيكونamphoteric drug ( ال قلنا دايب اللي طلعت( basic dissolves in acidic mediumهو ما كل ان تالحظ و

ال curveال 4ل 2من بزيادة يعني تحت على . Solubility of the basic partال pHنازل ال عشان بتقلbasic ال . pHبتحب القليل

ال مع بقا ال.. Acidic partالعكس ما من pHكل ال Curveال 8ل 6تزيد عشان ال Acidicطالع بيحبpH. العالي

ال عند اللي النقطة ايه ال 0امال ده ال pHiده؟ عندها قلنا ال unionizedبيكون Acidic partاللي وbasic part بردوunionized. As a result الAmphoteric drug بيكونليprecipitate.


lecture 4 · web viewيعني مثلا المية عندها dielectric constant = 80 (مش...

Documents