CARACTERIZAÇÃO DOS CRISTAIS DE BENSILATO DE ANLODIPINO OBTIDOS POR DIFERENTES SOLVENTES

IX Congresso Brasileiro de Análise Térmica e Calorimetria

09 a 12 de novembro de 2014 – Serra Negra – SP - Brasil

CARACTERIZAÇÃO DOS CRISTAIS DE BENSILATO DE ANLODIPINO

OBTIDOS

POR

DIFERENTES

SOLVENTES

RESUMO

O bensilato de anlodipino é um bloqueador de canal de cálcio utilizado como um anti-hipertensivo e anti-isquêmico. É utilizado como uma mistura racêmica dos enantiômeros S e R, dos quais o S-anlodipino é o que apresenta maior atividade como bloqueador de cálcio. O objetivo desse estudo é caracterizar e avaliar a estabilidade térmica por métodos termoanalíticos (DSC e TG) do bensilato de anlodipino e seus cristais obtidos a partir de diferentes solventes. O DRX mostrou através de seus ângulos à presença da estrutura cristalina anidra, que é mais solúvel em comparação com as demais. A curva do DSC apresentou um processo endotérmico começando em 198°C e com máximo de 208°C, com grau de pureza de 96%. Os perfis dos cristais foram semelhantes havendo uma variação apenas no obtido com acetona que apresentou um processo de fusão em 109°C característico do isômero S-anlodipino que foi confirmado através da imagem do DSC-fotovisual. A energia cinética de ativação (Ea = 121,6 KJ mol-1 ±1,2), o fator de frequência (A = 27,87 ± 4,1 min-1), e a ordem de reação (n = 0) da etapa principal da decomposição térmica da matéria-prima do bensilato de anlodipino foram realizadas de acordo com o Modelo de Ozawa. Os perfis dos cristais de anlodipino mostraram-se similar se decompondo em três etapas, porém a perda de massa dos cristais de metanol e acetona ocorreu em temperatura menor em relação ao fármaco referência.

Palavras-chaves: Bensilato de anlodipino, caracterização, recristalização e análise térmica.

INTRODUÇÃO

Na indústria farmacêutica as modificações cristalinas de uma mesma molécula (polimorfos) podem exibir variações na solubilidade, estabilidade, propriedades ópticas e as temperaturas de fusão, que pode causar modificações na sua produção e aplicação o que resulta em alterações drásticas na biodisponibilidade dos fármacos [1].

A análise térmica é uma ferramenta amplamente utilizada na verificação da decomposição térmica, estabilidade térmica, polimorfismo, reações no estado sólido, análise de formas farmacêuticas sólidas e controle de qualidade [2], além de ser útil para avaliar as interações entre componentes ativos e os excipientes em estudo de compatibilidade em pré-formulações.

Uma recristalização pode acarretar na formação de uma nova rede cristalina e gerar diferentes formas polimórficas [3]. Técnicas analíticas como difração de raio-X, espectroscopia vibracional (IV) pode junto com técnicas termoanaliticas (DSC e TG) avaliar o comportamento e modificações estruturais sofridas em uma molécula, portanto muitos autores têm usado essas técnicas para caracterização de vários materiais [4].

O besilato de anlodipino (AMB) ou benzenossulfonato de (R,S)-3-etil 5-metil 2-[(2-aminoetoxi)methil]-4-(2-clorofenil)-6-metil-1,4-dihidropiridina-3,5-dicarboxilato (Figura 1), é uma dihidropiridina, bloqueador de canal de cálcio utilizado como um anti-hipertensivo e anti-isquêmico, que atua através da inibição do influxo de cálcio no interior do músculo cardíaco e liso [5]. Anlodipino vem apresentando de forma significativa uma redução na pressão sanguínea sistólica e diastólica, um aumento nos níveis de colesterol HDL e redução do estado de resistência à insulina [6]. É utilizado terapeuticamente como uma mistura racêmica composta pelos enantiômeros S e R, porém seus efeito como bloqueador de cálcio se limita a sua forma de bensilato de S-anlodipino, que apresenta uma maior atividade que a sua forma R [7]. A existência de quatro formas sólidas: anidra, monohidrato, dihidrato, e amorfa foram relatadas na literatura [8][9].

Fig. 1. Estrutura molecular do bensilato de anlodipino

Por tanto, o objetivo desse estudo foi caracterizar e avaliar a estabilidade térmica por métodos termoanalíticos (DSC e TG) do bensilato de anlodipino e seus cristais obtidos a partir de diferentes solventes e analisar mudanças na estrutura cristalina através do DRX.

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MATERIAL E MÉTODOS

Materiais

Bensilato de Anlodipino: benzenossulfonato de (R,S)-3-etil 5-metil 2-[(2-aminoetoxi)methil]-4-(2-clorofenil)-6-metil-1,4-dihidropiridina-3,5-dicarboxilato matéria-prima (AMB), obtido a partir da Fagron SM EMPREENDIMENTOS LTD (Lote AMB0311012, Brasil) e cristais AMBMeOH, AMBAcEt e AMBACt obtidos por recristalização de AMB em diferentes solventes, metanol, acetato de etila e acetona, respectivamente.

Preparação de cristais

Os cristais foram obtidos pelo método de recristalização a frio, a partir de uma solução saturada de AMB em três diferentes solventes (metanol, acetato de etila e acetona) e a uma temperatura controlada de 25ºC sob pressão constante e protegidas da luz. Os solventes foram selecionados de acordo com o grau de polaridade e utilização na indústria química farmacêutica.

Difração de Raios X

Padrões de difração de bensilato de anlodipino da IFA e suas recristalizações foram analisados usando um modelo D2 PHASER da Bruker (geometria de CuKa, θ-2θ, 40 KV-30 mA, tamanho 0,02°2θ-2°2θ / min, fenda principal = 2 milímetro x 12 milímetros e fenda recebida = 0,2 milímetros x 12 milímetros, com um monocromador de grafite).

Os métodos térmicos de análise

Na caracterização térmica do fármaco foram realizados a análise de DSC, que foi realizada com um Shimadzu calorímetro, modelo DSC-50, utilizando cadinhos de alumínio com cerca de 5 mg de amostras, com uma atmosfera de nitrogênio 50 mL min-1, com razões de aquecimento de 2, 5 e 10 º C min-1, em intervalo de temperatura de 25-500ºC. A célula de DSC foi calibrada com índio (pf 156,6 °C; DHfus = 28,54 J g-1) e zinco (p.f. 419,6 º C). O grau de cristalização foi calculado de acordo com a equação de van´t Hoff:

Ts = T0 - Rt02X1 1 ΔHf F Onde:

Ts = temperatura da amostra

T0 = ponto de fusão teórico do composto puro (K) X1 = fração molar da impureza

R = constante dos gases (8,314 J mol-1K-1)

ΔHf = calor de fusão do composto principal puro (J mol-1) F = fração da amostra que fundiu em Ts

Adicionalmente, procedeu-se a realização do DSC-fotovisual do bensilato de anlodipino (AMB), através do calorímetro Shimadzu, modelo DSC-50, acoplado a um sistema fotovisual da Shimadzu com câmara Sanyo, modelo VCC-D520, conectado a um microscópio Olympus modelo SZ-CTV60. A amostra foi acondicionada em uma panelinha de alumínio e submetida ao aquecimento, com variação de temperatura definida na faixa de 25 a 450ºC, com uma razão de aquecimento de 10ºC.min-1, sob as mesmas condições do fluxo de nitrogênio do DSC convencional. As imagens registradas foram capturas, em tempo real, pelo programa Asymetrix DVP 4.0 para observar as transições de fase na amostra.

As curvas TG foram obtidas com um modelo de equilíbrio térmico TGA 50 (Shimadzu) na faixa de temperatura de 25-900ºC, cadinhos de alumina com 5 mg de amostra, sob atmosfera de ar sintético e nitrogênio (20 e 50mL min-1) e taxa de aquecimento de 10, 20 e 40ºC min-1. Foi empregadoo modelo Ozawa para a determinação dos dados de cinética do fármaco. Na caracterização dos cristais, realizou-se o DSC, DSC-fotovisual e TG nas mesmas condições, porém utilizando apenas a razão de aquecimento 10°C.min-1.

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RESULTADOS E DISCURSSÃO

Difração de Raios X

Na figura 2 observa-se o padrão de AMB e suas recristalizações obtidas por diferentes solventes, os picos se assemelham mostrando que tanto o AMB como seus cristais apresentaram um grau cristalino elevado. Os picos encontrados nos ângulos de difração 5,9, 10,6, 11,3, 11,7, 13,1, 13,4, 14,4, 15,2, 19,5° indicam à presença da estrutura cristalina anidra, que é mais solúvel em comparação com as demais [8][10].

Fig. 2. Difratograma da AMB e suas recristalizações (a) AMBAcEt, (b) AMBACt, (c) AMBMeOH e (d) AMB

Análise no DSC e DSC-fotovisual

As curvas de DSC fornecem uma melhor compreensão das transformações térmicas que ocorrem quando diferentes razões de aquecimento do AMB (Figura 3) são utilizadas, e entre seus cristais (Figura 4). Quando a razão de aquecimento é utilizada como variável, podemos caracterizar diferentes formas através das alterações na faixa de fusão com variações na entalpia. A análise da curva mostra um pico endotérmico na temperatura de 198,32°C (ΔH =55,40 J g-1) na razão de aquecimento de 2°C.min-1, já na razão de aquecimento de 5°C.min-1 a temperatura registrada foi de 203,86°C (ΔH =67,97 J g -1

),e uma variação de temperatura de 207,64°C (ΔH =76,39 J g-1) foi observada na razão de aquecimento de 10°C.min-1. O Grau de pureza pode ser calculado nas diferentes razões de aquecimento, a partir do pico de fusão obtido no DSC, mostrando que o modelo de van´t Hoff pode ser aplicado na análise de pureza de fármacos com elevado grau cristalino, a análise do AMB apresentou na média de 96% (Tabela 1).

Dos cristais obtidos na recristalização, o AMBACt apresentou uma diferença com o AMB, uma vez que, foi registrado na um pico na temperatura de 109,4°C (ΔH =34,3 J g-1) além do ponto de fusão característico do AMB em 207,2°C (ΔH =66,4 J g-1), esse primeiro evento térmico pode estar relacionado à fusão do isômero S-anlodipino, relatado na literatura por Sun Y. e seus colaboradores em 2009, que evidência a temperatura de fusão desse isômero como sendo 109,27°C [11]. Contrariamente as demais recristalizações, AMBAcEt e AMBMeOH, apresentaram perfil semelhante ao AMB com pico de fusão em 207,6°C (ΔH =67,8 J g-1_{) e 208,3°C (ΔH =68,7 J g}-1_{), mostrando que o fármaco estudado apresenta um comportamento térmico bem} definido frente aos diferentes solventes utilizados no processo de recristalização, essa característica também foi evidenciada no nifedipino que compõe a classe das dihidropiridinas [12].

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Fig. 3. Curvas do DSC do AMB nas diferentes

razões de aquecimento: (1) razão de 2°C.min-1 (2) razão de 5°C.min-1(3) razão de 10°C.min-1 em atmosfera de nitrogênio.

Fig. 4. Curva de DSC do AMB (1) e as recristalizações

de (2) AMBAcEt (3) AMBMeOH (4) AMBACt, na razão de 10°C.min-1 em atmosfera de nitrogênio.

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Tabela 1: Grau de pureza dos picos de fusão nas diferentes razões de aquecimento do AMB.

Pureza (%) MÉDIA DP CV Razão 2 n1 96,46 96,99 0,578 0,596 n2 96,92 n3 97,61 Razão 5 n1 97,32 96,80 0,762 0,787 n2 97,06 n3 95,89 Razão 10 n1 95,46 96,56 1,185 1,227 n2 96,45 n3 97,82

As imagens obtidas no DSC-fotovisual (Figura 5) colaboram com as curvas do DSC, podendo ser, visualizadas as etapas de: (E) inicio de fusão a uma temperatura de 201,90°C, (H) final da fusão em 207,27°C, (I) inicio da decomposição em 211,01°C e (J) completa decomposição em 450,13°C, segundo Karadia e colaboradores em 2010, a forma anidra do bensilato de anlodipino apresenta ponto de fusão aproximadamente igual a 201°C (ΔHf = 51.54±0.30 kJ/mol) seguido por decomposição, na razão de aquecimento de 10°C.min-1, em recipiente aberto [8]. A figura 6 mostra os cristais de AMBACt, o primeiro pico detectado no DSC foi atribuído ao isômero S-anlodipino e ocorreu na temperatura de 108,82°C (D) e a segunda fusão característica do AMB ocorreu em 199,22°C (F). Importante observar que as imagens B e C (figura 5) do AMB o processo de fusão não aconteceu nesses pontos, enquanto imagens do AMBACt (figura 6) nos pontos C e D apresentam uma retração do volume.

Fig. 5. DSC fotovisual do AMB na razão de aquecimento de 10°C min-1, atmosfera de nitrogênio, (A) temperatura inicial, (E) inicio da fusão, (F) processo de fusão, (H) final de fusão, (I) inicio da decomposição, (J) decomposição completa.

Fig.6. DSC fotovisual dos cristais de acetona na razão de aquecimento de 10°C min-1, (A) temperatura inicial, (B) diminuição de massa, (C) inicio de fusão, (D) ponto de fusão, (E) inicio da segunda fusão, (F) inicio da segunda fusão, (G) ponto de fusão e (J) degradação completa.

Análise no TG

A Figura 7 apresenta as curvas termogravimétricas de AMB na faixa de temperatura de 25 – 900°C em atmosfera de ar sintético e nitrogênio, na variação de aquecimento de 10, 20 e 40°C min-1. O fármaco apresentou três estágios de

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decomposição térmica nas razões de aquecimento estudadas, evidenciando perfis de TG similares em relação às perdas de massas nas etapas determinadas. O principal estágio de degradação na razão de aquecimento de 10°C min-1, apresentou uma perda de massa de Δm = 21,6% (Tinicial = 238,9°C e Tfinal = 261°C), o estágio de decomposição do AMB ocorre depois da temperatura de fusão. Os cristais (Figura 8) apresentaram uma temperatura inferior ao AMB, apenas AMBMeOH apresentou uma degradação térmica com perda de massa superior ao AMB (Tabela 2), enquanto AMBAcEt e AMBACt sofreram uma menor perda considerando os mesmos critérios em relação ao parâmetros de análises.

Fig. 7. Curvas termogravimétricas de AMB nas razões de aquecimento de (1) 10°C min-1, (2) 20°C min-1 e (3) 40°C min-1.

Fig. 8. Curvas termogravimétricas de AMB e recristalizações nas razões de aquecimento de 10°C min-1

Tabela 2. Temperatura inicial (Ti) e temperatura final (Tf), e perda de massa (%) dos diferentes cristais de AMB na razão de

aquecimento de 10°C min-1. Matéria Ti Tf % Perda de massa AMB 238,9°C 261,0°C 21,6 AMBACt 234,9°C 253,2°C 11,6 AMBMeOH 232,3°C 253,8°C 22,7 AMBAcEt 234,9°C 258,4°C 15,4

Os parâmetros cinéticos do fármaco analisado sob três razões de aquecimento, 10, 20 e 40°C min-1, considerando a fração de decomposição definida de α = 0,1 – 0,9, os parâmetros cinéticos determinados demostraram uma cinética de ordem zero (0.3 ± 0.0) com energia de ativação de 121,6 KJ mol-1

±1,2 e fator de frequência de lnA = 27,87 ± 4,1 min

CONCLUSÃO

As curvas de DSC e TG forneceram informações sobre a estabilidade térmica e decomposição térmica do bensilato de anlodipino (AMB) e seus cristais. Na curva de DSC do AMB e cristais foi possível observar um pico em 109°C atribuído ao seu isômero S-anlodipino e visualizados no DSC-fotovisual. Os dados de DRX do AMB como seus cristais apresentaram características de sólido com um grau cristalino elevado. O AMB é termicamente estável até 238°C em atmosfera de ar sintético e nitrogênio, mostrando propriedades térmicas específicas em relação aos parâmetros avaliados que caracterizam o AMB e os seus cristais. A análise cinética utilizando o método de Ozawa mostrou que o bensilato de anlodipino se decompõe em uma cinética de ordem zero.

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