materi 2 KF

download materi 2 KF

of 47

Transcript of materi 2 KF

Penggolongan Senyawa Farmasi OrganikIswandi, S.Si., Apt

Parasetamol

Aspirin

Vitamin C

Bahan yang digunakan dalam Farmasi Bahan Farmasi Aktif

Eksipien

3

Peran kimia analisis dalam FarmasiSEDIAAN OBAT / FARMASITEKNOLOGI FARMASICopy right : [email protected] 4

PRODUKSI

MONITORI NGANALISIS FARMASI

FORMULAFORMULASI, STABILITAS, BIOFARMASETIKA

EXCIPIENT

SINTESIS, BIOSINTESIS, FARMAKOKIMIA, KIMIA BAHAN ALAM, FARMAKOGNOSI

PHARMACEUTICAL SCIENCE AND TECHNOLOGY

Pembagian senyawa obatNETRAL SENYAWA ANORGANIK ASAM BASA

BAHAN OBAT

GARAM ANORGANIK

ASAM LEMAH

MOLEKUL NETRALSENYAWA ORGANIK GARAM ORGANIK BASA LEMAH

Copy right : [email protected] 5

Sifat fisika-kimia molekul obat Sifat fisika molekul obat seperti pKa dan koefisien partisi sertareaksi-reaksi degradasi suatu obat memegang peranan penting dalam mendesain metode analisis. Gabungan beberapa gugus fungsional dalam satu molekul obat akan menentukan keseluruhan sifat-sifat molekul obat tersebut.

Copy right : [email protected] 6

Struktur Kimia menjelaskan sifat kimia fisika senyawa.Sifat-sifat kimia fisika dasar penting untuk menjelaskan aktivitas biologis obat.

1. Sifat kimia fisika memegang peranan penting dalam transpor obat untuk mencapai reseptor. Sifat kimia fisika obat (lipofilik, elektronik) berperan dalam proses absorpsi dan distribusi obat, sehingga kadar obat pada waktu mencapai reseptor cukup besar. 2. Hanya obat yang mempunyai struktur dengan spesifisitas tinggi saja yang dapat berinteraksi dengan reseptor biologis. Sifat kimia fisika obat (sterik, elektronik) berperan dalam menunjang orientasi spesifik molekul pada permukaan reseptor.

Pada proses distribusi obat, biologis dipengaruhi oleh : Sifat lipofil molekul obat,

penembusan membran

Seperti kelarutan dalam lemak/air, dan Sifat elektronik obat, Seperti derajat ionisasi (pKa), dan suasana pH.

Proses interaksi obat-reseptor dipengaruhi oleh :1. Tipe ikatan kimia, 2. Interaksi hidrofob, 3. Kerapatan elektron, 4. Ukuran molekul dan efek stereokimia

Sifat kimia fisika yang berhubungan aktivitas biologis : Kelarutan, Koefisien partisi,

Derajat ionisasi, Isosterisme,

Ikatan kimia Potensial redoks, Konfigurasi molekul dalam ruang (isomer, konformer).

KELARUTANDi dalam farmasi dikenal ada 2 jenis kelarutan :

1. Dalam airSenyawa yang larut dalam air yaitu senyawa yang memliki gugus hidrofilik (polar) atau disebut lipofobik 2. Dalam lemak Senyawa yang larut dalam lemak yaitu senyawa yang memliki gugus lipofilik (nonpolar) atau disebut hidrofobik

SIFAT Kuat Hidrofilik Sedang

GUGUS -OSO2 ONa, -COONa, -SO2 Na, -OSO2 H -OH, -SH, -O-, =C=O, -CHO, -NO2 , -NH2 , -NHR, NR2 , -CN, -CNS, -COOH, -COOR, -OPO3 H2 , OS 2 O2 H -C CH, -CH=CH2 Rantai hidrokarbon hidrokarbon polisiklik alifatik, alkil, aril,

Ikatan takjenuh Lipofilik

Senyawa non polar bersifat mudah larut dalam lemak nilai koefisien partisi lemak/air besar mudah menembus membran sel secara difusi pasif jumlah obat yang akan berinteraksi dengan reseptor meningkat mempengaruhi intensitas aktivitas biologis obat.

KOEFISIEN PARTISI Pemahaman koefisien partisi (P) dan hubungannya dengan pH bermanfaat dalam ekstraksi dan analisis senyawa obat. Semakin besar nilai P maka semakin banyak senyawa dalam pelarut organik. Nilai P yang sering juga dinyatakan dengan nilai log P tergantung pada pelarut organik tertentu yang digunakan untuk pengukuran. Beberapa pengukuran koefisien partisi dilakukan dengan menggunakan partisi air dan n-oktanol.

Copy right : [email protected] 14

nilai P = 10 berarti 10 bagian senyawa berada dalam lapisan organik dan 1 bagian berada dalam lapisan air. Jika suatu senyawa, asam atau basa, mengalami ionisasi sebesar 50 % (pH = Pka) maka koefisien partisinya setengah dari koefisien partisi obatobat yang tidak mengalami ionisasi

Hubungan koefisien partisi kloroform/air (P) dan prosen absorpsi bentuk molekul asam dan basaNama Obat Tiopental Anilin Asetanilid Asetosal Asam barbiturat Manitol P*) 100 26,4 7,6 2,0 0,008 < 0,002 % Absorpsi 67 54 43 21 5 Kb, dan bereaksi basa jika Kb> Ka. Untuk asam : semakin kecil nilai pKa maka asam tersebut semakin kuat, dan sebaliknya. Untuk basa : semakin besar nilai pKa maka basa tersebut semakin kuat, dan sebaliknya

pKa = - log Ka = log (1 / Ka)reaksi HAKa

H+ + A-

maka Ka = [H+] [A-] HA

Copy right : [email protected] 16

Dengan menggunakan persamaan HandersonHaselbalch, dapat ditentukan tingkat ionisasi asam asetat pada pH tertentu. Nilai pKa suatu molekul obat terkait dengan formulasi sediaan obat dan juga dalam desain metode analisis untuk keperluan penentuan kadarnya (persentasi ionisasi obat).Copy right : [email protected] 17

Persamaan Henderson-Haselbalch

Perbandingan absorpsi beberapa obat yang bersifat asam atau basa pada berbagai pH di lambung dan usus halus tikusObat pKa % Absorpsi Lambung Tikus Usus Halus Tikus pH 1 pH 8 pH 4 pH 8

AsamAsam salisilat Asetosal Tiopental Fenol Asam benzoat Asam sulfonat 3,0 3,5 7,6 9,9 4,2 61 35 46 40 0 13 34 40 0 64 41 62 0 10 5 0

BasaAnilin p-Toluidin Aminopirin Kuinin Benzalkonium klorida 4,6 5,3 5,0 8,4 6 0 0 56 47 18 0 40 30 21 9 0 61 64 52 54 0

ISOSTERISMEMenggambarkan seleksi bagian struktur yang karena karakterisasi sterik, elektronik dan sifat kelarutannya, memungkinkan saling dipergantikan pada modifikasi struktur molekul obat. Isosteris adalah kelompok atom-atom dalam molekul, yang mempunyai sifat kimia atau fisika mirip, karena mempunyai persamaan ukuran, keelektronegatifan atau stereokimia.

Contoh :molekul N2 dan CO total elektron = 14, tidak bermuatan dan menunjukkan sifat fisik seperti kekentalan, kerapatan, indeks refraksi, tetapan dielektrik dan kelarutan yang relatif sama. Berlaku pula untuk molekul-molekul N2O dan CO2, N3- dan NCO-, serta CH2N2 dan CH2=CO. Modifikasi isosterisme tidak ada hukum yang secara umum dapat memperkirakan apakah akan terjadi peningkatan atau penurunan aktivitas biologis

IKATAN KIMIARespons biologis merupakan akibat dari interaksi molekul obat dengan gugus fungsional molekul reseptor. Interaksi berlangsung karena kekuatan ikatan kimia tertentu. Tipe ikatan kimia yang terlibat dalam interaksi obatreseptor : 1. Ikatan kovalen, 2. Ikatan ionik (elektrostatik) dan ion-ion yang saling memperkuat (reinforce ions), 3. Ikatan hidrogen, 4. Ikatan ion-dipol dan dipol-dipol, 5. Ikatan van der Waals, 6. Ikatan hidrofob ,

Tipe-tipe ikatan kimia pada interaksi obat-reseptor:Tipe ikatan 1. Kovalen 2. Ion-ion yang saling memperkuat 3. Ion 4. Hidrogen 5. Ion-dipol 6. Dipol-dipol 7. Transfer muatan 8. van der Waal's 9. Hidrofob Kekuatan ikatan (kkal/mol) 40-140 10 5 1-7 1-7 1-7 1-7 0,5-1 1CH3 H H R - N+ H R4N+ R-OH R4N+ d- d+ O=C R - OH CH4 CH4

ContohOH

-OC-R O IO=C : N(R)3 : N(R)3

lihat hal. 75

Ikatan Kovalen Ikatan kovalen terbentuk bila Dua atom saling menggunakan sepasang elektron secara bersama-sama. Ikatan kimia paling kuat menghasilkan kompleks yang stabil. Pada suhu normal bersifat ireversibel dan hanya dapat pecah bila ada pengaruh katalisator enzim tertentu.

IKATAN ION Ikatan ion adalah ikatan yang dihasilkan oleh daya tarik menarik elektrostatik antara ion-ion yang muatannya berlawanan. Gugus kation makro molekul protein (reseptor) berupa gugus amino yang terdapat pada asam amino, seperti lisin, glutamin, asparagin, arginin, glisin, dan histidin.

IKATAN ION Gugus anion berupa: a. gugus karboksilat, misal pada asam aspartat dan glutamat, b. gugus sulfhidril, misal pada sistein dan metionin, dan c. gugus fosforil, misal pada asam nukleat. Obat yang mengandung gugus kation, seperti R3NH+, R4N+ dan R2C=NH2+, maupun anion, seperti RCOO-, RSO3- dan RCOS-, dapat membentuk ikatan ion dengan gugus-gugus reseptor yang bermuatan berlawanan.

Ikatan Hidrogen Ikatan hidrogen adalah ikatan antara atom H yang mempunyai muatan positif parsial dengan atom lain yang bersifat elektronegatif dan mempunyai sepasang elektron bebas dengan oktet lengkap, seperti O, N, dan F. Ikatan hidrogen terjadi pada senyawa yang mempunyai gugus-gugus seperti OH...O, NH...O, NH...N, OH...N, NH...F dan OH...F.

Ikatan HidrogenIkatan hidrogen : a. Ikatan hidrogen intramolekul, ikatan hidrogen yang terjadi dalam satu molekul. b. Ikatan hidrogen intermolekul, ikatan hidrogen yang terjadi antar molekul. Kekuatan ikatan < dibanding ikatan hidrogen intramolekul. Ikatan hidrogen dapat mempengaruhi sifat-sifat kimia fisika senyawa, seperti titik didih, titik lebur, kelarutan dalam air, kemampuan pembentukan kelat dan keasaman. Perubahan sifat-sifat tersebut dapat berpengaruh terhadap aktivitas biologis senyawa.

INTERAKSI ION-DIPOL DAN DIPOL-DIPOL Perbedaan elektronegatifitas atom C dengan atom lain, seperti O dan N membentuk distribusi elektron tidak simetrik (dipol), yang mampu membentuk ikatan dengan ion atau dipol lain mempengaruhi aktivitas biologis obat. Gugus-gugus yang mempunyai fungsi dipolar :

O

O

O R - CH 2-O-CH 2 - R' , R - CN

R C R' , R C O R' , R C NH R' ,

Ikatan van der Waals Ikatan van der Waals adalah kekuatan tarik menarik antar molekul atau atom yang tidak bermuatan, dan letaknya berdekatan 4-6 Ao. Ikatan terjadi karena sifat kepolarisasian molekul atau atom. Secara individu lemah tetapi hasil penjumlahan ikatan van der Waals merupakan faktor pengikat yang cukup bermakna, terutama untuk senyawa dengan berat molekul tinggi.

Ikatan Hidrofob Ikatan hidrofob merupakan kekuatan penting pada proses penggabungan daerah non polar molekul obat dengan daerah non polar reseptor biologis. Daerah non polar molekul obat yang tidak larut dalam air dan molekul air disekelilingnya bergabung melalui ikatan hidrogen membentuk struktur quasi-crystalline (icebergs).

Ikatan Hidrofob Bila dua daerah non polar, seperti gugus hidrokarbon molekul obat dan daerah non polar reseptor, bersama-sama dalam lingkungan air akan mengalami penekanan jumlah molekul air yang kontak dengan daerah non polar struktur quasi-crystalline pecah menghasilkan peningkatan entropi yang digunakan untuk isolasi struktur non polar molekul air menjadi stabil sehingga tidak kontak dengan daerah non polar terjadi ikatan hidrofob.

A

B

A B

ISOMERIsomer terdiri dari :

1. Isomer Geometrik2. Isomer Konformasi 3. Diastereoisomer 4. Isomer Optik

1. Isomer Geometrik (cis-trans)Isomer yang disebabkan adanya atom-atom atau gugus-gugus yang terikat langsung pada ikatan rangkap atau pada sistem alisiklik.

Isomer cis-trans menahan gugus-gugus dalam molekul pada ruang berbeda perbedaan sifat kimia fisika distribusi isomer juga berbeda jumlah isomer yang berinteraksi dengan reseptor berbeda berbeda pula kemampuan isomer untuk berinteraksi dengan reseptor.A C == C B C B X X A

A C == C

C

A

A' B'

A' R e s e p t o r C' B'

A'

A'

R e s e p t o r C'

Gugus B dan C dalam bentuk Gugus B dan C dalam bentuk isomercis, interaksi serasi isomertrans, interaksi kurang serasi

Isomer KonformasiIsomer konformasi (konformer) terjadi karena perbedaan pengaturan ruang dari atom atau gugus dalam struktur molekul obat.Pengaruh konformer terhadap aktivitas biologis (+) atau (-).H3C H H H O C O H5C2 H H H CH3 H N + CH3 7 kkal/mol H5C2 O C O H3C H H CH3 + CH3 N H

Bentuk equatorial-fenil trimeperidin

Bentuk ak sial-fenil trimeperidin

Isomer aksial dan ekuatorial : potensi analgesik sama pengaruh konformer terhadap aktivitas trimeperidin tidak ada.

DiastereoisomerDiastereoisomer : isomer yang disebabkan oleh senyawa dengan duaatau lebih pusat atom asimetrik. Gugus fungsional dan tipe reaksi sama. Kedudukan gugus-gugus terletak pada ruang berbeda sifat fisik dan kecepatan reaksi berbeda distribusi, metabolisme dan interaksi isomer dengan reseptor juga berbeda aktivitas tidak sama.(cis) Diastereoisomer (trans)B A C

BC A

Contoh : log P (cis) > log P (rans) t

membran biologis

B A B' A' C' C A

BC

ReseptorA'

B' C'

Interak si serasi ak tivitas lebih besar

Interak si k urang serasi ak tivitas k ecil

Isomer OptikIsomer optik (Enantiomorph, Optical antipode) : pada senyawa yangmempunyai satu atom C asimetrik sifat kimia fisika sama, hanya berbeda pada kemampuan memutar bidang cahaya terpolarisasi atau berbeda rotasi optiknya, dengan sudut pemutaran sama.( +) Isomer Optik ( - ) Contoh : log P ( + ) = log P ( - )

A

B

C

A

C B

membran biologis

A

B

C

A

C B C'

A'

C' B'

Reseptor

A' B'

Interak si k urang serasi Interak si serasi ak tivitas k ecil ak tivitas lebih besar

Pembagian senyawa obat organikASAM LEMAH

R-COOH

MOLEKUL NETRAL SENYAWA ORGANIK GARAM ORGANIK

NON IONIKCopy right : [email protected] 38

R-COONa, Ar-COONa, RNH2.HCl, ArNH2.HCL, NaOAr R-NH2, Ar-NH2

BASA LEMAH

Pembagian tersebut berdasarkan gugus fungsi yang terikat pada setiap atom

Setiap obat unsur utama pembetukannya adalah adanya atom C (karbon) Atom karbon adalah atom yang memiliki enam elektron dengan dengan konfigurasi 1s2 2s2 2p2. Empat electron pada kulit terluar dapat membentuk empat ikatan kovalen baik dengan atom karbon maupun dengan atom lain. Kemampuan atom-atom karbon untuk membentuk ikatan kovalen memungkinkan terbentuknya rantai karbon yang beragam. Hal ini merupakan salah satu penyebab bagitu banyak senyawa karbon yang dapat terbentuk

Atom C dapat terikat dengan atom H dapat membentuk senyawa obat organik sehingga sering disebut Hidrokarbon Berdasarkan macam ikatan antar atom karbon dan sifatnya, hidrokarbon dapat diklasifikasi

Pembagian Senyawa Obat Organik berdasarkan Gugus FungsinyaGugus fungsi merupakan bagian molekul senyawa karbon yang mengalami rekasi Kimia dan menentukan sifat pisik senyawa karbon tersebut. Selain menentukan sifat senyawa karbon, gugus fungsi juga dijadikan dasar klasifikasi dan penamaan senyawa karbon.

Parasetamol

Aspirin

Gugus Fungsi : 1. Aromatis 2. Alkohol 3. Amida 4. Alkil RM = C8H9NO2 BM = 151,06 Log P = 0,28

Gugus Fungsi : 1. Aromatis 2. Asam Karboksisal 3. Ester 4. Alkil RM = C9H8NO4 BM = 180,16 Log P = 1,21

Gugus Fungsi : 1. Ester 2. Alkohol 3. Alkena RM = C6H8O6 BM = 176,03 Log P = - 3,36

Vitamin C

Terima Kasih