Programa de Pos-Grado en Química IQ USP Examen de Capacidad 1º Semestre de Prueba de Conocimientos Generales en Química

Transcripción

1 Programa de Pos-Grado en Química IQ USP Examen de Capacidad 1º Semestre de 2014 Prueba de Conocimientos Generales en Química Nombre del candidato: Instrucciones: Escriba su nombre de forma legible en el espacio arriba. Queda terminantemente prohibido firmar o hacer cualquier anotación que permita la identificación del candidato en las otras hojas de esta prueba. Este cuaderno de preguntas deberá ser entregado completo al finalizar la prueba. No desabroche las hojas. Responda cada pregunta en el espacio destinado. El revés de las páginas 6 y 8 pueden ser usados como borrador. Preguntas respondidas en estos espacios no serán consideradas. 1

2 La formulación farmacéutica Aspirina tiene como principio activo al ácido acetilsalicílico (ASA), el que fue sintetizado por acetilación del ácido salicílico (SA) por la empresa alemana Bayer en La Aspirina se ha convertido en la droga de mayor uso de todos los tiempos. El ASA inhibe la actividad de las enzimas implicadas en la biosíntesis de prostaglandinas, especies que promueven la aparición del dolor, la fiebre y la inflamación. Cuando se administra por vía oral ASA (pka = 3,5) alcanza el sistema digestivo y llega al torrente sanguíneo para ser absorbido en los tejidos del estómago (ph entre 1 y 3) y el intestino delgado (ph 5 a 7). Se sabe que el grado de ionización de un fármaco influye significativamente en el proceso de absorción, mientras que la forma no ionizada de ASA difunde a través de la membrana celular mejor que la forma ionizada. Pregunta 1 (3,0 puntos) a) Introducir la reacción de preparación de ASA a partir de ácido salicílico y anhídrido acético en un medio ácido. H AAS (M = 180 g/mol) AS H H b) Sugiera un mecanismo para la reacción propuesto en la sección anterior. (Responda al dorso de esta página) c) Dadas las entalpías de enlace promedio, calcule el valor de la variación de entalpía (DH) de reacción para la preparación de AAS. Enlace Entalpía media de enlace (kj mol -1 ) Entalpía media de enlace Enlace Entalpía media de enlace 2

3 d) Tenga en cuenta que el valor determinado experimentalmente para el H de la reacción de preparación de AAS, determinada en condiciones normales, es -5,2 kj mol-1. Compare este valor con el calculado previamente, y discuta el resultado. e) En agua, AAS hidroliza lentamente de acuerdo con la siguiente reacción: H H H 2 H + + H Una porción de ASA se disolvió en un gran exceso de agua, y el espectro en el UV-Vis fue medido en función del tiempo. Los espectros al inicio del estudio y cuando se obtuvo la hidrólisis completa se ven al lado. Sabiendo que la absorbancia a 305 nm fue de 0,25 después de 990 min, calcule la constante de velocidad de hidrólisis de la aspirina en estas condiciones. Despreciar la absorbancia, a esta longitud de onda, del AAS y otras sustancias presentes en el medio que no sean el AS. Inicio Fin Longitud de onda (nm) (Responda al dorso de esta página) 3

4 Pregunta 2 (2,0 puntos) a) El pka del fenol (C 6 H 5 H) es 10, mientras que el pka del ácido benzoico (C 6 H 5 CH) es 4,2. El AS tiene tanto un grupo ácido carboxílico funcional como el fenol, pero sus valores de pka son 3,0 y 13,4, respectivamente. Explicar (junto con los equilibrios químicos correspondientes) la variación de los valores de pka de los grupos H y CH de AS en comparación, respectivamente, con el fenol y el ácido benzoico. b) Considere un paciente que toma 2 tabletas de Aspirina (325 mg de principio activo en cada tableta). Cuántos gramos de AAS en forma neutra estarán disponibles en el estómago? Considere el ph del estómago igual a 2,5. c) Dibujar la curva de titulación (ph vs. volumen añadido) de un comprimido de Aspirina completamente disuelto en 25,0 ml de agua cuando es titulada con una solución de NaH 0,1 mol L -1. En la simulación indique sólo el ph en el punto estequiométrico y el volumen de NaH gastado para lograrlo. (Responda al dorso de esta página) 4

5 Pregunta 3 (2,0 puntos) ASA promueve la ruptura y la descamación de la mucosa gástrica, que protege a las células epiteliales de la pared del estómago, exponiéndolo al ataque del jugo gástrico, altamente ácido. Una de las causas de la aparición de estas lesiones implica la interacción de ASA con moléculas adyacentes de la mucosa a través de unidades ácidas de las glicoproteínas, como se muestra en la figura. a) Qué tipo de interacción intermolecular se produce entre la droga y las unidades de las glicoproteínas de la mucosa a través de los grupos funcionales presentados? Haga un dibujo que ilustre la interacción. H AAS H H S Unidades Unidades ácidas ácidas de las das glicoproteínas glicoproteínas b) Una estrategia empleada para reducir los problemas causados por la Aspirina en el estómago es el uso de derivados (pro-fármacos) en forma de esteres, que pueden ser menos tóxicos. Un éster pro-fármaco potencial, cuyo punto de fusión es de 46,8 C, está representado al lado. Explique por qué el valor del punto de fusión de la aspirina (135 º C) es tan superior a la del éster. (responda al dorso de esta página) 5

6 absorbância Área para uso da SPG c) Los siguientes son los espectros de absorción vibracional en la región infrarroja característicos de los modos de estiramiento carbono-oxígeno del AAS en sus formas neutra (AAS) y desprotonada ([AAS] -). De acuerdo con las bandas marcadas en los espectros, haga la atribución de los modos y explique las diferencias en los números de onda (cm -1 ) observados. 1,4 AAS [AAS] - 0,7 0, número de onda / cm -1 (El dorso de esta página está destinado a borrador. No utilizar como un espacio para responder preguntas.) 6

7 Pregunta 4 (3,0 puntos) Muchos complejos formados entre cationes metálicos y ASA tienen actividad farmacológica y se han aplicado, por ejemplo, como anestésicos, antibióticos y/o antiinflamatorios. El cobre forma un compuesto con ASA, que tiene la particularidad de ser menos irritante para la mucosa gástrica que la Aspirina. El complejo cuenta con un 15,1% de Cu, el 51,2% de C, 30,4% de y 3.3% de H. El compuesto es muy poco soluble en agua. a) Determinar la fórmula mínima del compuesto de cobre con acetil salicilato [masas molares (g/mol): H - 1, C - 12, - 16, Cu - 63,5]. b) Calcule la relación molar metal:ligante de este complejo. c) Una celda galvánica se construyó utilizando cobre como uno de los electrodos inmerso en 25,0 ml de una solución 0,1 moll -1 de CuS 4 y zinc como el otro electrodo sumergido en 25,0 ml de solución de Zn (N 3 ) 2 0,1 mol L -1. Dibuje la celda e indique la composición de todos los compartimentos. (responda em el dorso de esta página) 7

8 d) Sabiendo que el Eº de la semi-reacción del cobre es 0,34V y de la del zinc -0,76V, calcule el potencial de la celda. e) Cuál sería el nuevo potencial de la celda si agregamos 2,5 mmol de ligante acetilsalicilato al compartimiento que contiene la solución de cobre? Considere que la reacción es cuantitativa. (El dorso de esta página está destinado a borrador. No utilizar como un espacio para responder preguntas.) 8