Estudo dos equilíbrios sólido-líquido presentes na síntese enzimática de antibióticos β-lactâmicos

Abstract

Os antibióticos β-lactâmicos constituem a classe de medicamentos mais prescrita na medicina humana e veterinária. No Brasil, destacam-se entre eles, a amoxicilina e ampicilina, como sendo os dois antibióticos mais consumidos e importados pelo país. A dependência do Brasil por países produtores destes fármacos é decorrente dos inconvenientes causados pela rota química convencional de síntese, que utiliza grande quantidade de solventes tóxicos gerando resíduos não biodegradáveis. Diante disso, a síntese enzimática vem se destacando como uma rota alternativa e “limpa”. Contudo, para esta rota tornar-se economicamente viável e competitiva, é necessário estudar a separação do antibiótico do meio reacional, visto que o mesmo depois de formado encontra-se disponível à degradação hidrolítica, reduzindo o rendimento do processo. A escolha de um agente adequado de separação requer o conhecimento do comportamento dos constituintes nas fases envolvidas em diferentes condições operacionais. Baseado nisso, este trabalho focou na determinação da solubilidade da amoxicilina, ampicilina e seus respectivos subprodutos da síntese enzimática em diferentes condições de temperatura (10 – 25 °C), pH (3 – 8) e concentração de etanol (0 – 70% m/m), usando o método analítico com espectroscopia. Para melhor entendimento destes compostos em solução, foram determinadas as constantes de dissociação de cada um a partir de curvas potenciométricas. Com isso, novos dados de equilíbrio químico e de fases foram apresentados. Os resultados obtidos concordaram com os fundamentos que regem o equilíbrio sólido-líquido entre biomoléculas no que diz respeito à influência do pH, temperatura e solventes orgânicos, e destacam a influência das cargas elétricas em suas propriedades. Além disso, os parâmetros termodinâmicos (ΔH, ΔS e ΔG) das reações de dissociação destes compostos em solução foram determinados, indicando que as moléculas protonadas são mais estáveis. Por fim, um modelo termodinâmico considerando a idealidade da solução, e uma modificação do mesmo aplicando a não idealidade foram aplicados para descrever matematicamente as curvas de solubilidade obtidas experimentalmente. Ambos os modelos concordaram com precisão a solubilidade dos compostos nas condições estudadas, exceto nas condições em que a ampicilina apresentou polimorfismo, indicando que em alguns casos a abordagem ideal pode fornecer informações satisfatórias de determinados sistemas, sem a necessidade da estimação de parâmetros.