KATALISIS

Katalis• Suatu zat yg mempengaruhi kec. Reaksi tanpa ikut

berubah secara kimia• Katalis negatif/inhibitor

katalis positif• Mekanisme :

bergabung dg reaktan membtk subtrat dan zat antara (kompleks) & menghasilkan produk

menurunkan energi aktivasi dan mengubah mekanisme reaksi

menghasilkan radikal bebas dan rekais berantai dengan cepat • Katalis homogen

katalis heterogen

Macam Katalisis :

1. Katalisis Asam Spesifik

oleh proton tersolvasi : [H3O+]

2. Katalisis Basa Spesifik

oleh [OH-]

3. Katalisis Asam Umum

4. Katalisis Basa Umum

5. Katalisis Nukleofilik

oleh spesi pemberi pasangan elektron

6. Katalisis Elektrofilik

oleh asam lewis (penerima pasangan elektron,

ex: ion logam

IMPLIKASI

Efek pH terhadap stabilitas obat

pH –laju degradasi

pH dan log k Profil pH kecepatan

pH stabilitas obat

Katalisis Reaksi

Persamaan Kecepatan Reaksi Hipotetik

Macam Profil pH-Kecepatan

1.Bentuk V

2.Bentuk Sigmoid

3.Bentuk Lonceng

Bentuk V(katalisis asam basa spesifik)Contoh : ester (streptovitacin A pada 70 °C

k1 S k2 Produk k3

pH

Log k(det-1)

pH dg harga log k minimum adalah pH stabil obat tsb

SOHkSkSHklajumn 321

Persamaan Reaksi Hipotetik

SkV

SOHkSkSHkSkmn 321

mnOHkkHkk 321

m

mwn

H

KkkHkk

321

Pada pH Rendah

m

mwn

H

KkkHk

321

nHkk 1 Hnkk logloglog 1

npHkk 1loglog

Plot log k vs pH Slope = -n (orde reaksi ion H)

Pada pH Tinggi

HkkOHk 123

mOHkk 3 mm

mw

H

k

H

Kkk

'3

3

Hmkk logloglog '3

mpHkk '3loglog

Plot log k vs pH Slope = -m (orde reaksi ion OH)

Pada pH intermediat dengan cara yang sama akan diperoleh harga k2

Bila harga n, m, k1, k2 & k3 diketahui maka profil pH kecepatan dapat dibuat

Bandingkan dengan data eksperimen, bila sesuai maka kec. Reaksi hipotetik dapat mendiskripsikan sistem yang sedang diamati

Contoh : streptovitacin A, slope pH rendah = -1, slope pH tinggi= +1, maka merup. Orde satu untuk [H+] & [OH-].

K = k1[H+] + k3[OH-]

AHHA

2. Kurva Sigmoid

Pada umumnya terjadi pada obat yg berdisosiasi mjd molekul asam/basa

HA

AHKa

Konsentrasi reaktan total (St)= (HA) + (A-)

Fraksi asam konjugat = F HA = (HA)/St

Fraksi basa konjugat = F A- = (A-)/St

Lanjutan kurva sigmoid

Penataan ulang

KaH

HFHA

KaH

KaFA

Bila 2 bentuk konjugat mengalami degradasi dg konstanta kec. Rx berbeda, maka persamaan hipotetiknya :

AkHAkV ''' St

KaH

KakHkV

'''

Kecepatan Reaksi Eksperimental

KaH

KakHkk

'''

KaH

Hkkkk

'''' KaH

Kakkkk

''''''

Contoh : hidrolisis asam sitrat anhidrat

3. Bentuk Lonceng

• Kurva maksima

• ada 2 titik infleksi yg menggambarkan asam/basa berdisosiasi 2X sebagai reaktan

AHHAHAH2

HA merupakan reaktan yang paling reaktif, pu konsentrasinya naik sampai pH maks

2

21 pKapKapHmaks

Katalisis Asam Basa Umum

• Katalisis yg tjd krn salah satu komponen dapar mempengaruhi laju reaksi

• Memperlihatkan penyimpangan dr profil asam basa spesifik

• Contoh : hidrolisis streptozosin : laju reaksi dlm dapar fosfat (anion fosfat) lbh besar dr laju reaksi katalisis basa spesifik

• Pembuktian : menentukan laju degradasi obat dlm satu rangkaian dapar dg pH sama, yang dibuat dg konsentrasi komponen dapar yang meningkat

Pengaruh dapar terhadap stabilitas

Pd umumnya brp : katalisis asam umum (KAU)

basa umum (KBU)

Laju degradasi karena dapar :

K obs = kpH + K AU [AU] + K BU [BU]

K obs = k pengamatan (orde satu keseluruhan)

[AU] & [BU] = kadar asam dan basa konjugat penyusun dapar

kpH = laju degradasi tanpa pengaruh dapar

Penataan ulang :

K obs = kpH + {KAU + KBU. Fraksi BU} [AU]

Plot antara kadar dapar vs harga k obs :

intersep = kpH

slope = k katalisa dapar = KAU +KBU

K obs diperoleh dr data kestabilan obat krn dapar pd berbagai konsentrasi & pH pada suhu ttt

K obs = kpH + {K AU [AU] + K BU Fraksi BU [AU]}

Contoh :

Jam pH 10 pH 11 pH 12

0 100 100 100

1 99,56 99,37 99,22

2,5 99,02 98,44 98,00

4 98,43 97,51 97,61

6 96,58 96,32 95,00

Kadar difenhidramin sisa(%) dlm dapar fosfat 0,04 M suhu 70º C

Jam pH 10 pH 11 pH 12

0 100 100 100

1 99,43 99,78 99,17

2,5 98,60 97,67 97,93

4 97,78 96,91 96,72

6 96,68 96,10 95,13

Kadar difenhidramin sisa(%) dlm dapar fosfat 0,05 M suhu 70ºC

Jam pH 10 pH 11 pH 12

0 100 100 100

1 99,23 99,02 98,31

2,5 98,08 97,80 96,92

4 96,94 96,80 96,05

6 95,45 95,36 93,86

Kadar difenhidramin sisa(%) dlm dapar fosfat 0,07 M suhu 70ºC

Bila diketahui degradasi difenhidramin mengikuti kinetika orde 1,Tentukan :

• KpH

•K katalisis

• K AU dan K BU

•K OH

Langkah 1 :

Menentukan harga k obs pada tiap pH dan tiap kadar dapar dengan membuat hubungan antara log kadar obat sisa (y) dengan waktu (x).

Karena orde k. reaksi mengikuti orde satu maka

k obs = -slope x 2,303

Sehingga diperoleh k obs (x 10-3 /jam):

Kadar dapar pH 10 pH 11 pH 12

0,04 5,43 6,14 7,84

0,05 5,52 8,44 8,12

0.07 7,59 7,62 9,61

Langkah 2 :Membuat hubungan antara kadar dapar (x) vs k.obs (y)Slope = k. katalisisIntersep = k pH

pH Intersep(kpH) Slope (k. katalisis)

10 2,16 . 10-3 7,65.10-2

11 5,46. 10-3 3,64. 10-2

12 5,26. 10-3 6,12.10-2

Langkah 3Menentukan fraksi asam/basa fosfat dalam dapar dengan menggunakan persamaan Handerson-Haselbach

pH = pKa + log garam/asam

10 = 12,67 + log garam /asam

Log garam/asam= -2,67

Garam/asam = antilog -2,67 = 2,14. 10-3

Asam = 1/1,00214 x 100 % = 99,79%

garam = 0,00214/1,00214 x 100% = 0,21%

Dengan cara sama dilakukan pd pH 11 & 12

Langkah 4 :Membuat hubungan antara fraksi asam/basa konjugat vs k. katalisis

pH Asam (HPO4 -2)(%) Basa (PO4 -3)(%) k. katalisis

10 99,79 0,21 7,65.10-2

11 97,94 2,06 3,64. 10-2

12 82,33 17,67 6,12.10-2

Persamaan = y = 0,0083x + 0,0658 (konsentrasi asam konjugat vs k.katalisis)

KBU = harga k. katalisis pada x 0% = 0,0658

KAU = harga k. katalisis pada x 100% = 0,0741

Lankah 5 :Membuat hubungan pH vs log kpH

Persamaan = y = 1,55 x 10-3X -1,28x10-2

K OH = 1,55 x 10-3

Slope negatif = kecepatan degradasi turun = stabilitas difenhidramin pada peningkatan pH akan naik= stabilitas turun dengan penurunan pH

Suatu degradasi dikatalisis oleh OH bila slopenya +1, sehingga disimpulkan difenhidramin pada pH 10-12 tidak dikatalisis oleh ion hidroksil

PENGARUH PELARUT

Reaksi nonelektrolit berhubungan dengan: 1. Tekanan dalam 2. Parameter kelarutan dari pelarut dan zat

pelarut Larutan biasanya bersifat non-ideal jadi harusdikoreksi dengan: memasukkan koefisien aktivita Reaksi bimolekular : A + B (A…B)* Produk

Lanjutan…

Konstanta kesetimbangan termodinamik ditulis dalam bentuk aktifita

sebagai: K* = a* = C* γ* aAaB CACB γAγB dimana, a* = aktivita jenis dalam keadaantransisi aA dan aB = aktivita reaktan dalam keadaan normalLaju = RT C* = RT K* CACB γAγBNh Nh γ* dan k = Laju = RT K* γAγBCACB Nh *Log k = log ko + log γA + logγB – logγ* atau k = k0 γAγBγ*

Kondisi Iklim Dunia

Zona iklim Tempat Suhu rata-rata tahunan

Kelembaban Udara

Kondisi Penyimpanan

Temperate climate/sedang

Eropa utara,Kanada, Inggris & Rusia

Kurang atau sama dengan 15º C

Tanpa batas 20ºC/45%RH

Mediteranian & subtropik

Eropa Selatan, Jepang, Amerika Serikat

15-22ºC Tanpa batas 25ºC/60%RH

Panas & kering

Sahara, arab saudi, Australia

Lebih dari

22ºC

Kurang dari 60%

30ºC/35%RH

Panas & lembab

Afrika Tengah,Indonesia, Filiphina

Lebih dari 22ºC

Kurang dr 60%

30ºC/70%RH