KINETIKA & LAJU REAKSITim Teaching MK Stabilitas Obat Jurusan Farmasi FKIK

UNSOED

2013

1

16/10/2013

Pendahuluan

• Seorang farmasis harus mengetahui profil suatu obat. Sifat fisika-kimia, stabilitas.

• Sifat tersebut menjadi dasar dalam keputusan seorang farmasis peresepan, maupun desain dan formulasi.

• Selain itu kinetika suatu obat menjadi dasar dalam menentukan waktu kadaluarsa dari suatu obat

• Farmasis harus menjamin obat stabil sampai ditangan pasien

2

16/10/2013

Tujuan Pembelajaran

Mahasiswa mampu mennguraikan pengertian orde reaksi, menghitung persamaan kinetika reaksi mengikuti orde nol, orde satu, dan orde dua

Mahasiswa mampu menentukan orde reaksi menggunakan metode grafik, substitusi, dan waktu paruh

3

16/10/2013

General Considerations in Dosage Form

Design (cont’d)

• Drug and Drug Product Stability▫ Drug Stability: Mechanisms of Degradation▫ Drug and Drug Product Stability: Kinetics and

Shelf Life▫ Rate Reactions▫ Q10 Method of Shelf Life Estimation▫ Enhancing Stability of Drug Products▫ Stability Testing

16/10/2013

4

Rate Reactions

• Change of drug concentration with respect to time

16/10/2013

5

Kinetics and Drug

Stability

Kinetics is important in all phases of the drug development process as well as in quality control, stability, bioavailability, and therapeutic drug monitoring.

16/10/2013

6

Kinetics

• The study of the rate of chemical change and the way this rate is influenced by conditions of concentration of reactants, products, and other chemical species that may be present and by factors such as solvent, pressure, and temperature

16/10/2013

7

Reaction Kinetics

• Want two things from kinetic data:

▫ Reaction order

▫ Reaction rate

• In considering the chemical stability of a pharmaceutical, we need to know the REACTION ORDER, which is obtained experimentally by measuring the REACTION RATE as a function of concentration of the degrading drug.

16/10/2013

8

Factors Affecting Reaction Rates

• Temperature

• Dielectric Constant

• Ionic Strength

• Solvent Effect

• Catalysis

• Light

16/10/2013

9

PRINSIP DAN PROSES LAJU YANG

BERKAITAN • Stabilitas: proses laju reaksi menyebabkan

ketidakaktifan obat melalui penguraian obat,hilangnya khasiat obat akibat perubahan fisikdan kimia

• Disolusi: kecepatan berubahnya obat dalambentuk sediaan padat menjadi bentuk larutanmolekular

• Proses absorpsi, distribusi dan eliminasiFarmakokinetika

• Kerja obat pada tingkat molekuler

10

16/10/2013

Laju (Kecepatan) Reaksi

▫ A B + C

▫ A berkurang, sedangkan B dan C bertambah

▫ Laju reaksi sebanding dengan berkurangnya konsentrasi A seiring waktu

▫ Dan bertambahnya konsentrasi B seiring waktu

dt

Adlaju

][

dt

Cd

dt

Bdlaju

][][

11

16/10/2013

• Reaksi kimia dapat dinyatakan sebagai laju penguraian reaktan atau laju pembentukan produk

• aA + bB + .... Produk

• Orde reaksi adalah penjumlahan eksponen

(pangkat) a+b +.....

• Orde terhadap A adalah a, terhadap B adalah b,

dst.

.......

11-Laju

baBAk

dt

Bd

bdt

Ad

a

12

16/10/2013

Analogi Laju Reaksi

Calon sarjana farmasi +

PerjuanganDarahAir mataUangWaktu

Sarjana FarmasiApoteker

Laju reaksi: kecepatan pembentukan sarjana farmasi dalam waktu tertentu

13

16/10/2013

Satuan tetapan k pada orde

reaksinyaOrde nol : – d[A]/dt = k k = mol l-1 s-1

Orde I : – d[A]/dt = k [A] k = 1/waktu = s-1

Orde II : – d[A]/dt = k [A] 2 k = l mol-1 s-1

Orde reaksi ke n mempunyai satuan: (konsentrasi)1-n (waktu)-1

Tetapan k adalah tetapan laju spesifik sehingga tiap perubahan

kondisi seperti suhu, pelarut akan mempunyai tetapan k yang

berbeda pula.

14

16/10/2013

15

16/10/2013

Orde Nol

• Reaksi di mana kecepatan reaksi tidak dipengaruhi oleh konsentrasi reaktan

16

16/10/2013

ORDE NOL

00

00

0

0

A

A

0

t

0

tkAA

tkAA

dtkdA

kdt

dA

t

t

t

Waktu paro:

0

0

2/12

1

k

A

t

17

16/10/2013

C

T

18

16/10/2013

Sebuah obat telah terurai 75% dalam satu tahun, reaksi dianggap

orde nol, hitung nilai Ko dan t1/2 obat tersebut

LATIHAN SOAL

19

a. Ct = Co-Kt b. t1/2 = Co

Ko = Co – Ct 2.Ko

t = 100

= 100 – 25 2. 75

1 t1/2 = 0.667 Th

Ko = 75 %/Th = 8 bulan

Tentukan rumus T90 dan hitung kadaluarsa obat tersebut!

16/10/2013

Orde 1

• Reaksi farmasetika yang sering terjadi seperti: absorpsi obat dan degradasi obat

• Kecepatan reaksi dipengaruhi oleh konsentrasi reaktan

20

16/10/2013

ORDE I

xa

a

tk

c

c

tk

ktcc

ktcc

tkcc

dtkdt

dc

kcdt

dc

t

log303,2

atau log303,2

303,2/loglog

lnln

)0(lnln

0

0

0

0

0

c

c0

kt

kt

105,0

693,0902/1

21

16/10/2013

22

22

C = co e –kt

Difficult to determine slope lnc = lnco – ktSlope = c1 – c2 / t1 – t2

Slope = -k

lnco

Log co

Log c = log co – kt / 2.303Slope = c1 – c2 / t1 – t2

Slope = -k / 2.303

Or use semi log paper

C Lnc

Logc

16/10/2013

23

23

Semi log paper

Slope = -K / 2.303

16/10/2013

Contoh soal:

K = 2,303 . Log Co t1/2 = 0,693

t Ct k

= 2,303 . Log 500 = 0,693

40 300 0,0128

= 0,0128 /hari t1/2 = 54,3 hari

24

Larutan obat mengandung 500 unit ketika dibuat. Setelah40 hari, dilakukan analisis kadar ternyata konsentrasi nyatinggal 300 unit. Bila reaksi penguraian berjalan padaorde 1, berapa lama obat akan terurai sampai konsentrasitinggal setengah dari konsentrasi awal?

16/10/2013

Orde Dua

• Reaksi di mana terdapat dua reaktan yang berpengaruh dalam reaksi.

25

16/10/2013

26

ORDE IIA + B P

dt

PdBAk

dt

Bd

dt

AdreaksiLaju

Jika: a dan b masing-masing konsentrasi awal dari A dan B;

x adalah jumlah mol A atau B yang bereaksi dalam waktu t, maka:

kt

AAAk

dt

Ad

xaa

x

tkxak

dt

dx

xba

xab

baktxbxak

dt

dx

0

2

2

11 :atau

1 :laju sama inyakonsentrasreaktan kedua Jika

log303,2

:laju

16/10/2013

27

2nd order graph

Units of K:

1/C = 1/Co + Kt

K = (1/C - 1/Co) / t

K = M-1. sec -1

i.e, K is dependent on initial drug concentration.

Half life: t1/2 = 1 / KCo

Shelf life: t0.9 = 0.11 / KCo

16/10/2013

Practice Problem

• Using the following information, determine the half life of this reaction, assuming there is a single reactant, second ordeConcentration (M) Time (s)2.0 01.3 100.9633 20

28

16/10/2013

SolutionsConcentration (M) Time (s) 1/ Concentration

2.0 0 0,51.3 10 0,7690.9633 20 1,038

RL 1/C vs tA : 0,5 1/C = 1/Co + KtB : 0,0269 y = a + bx

K = b = 0,0269t1/2 = 1/(K.C0)

= 18,89 s

29

Given the information from the previous problem, how much is the concentration after 5 minutes?

16/10/2013

Metode Penentuan Orde Reaksi

Metode Substitusi

Metode Grafik

Metode Waktu Paro

30

16/10/2013

Metode Substitusi

• Data yang terkumpul dari hasil pengamatan jalannya suatu reaksi disubstitusikan ke dalam bentuk integral dari berbagai orde reaksi.

• Jika menghasilkan k yang konstan, maka reaksi dianggap berjalan sesuai orde tersebut

31

16/10/2013

• Metode Substitusi : Hitung k pada setiap t; masukkan ke dalam persamaan:

xba

xab

tbakOrdeII

a-x

a

tkIOrde

t

CCkOrde

log303,2

:

log303,2

:

: 0 0

Metode ini memakan waktu

32

16/10/2013

Metode Grafik

• C vs t ----- linear ----- orde 0

• Log C vs t ----- linear ----- orde 1

• 1/C vs t ----- linear ----- orde 2

Metode yang praktis, cepat, tepat

33

16/10/2013

34

• Metode Grafik

t

bak

xba

xabOrde

tk

CCOrde

ktCCOrde

303,2log :II

303,2

loglog :I

:0

0

0

xba

xab

log

t

303,2

bakslop

tt

C

Log C

Slop=-k

Slop=-k/2,303

16/10/2013

Orde II

ktCC

0

11

Slop=k

t

C

1

35

16/10/2013

Dengan kertas semi log

36

16/10/2013

• Orde 0 ------ t ½ = Do / 2k

• Orde 1 ------ t ½ = 0.693 / k

• Orde 2 ------ t ½ = 1/Do.k

Jarang digunakan

37

Metode Waktu Paro

16/10/2013

Soal • Harned meneliti dekomposisi hidrogen peroksida (H2O2)

yang dikatalisis oleh KI (0,02 M) dengan reaksi sebagaiberikut2 H2O2 2H2O + O2

Data degradasi H2O2 tersebut terlihat pada tabel berikut

Waktu (menit) sisa H2O2 (mM)0 57,95 50,410 43,925 29,145 6,765 9,6

Pertanyaan : -tentukan orde reaksi degradasi H2O2 tersebut-Hitung harga konstanta degradasi H2O2

38

16/10/2013