1
KINETIKA & LAJU REAKSI Tim Teaching MK Stabilitas Obat Jurusan Farmasi FKIK UNSOED 2013
16/10/2013
2 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 di tangan pasien
3 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
4 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
5 16/10/2013
Rate Reactions • Change of drug concentration with respect to time
6
Kinetics and Drug Stability 16/10/2013
Kinetics is important in all phases of the drug development process as well as in quality control, stability, bioavailability, and therapeutic drug monitoring.
7 16/10/2013
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
8 16/10/2013
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.
9 16/10/2013
Factors Affecting Reaction Rates • • • • • •
Temperature Dielectric Constant Ionic Strength Solvent Effect Catalysis Light
10 16/10/2013
PRINSIP DAN PROSES LAJU YANG BERKAITAN • Stabilitas: proses laju reaksi menyebabkan ketidakaktifan obat melalui penguraian obat, hilangnya khasiat obat akibat perubahan fisik dan kimia • Disolusi: kecepatan berubahnya obat dalam bentuk sediaan padat menjadi bentuk larutan molekular • Proses absorpsi, distribusi dan eliminasi Farmakokinetika • Kerja obat pada tingkat molekuler
11 16/10/2013
Laju (Kecepatan) Reaksi ▫A B + C ▫ A berkurang, sedangkan B dan C bertambah d [ A] laju dt ▫ Laju reaksi sebanding dengan berkurangnya konsentrasi A seiring waktu d [ B ] d [C ] laju dt dt ▫ Dan bertambahnya konsentrasi B seiring waktu
12 16/10/2013
• Reaksi kimia dapat dinyatakan sebagai laju penguraian reaktan atau laju pembentukan produk • aA + bB + .... Produk 1 d A 1 d B a b Laju k A B ....... a dt b dt • Orde reaksi adalah penjumlahan eksponen (pangkat) a+b +..... • Orde terhadap A adalah a, terhadap B adalah b, dst.
13 16/10/2013
Analogi Laju Reaksi Perjuangan Calon sarjana farmasi + Darah Air mata Uang Waktu
Sarjana Farmasi Apoteker
Laju reaksi: kecepatan pembentukan sarjana farmasi dalam waktu tertentu
14 16/10/2013
Satuan tetapan k pada orde reaksinya Orde 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.
15 16/10/2013
16 16/10/2013
Orde Nol • Reaksi di mana kecepatan reaksi tidak dipengaruhi oleh konsentrasi reaktan
17
ORDE NOL
16/10/2013
dA k0 dt At
t
dA k dt 0
A0
0
At A0 k 0 t At A0 k 0 t Waktu paro:
t1 / 2
1 A0 2 k0
18 16/10/2013
C
T
19
LATIHAN SOAL
16/10/2013
Sebuah obat telah terurai 75% dalam satu tahun, reaksi dianggap orde nol, hitung nilai Ko dan t1/2 obat tersebut a. Ct = Co-Kt Ko = Co – Ct t
b. t1/2 = Co 2.Ko = 100
= 100 – 25 1
Ko = 75 %/Th
2. 75 t1/2 = 0.667 Th
= 8 bulan
Tentukan rumus T90 dan hitung kadaluarsa obat tersebut!
20 16/10/2013
Orde 1 • Reaksi farmasetika yang sering terjadi seperti: absorpsi obat dan degradasi obat • Kecepatan reaksi dipengaruhi oleh konsentrasi reaktan
21
ORDE I
16/10/2013
dc kc dt c t dc c dt k 0 dt 0 ln c ln c0 k (t 0) ln c ln c0 kt log c log c0 kt / 2,303 c0 2,303 k log t c
0,693 t1/ 2 k
2,303 a atau k log a x t
0,105 t90 k
22 lnco C = co e –kt Difficult to determine slope
C
Lnc
16/10/2013
lnc = lnco – kt Slope = c1 – c2 / t1 – t2 Slope = -k
Log co
Logc
Or use semi log paper
Log c = log co – kt / 2.303 Slope = c1 – c2 / t1 – t2 Slope = -k / 2.303
22
23 16/10/2013
Semi log paper Slope = -K / 2.303
23
24 16/10/2013
Contoh soal: Larutan obat mengandung 500 unit ketika dibuat. Setelah 40 hari, dilakukan analisis kadar ternyata konsentrasi nya tinggal 300 unit. Bila reaksi penguraian berjalan pada orde 1, berapa lama obat akan terurai sampai konsentrasi tinggal setengah dari konsentrasi awal? K = 2,303 . Log Co t Ct = 2,303 . Log 500 40 300 = 0,0128 /hari
t1/2 = 0,693 k = 0,693 0,0128 t1/2 = 54,3 hari
25 16/10/2013
Orde Dua • Reaksi di mana terdapat dua reaktan yang berpengaruh dalam reaksi.
26
ORDE II
A+BP
16/10/2013
d A d B d P Laju reaksi k AB dt dt dt 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:
2,303 ba x log ab ab x dx 1 x 2 Jika kedua reaktan konsentrasinya sama laju : k a x k dt t aa x d A 1 1 2 atau : k A kt A A0 dt laju :
dx k a x b x dt
kt
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: Shelf life:
t1/2 = 1 / KCo t0.9 = 0.11 / KCo
16/10/2013
28 16/10/2013
Practice Problem • Using the following information, determine the half life of this reaction, assuming there is a single reactant, second orde Concentration (M) Time (s) 2.0 0 1.3 10 0.9633 20
29 16/10/2013
Solutions Concentration (M) Time (s) 1/ Concentration 2.0 0 0,5 1.3 10 0,769 0.9633 20 1,038 RL 1/C vs t A : 0,5 1/C = 1/Co + Kt B : 0,0269 y = a + bx K = b = 0,0269 t1/2 = 1/(K.C0) = 18,89 s Given the information from the previous problem, how much is the concentration after 5 minutes?
30 16/10/2013
Metode Penentuan Orde Reaksi Metode Substitusi
Metode Grafik Metode Waktu Paro
31 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
32 16/10/2013
•
Metode Substitusi : Hitung k pada setiap t; masukkan ke dalam persamaan:
C0 C Orde 0 : k t 2,303 a Orde I : k log t a-x 2,303 ba x OrdeII : k log a b t a b x
Metode ini memakan waktu
33 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
34 •
16/10/2013
Metode Grafik
Orde0 :
C C0 kt
k t 2,303 ba x k a b Orde II : log t a b x 2,303 Orde I : log C log C0
Log C C
Slop=-k/2,303 Slop=-k
t
ba x log ab x t
slop
t
k a b 2,303
35 Orde II
16/10/2013
1 1 kt C C0
1 C
Slop=k
t
36 16/10/2013
Dengan kertas semi log
37 16/10/2013
Metode Waktu Paro • Orde 0 ------ t ½ = Do / 2k • Orde 1 ------ t ½ = 0.693 / k • Orde 2 ------ t ½ = 1/Do.k Jarang digunakan
38
Soal
16/10/2013
• Harned meneliti dekomposisi hidrogen peroksida (H2O2) yang dikatalisis oleh KI (0,02 M) dengan reaksi sebagai berikut 2 H2O2 2H2O + O2 Data degradasi H2O2 tersebut terlihat pada tabel berikut Waktu (menit) 0 5 10 25 45 65
sisa H2O2 (mM) 57,9 50,4 43,9 29,1 6,7 9,6
Pertanyaan : -tentukan orde reaksi degradasi H2O2 tersebut -Hitung harga konstanta degradasi H2O2
