Determinação de minoxidil em formulações farmacêuticas usando permanganometria

Determination of minoxidil in pharmaceutical formulations using a permanganometric titrimetric procedure

ARTIGO ARTICLE

Determinação de minoxidil em formulações farmacêuticas usando permanganometria

Determination of minoxidil in pharmaceutical formulations using a permanganometric titrimetric procedure

Rogério Adelino de Sousa^I; Éder Tadeu Gomes Cavalheiro^{II, *}

^IDepartamento de Química, Universidade Federal de São Carlos, Rod. Washington Luiz Km 235, São Carlos, São Paulo, Brasil, CEP 13565-905, Caixa Postal 676

^IIDepartamento de Química e Física Molecular, Instituto de Química de São Carlos, Universidade de São Paulo, Av Trabalhador Sãocarlense, 400, Centro, São Carlos, São Paulo, Brasil, CEP 13560-970, Caixa Postal 780

RESUMO

Um método clássico para a determinação de minoxidil em formulações farmacêuticas é proposto baseado na reação redox entre KMnO₄ e o minoxidil. Os melhores resultados na permanganometria foram obtidos usando concentrações de 1,00 x 10^-2 mol L^-1 para o permanganato. O minoxidil foi usado como titulante na concentração de 2,00 x 10^-2 mol L^-1 diluído em solução de H₂SO₄ 2,00 mol L^-1. As recuperações para método proposto foram da ordem de 94,5 a 95,2 % dependendo da amostra comercial. O método proposto foi aplicado à amostras comerciais contendo minoxidil e comparado com resultados obtidos a partir de procedimentos cromatográficos com erros relativos da ordem de -1 a -5,26%. O procedimento se mostrou simples, rápido e pode ser uma alternativa para a determinação de minoxidil em amostras farmacêuticas, nas quais a concentração do fármaco é relativamente elevada.

Palavras Chave: Determinação de minoxidil; titulação, permanganato de potássio.

ABSTRACT

A titrimetric procedure for the determination of minoxidil using KMnO₄ as oxidizing agent is described. The best conditions were optimized considering the H₂SO₄, KMnO₄ and minoxidil concentrations, the temperature of the system and the order of addition of the reactants. The method was applied to commercial samples and compared with the results from a standard chromatographic procedure. Recoveries from 94.5 to 95.2 % were observed depending on the sample. Comparison with the chromatographic procedure reveled relative errors of -1.00 to - 5.26 %. The method was relatively fast, easy to perform and can be a low cost alternative for pharmaceutical samples in which minoxidil concentration is relatively high..

Keywords: Minoxidil determination; titration; potassium permanganate.

Introdução

O minoxidil, 3-óxido-2,4-diamino-6-pipedinopirimidina (Figura 1) é um sólido cristalino branco, inodoro, insolúvel em água em acetona ou soluções alcalinas, é pouco solúvel em álcoois e solúvel em soluções ácidas [1]. O minoxidil age como vasodilatador periférico, quando ingerido é metabolizado no fígado pela ação da sulfotransferase, transformando-se na molécula ativa hidralazina. Como a hidralazina produz apenas vaso-dilatação arteriolar, não tendo ação em vasos de capacitância, causa ativação simpática reflexa, taquicardia e retenção hidro-salina, portanto o minoxidil deve ser administrado em conjunto com diuréticos e bloqueadores simpáticos para minimizar as reações adversas citadas acima [2 - 4].

Devido à sua propriedade vaso dilatadora, o minoxidil é usado no controle da Hipertensão Arterial e no tratamento da Alopécia Areata, um tipo de calvície conhecida vulgarmente como "pelada" [4 - 8].

A permanganometria se refere às reações redox, nas quais se usa KMnO₄ como agente oxidante para a determinação volumétrica de um agente redutor. Este tipo de ração foi proposto inicialmente por F. Margueritte na determinação de Fe(II) em soluções ácidas. O potencial padrão de redução do MnO₄^-, em meio de ácido sulfúrico 1 mol L^-1, é de 1,52 volts o que indica que o KMnO₄ é um oxidante forte (Eq. 1). O meio é acidificado com ácido sulfúrico (H₂SO₄), pois esse ácido não se oxida frente ao KMnO₄, como ocorre com o ácido clorídrico (HCl), que se oxida formando Cl₂ reagindo paralelamente [9].

Em meio ácido, o KMnO₄, que se apresenta na forma de uma solução de coloração violeta, se reduz a Mn (II), incolor [10,11].

O KMnO₄ apresenta a desvantagem de não ser padrão primário devido à instabilidade à incidência de luz e a instabilidade térmica o permanganato de potássio. Entretanto, apesar disso, o KMnO₄ apresenta como vantagens um alto poder oxidante e, ainda, quando usado em titulações em que a substância a ser titulada é incolor ou levemente colorida, o KMnO₄ além de oxidante é auto-indicador devido à mudança de coloração de rosa (MnO₄^-) para incolor (Mn²⁺). A reação é geralmente lenta à temperatura ambiente, podendo ser acelerada pela temperatura, geralmente na ordem de 60ºC [10,11].

A análise titrimétrica, ou titulação volumétrica, consiste na determinação exata do volume, de uma solução padrão, necessário para reagir quantitativamente com uma solução cuja concentração será determinada [12]. Trata-se de uma técnica muito utilizada para a determinação quantitativa de diversas substâncias atualmente, mesmo sendo uma técnica clássica de determinação. A Association of Official Analytical Chemists (AOAC) é uma organização internacional com mais de 120 anos de experiência em validar e aprovar métodos para análise de alimentos, medicamentos e produtos agrícolas [13]. A AOAC conta com uma coleção exclusiva de análises químicas. Na 18ª Edição dos Métodos Oficiais de Análises da AOAC são descritos um total de 2813 métodos analíticos [14], dos quais 442 procedimentos, 16%, são métodos titrimétricos [15], mostrando a sua importância e aplicabilidade.

Procedimentos para a determinação de minoxidil tais como eletroquímicos [16, 17], espectrofotométricos [18], cromatográfico [19 - 21] já foram descritos anteriormente.

Com o objetivo de simplificar os procedimentos analíticos e reduzir custos de análise em amostras farmacêuticas com concentrações relativamente elevadas, Sousa e colaboradores [22], propuseram um método de titulação espectrofotométrica baseada na reação redox entre minoxidil em meio ácido e KMnO₄. O método monitora o decréscimo da absorbância em 550 nm peal redução do KMnO₄ pelo minoxidil (Eq. 2).

O presente trabalho tem por objetivo propor uma metodologia simples e de baixo custo para determinação de minoxidil em formulações farmacêuticas de uso tópico. Devido ao grande número de farmácias de manipulação a titulação proposta nesse trabalho pode ser empregada no controle de qualidade dessas farmácias exigindo baixo investimento para a implementação, sem .a necessidade de instrumentação sofisticada.

Materiais e Métodos

Reagentes e soluções

Todos os reagentes utilizados no presente trabalho foram grau analítico, PA. As soluções foram preparadas em água bidestilada num destilador de quartzo. As soluções de KMnO₄ (Merck) foram preparadas pela dissolução direta do sal em água bidestilada. A solução de KMnO₄ foi padronizada com oxalato de sódio (Merck, USA) dissolvido em ácido sulfúrico (Mallinckrodt, México) 2,00 mol L^-1 [23]. O minoxidil foi adquirido da Natural Pharma Produtos Farmacêuticos Ltda, lote n⁰ 1901.

Padronização do permanganato de potássio

Uma vez que o permanganato não é padrão primário, recomenda-se a padronização de suas soluções com oxalato de sódio em meio ácido. Neste meio o sal do ácido fraco é protonado formando o ácido oxálico. A padronização é realizada adicionando-se o padrão à solução de KMnO₄ até 90 a 95 % do volume requerido para o ponto de equivalência calculado previamente a uma temperatura na ordem de 60 ºC, tendo como ponto final da titulação uma coloração rosa pálido devido ao pequeno excesso de KMnO₄ [23]. Normalmente se utilizam concentrações de KMnO₄ da ordem de 2 X 10^-2 mol L^-1 e Na₂C₂O₄ da ordem de 1 X 10^-2 mol L^-1, sob agitação rigorosa.

Titulação de KMnO₄ com minoxidil

As titulações foram realizadas adicionando-se solução de minoxidil (0,01 mol L^-1) em meio de H₂SO₄ (2,00 mol L^-1) à 20,0 mL de solução de KMnO₄ à partir de uma bureta sob a temperatura desejada. O ponto final foi determinado pelo desaparecimento da cor púrpura característica do KMnO₄.

Método comparativo

Foi usado um método comparativo para determinação de minoxidil nas amostras comerciais proposto por Zarghi et al. [21], e que consiste de um procedimento de cromatografia liquida de alta performance (HPLC). Foram encontrados erros relativos de - 3,0 % para o Neoxidil^® e 4,0 % para o Regaine^® em relação aos valores das quantidades de minoxidil citados nos rótulos, 20 mg mL^-1 para ambos.

Resultados e discussão

Para a otimização da permanganometria para a determinação de minoxidil em amostras farmacêuticas foram estudados o efeito da ordem da adição dos reagentes: qual o melhor titulante e titulado, influência da concentração de H₂SO₄, influência das concentrações de minoxidil e permanganato de potássio, influência da temperatura na reação redox. A avaliação do método foi feita com base no estudo da repetibilidade, análise das amostras comerciais e teste de adição e recuperação, conforme se descreve a seguir.

Estudo do efeito da ordem da adição de amostra

Neste caso investigou-se o efeito da ordem de adição de reagentes, isto é, definiu-se o titulado e o titulante. Na padronização do KMnO₄ este é usado como titulante e auto-indicador, porém na determinação titrimétrica de minoxidil o permanganato, quando usado como titulante auto-indicador impossibilitava a visualização do ponto final da titulação pois, mesmo com um pequeno excesso do permanganato de potássio, a cor rosa pálido, que indicaria o ponto final da titulação, ainda não era observada [23].

Após a adição de excesso de KMnO₄ ocorria o aparecimento de um precipitado marrom típico de óxido de manganês IV (MnO₂), todavia ao inverter a ordem de adição, ou seja, o minoxidil como titulante e o permanganato como titulado, o ponto final da titulação pode ser visualizado no momento da descoloração total da solução de permanganato de potássio. Portanto optou-se pela utilização do minoxidil como titulante e do KMnO₄ como titulado. Provavelmente pelo efeito catalítico do Mn²⁺, na decomposição do MnO₄^- [8].

Estudo da influência da concentração de ácido sulfúrico

Variou-se a concentração de ácido sulfúrico com o propósito de desenvolver um procedimento envolvendo a menor quantidade de ácido possível, sem deixar de considerar que a redução do KMnO₄ em meio ácido requer 8 mols do íon H⁺ para cada mol de KMnO₄ de acordo com a semi-reação apresentada anteriormente na Equação 1 [9]. O efeito da concentração de ácido sulfúrico na reação redox entre o minoxidil e permanganato de potássio foi investigado no intervalo de 0,100 a 4,00 mol L^-1. Para valores de concentração menores que 2,00 mol L^-1 de ácido sulfúrico formava-se, preferencialmente, MnO₂ marcado pela formação de um precipitado marrom indicando que a reação não ocorreu como esperado, com a conversão do MnO₄^- em Mn²⁺ [23]. Portanto, a concentração mínima de ácido sulfúrico foi de 2,00 mol L^-1 para a reação redox entre o minoxidil e permanganato de potássio.

Estudo da influência das concentrações de minoxidil e de permanganato de potássio

As concentrações de minoxidil e de KMnO₄ foram variadas no sentido de se poder trabalhar com amostras mais diluídas quanto possível. Entretanto, concentrações significativamente diferentes de 1,00 X 10^-2 mol L^-1 de minoxidil e 2,00 X 10^-2 mol L^-1 de permanganato de potássio, também provocaram a formação de MnO₂. Portanto, as concentrações selecionadas se situaram em torno daquelas apresentadas acima tanto para o minoxidil, quanto para o permanganato de potássio. Essas concentrações coincidem com as recomendadas para a padronização do KMnO₄ [23], com o oxalato de sódio em meio ácido.

Estudo da influência da temperatura na reação redox

Por questões relacionadas à cinética de redução do MnO₄^-, recomenda-se o uso de temperaturas maiores que a ambiente nas reações com este íon. [23], Neste estudo, avaliou-se o tempo decorrido para o consumo do KMnO₄ pela adição dos 90 % do volume do ponto de equivalência para a solução de minoxidil recomendado para o inicio da titulação. Os resultados são apresentados na Figura 2, que representa a variação do tempo gasto na titulação, em função da temperatura do sistema.

Observou-se que, em temperaturas maiores do que 60^ºC, houve a formação de MnO₂ e, portanto, considerou-se esta como a temperatura limite para que não haja a formação do óxido de manganês. Por outro lado, observou-se que titulações realizadas com as mesmas soluções de titulado e titulante, porém em temperaturas menores que 60ºC, apresentaram pontos de equivalência muito próximos entre si, isto é, a temperatura não influencia no ponto final da titulação, mas tem influência no tempo necessário para se consumir 90% do titulante: quanto maior a temperatura mais rápida a reação, com limite de 60ºC.

Considerando-se o menor tempo experimental, selecionou-se a temperatura de 60^ºC para os estudos posteriores.

Estudo da repetibilidade

Avaliou-se a repetibilidade dos resultados titulando-se o padrão de permanganato com uma solução padrão de minoxidil por dez vezes consecutivas. Os resultados são apresentados na Tabela 1 e mostram uma repetibilidade de 6,0 ± 0,1 mL para o ponto final, considerando-se os resultados das 10 determinações consecutivas, com erro relativo da ordem de 1%, considerando-se as concentrações padronizadas dos reagentes.

Análise das amostras comerciais

Após a otimização do sistema e o estudo repetibilidade, aplicou-se o método desenvolvido em duas formulações farmacêuticas contendo minoxidil (Neoxidil^® e Regaine^®) para uso tópico. Investigou-se a provável interferência do etanol e do propilenoglicol, presentes como veículo nas formulações farmacêuticas [24,25]. Os grupos hidroxila presentes no etanol e no propilenoglicol poderiam ser oxidados pelo permanganato de potássio. Portanto, amostras foram tituladas na presença do veículo e após a extração do mesmo o mesmo, para comparação.

A preparação das amostras das quais não foi extraído o veículo, consistiu na simples diluição de um volume exato da solução tópica em ácido sulfúrico 2,00 mol L^-1, suficiente para atingir a concentração de 1,00 X 10^-2 mol L^-1.

A extração do veículo das formulações farmacêuticas consistiu na retirada do máximo de etanol contido em um volume conhecido de amostra com auxílio de um evaporador rotatório a 70 ºC com pressão reduzida. Nessa etapa, o propilenoglicol (ponto de ebulição = 187,2 ºC) não é eliminado, devido a seu ponto de ebulição, formou-se uma mistura viscosa de minoxidil e propilenoglicol à qual adicionou-se acetona para a precipitação do minoxidil. O minoxidil foi separado por filtração a vácuo, utilizando-se um funil com uma placa sinterizada. Secou-se o precipitado em estufa a aproximadamente 60 ºC por 30 minutos o qual foi diluído em ácido sulfúrico 2,00 mol L^-1, obtendo-se a solução de trabalho.

Comparando-se os pontos finais das titulações das amostras sem extração ou com extração do veículo, verificou-se que o etanol e propilenoglicol contidos nos fármacos não interferiram no método de determinação proposto para o minoxidil (Tabela 2), já que os resultados concordam entre si em 95% de confiança de acordo com o teste t-Student [26]. Isto pode ser explicado pela maior facilidade de oxidação do álcool em meio básico, segundo Solomons [27]. No presente procedimento, usando meio ácido, a oxidação do etanol ocorreria com maior lentidão

Portanto decidiu-se analisar a amostras comerciais sem a extração do veículo, devido a maior simplicidade e rapidez do procedimento.

Seguindo os parâmetros definidos nos estudos de otimização do método proposto para a determinação de minoxidil, as amostras comerciais, Neoxidil^® e Regaine^®, foram analisadas e os resultados são apresentados na Tabela 3.

Os resultados obtidos (Tabela 3) pelo método proposto se mostraram coerentes com os valores rotulados das amostras comerciais e com o método comparativo. Os resultados obtidos pelo método proposto concordam com os valores rotulados das amostras comerciais em 99,9 % de confiança e concordam em 90,0 % de confiança com o método comparativo, usando o teste t-Student [26].

Teste de adição e recuperação

A exatidão do método proposto foi avaliada pelo teste de adição e recuperação, observando-se recuperação entre 94,5 % para o Neoxidil ^®, 95,2 % Regaine ^®.

Conclusões

A determinação titrimétrica de minoxidil em formulações farmacêuticas usando KMnO₄ mostrou-se um método de aplicação simples e de baixo custo. Os valores de concentração de minoxidil obtidos pelo método proposto foram concordantes tanto quanto ao rótulo e tanto quanto ao método comparativo. Portanto, conclui-se que o método aqui proposto é eficiente na determinação de minoxidil em amostras comerciais, dentro das limitações de um procedimento volumétrico clássico.

O método pode ser útil para a determinação e controle de qualidade, em farmácias de manipulação e laboratórios que não disponham de equipamentos mais sofisticados, quando aplicado em amostras com concentrações relativamente elevadas como as formulações farmacêuticas de uso tópico e/ou comprimidos contendo minoxidil.

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  10 Fev 2010
• Data do Fascículo
  2009