Preferential solvation of triclocarban in N-methyl-2-pyrrolidone + water cosolvent mixtures according to the Inverse Kirkwood-Buff Integrals (IKBI) method and correlation of solubility by means of some mathematical models

Solvatación preferencial de triclocarbán en mezclas de cosolventes de N-metil-2-pirrolidona + agua según el método de la integrales inversas de Kirkwood-Buff y correlación de solubilidad mediante algunos modelos matemáticos

Introduction: Solubility is an important thermodynamic property due to its role in product development, as well as the understanding of biological processes. This research aims to evaluate the preferential solvation parameter (δx1,3) of the triclocarban (TCC) solubility in N-methyl-2-pyrrolidone + water cosolvent mixtures and to assess some correlational and predictive mathematical models of concern to the pharmaceutical industry. Calculations: δx1,3 was determined from experimental data following the Inverse Kirkwood-Buff Integrals model (IKBI). The mathematical models were developed using Python, and functions for each model were fitted by non-linear least squares using the libraries scipy.optimize. curve_fit, and sklearn.model_selection. Results: According to the δx1,3 heat, TCC has preferential solvation by water in water-rich mixtures, and preferential solvation by N-methyl-2-pyrrolidone in intermediate and N-methyl-2-pyrrolidone-rich mixtures. The models Yalkowsky–Roseman–van’t Hoff, Wilson, Modified Wilson, NRTL, van’t Hoff, Apelblat, and Buchowski–Ksiazaczak 𝜆ℎ were assessed, finding good correlations with all. Conclusions: The TCC solubility increase in N-methyl 2-pyrrolidone + water cosolvent mixtures with increasing N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) concentration may be related to the rise in the local mole fraction (x1,3 L) of NMP in the TCC solvation sphere. Regarding the mathematical models, the Yalkowsky–Roseman–van’t Hoff model can be considered the most versatile due to its capability estimate solubility data as a function of both temperature and cosolvent composition, given a limited range of experimental data.

Introducción: La solubilidad es una de las propiedades termodinámicas de mayor importancia debido a su relación en desarrollo de productos como en la elucidación de procesos biológicos. El objetivo del presente trabajo de investigación es determinar y evaluar el parámetro de solvatación preferencial (δx1,3) de la solubilidad del triclocarbán (TCC) en mezclas cosolventes N-metil-2-pirrolidona + agua, además de desafiar algunos modelos matemáticos de carácter correlacional y predictivo de interés para la industria farmacéutica. Cálculos: A partir de datos experimentales se determinó δx1,3 de acuerdo con el modelo de integrales inversas de Kirkwood Buff. Los modelos matemáticos fueron desarrollados con Python y las funciones de cada modelo se ajustaron mediante mínimos cuadrados no lineales utilizando las bibliotecas scipy.optimize.curve_fit y sklearn.model_selection. Resultados: De acuerdo con los calores del δx1,3 el TCC se solvata preferencialmente por el agua en mezclas ricas en agua y en mezclas intermedias y ricas en N-methyl-2-pyrrolidone es solvatado preferencialmente por la N-metil-2-pirrolidona. Se evaluaron los modelos de Yalkowsky–Roseman–van’t Hoff, Wilson, Wilson Modificado, NRTL, van’t Hoff, Apelblat y Buchowski–Ksiazaczak 𝜆ℎ, obteniendo buenas correlaciones con todos ellos. Conclusiones: El incremento de la solubilidad del TCC en mezclas cosolventes N-metil-2-pirrolidona + agua, al incrementar la concentración de N-metil-2-pirrolidona (NMP) puede estar relacionada con el incremento de la fracción molar local (x1,3 L) de NMP en la esfera de solvatación del TCC, en cuanto a los modelos matemáticos el modelo de Yalkowsky–Roseman–van’t Hoff, puede definirse como el modelo más versátil al tener la capacidad de calcular datos de solubilidad en función tanto de la temperatura como de la composición cosolventes con un excelente grado de precisión, el cual fue desarrollado a partir de un número limitado de datos experimentales.

Introdução: A solubilidade é uma importante propriedade termodinâmica devido ao seu papel no desenvolvimento de produtos, bem como na compreensão de processos biológicos. Esta pesquisa tem como objetivo avaliar o parâmetro de solvatação preferencial (δx1,3) da solubilidade do triclocarban (TCC) em misturas de co-solventes N-metil-2-pirrolidona + água e avaliar alguns modelos matemáticos correlacionais e preditivos de interesse para a indústria farmacêutica. Cálculos: δx1,3 foi determinado a partir de dados experimentais seguindo o modelo da integrais inversas da Kirkwood-Buff. Os modelos matemáticos foram desenvolvidos em Python, e as funções de cada modelo foram ajustadas por mínimos quadrados não lineares usando as bibliotecas scipy.optimize.curve_fit e sklearn.model_selection. Resultados: De acordo com o calor δx1,3, o TCC possui solvatação preferencial por água em misturas ricas em água, e solvatação preferencial por N-metil-2-pirrolidona em misturas intermediárias e ricas em N-metil-2-pirrolidona. Os modelos Yalkowsky– Roseman–van’t Hoff, Wilson, Wilson modificado, NRTL, van’t Hoff, Apelblat e Buchowski–Ksiazaczak 𝜆ℎ foram avaliados, encontrando boas correlações com todos. Conclusões: O aumento da solubilidade do TCC em misturas de cosolventes de N-metil-2-pirrolidona + água com o aumento da concentração de N-metil-2 pirrolidona (NMP) pode estar relacionado ao aumento na fração molar local (x1,3 L) de NMP em a esfera de solvatação do TCC. Em relação aos modelos matemáticos, o modelo Yalkowsky–Roseman–van’t Hoff pode ser considerado o mais versátil devido à sua capacidade de estimar dados de solubilidade em função da temperatura e da composição do cosolvente, dada uma gama limitada de dados experimentais.