<<
>>

Анализ

Природа органических соединений обусловливает особенности их анализа.

Прокаливание. ЛВ органической природы при прокаливании обычно плавятся, обугливаются, сгорают без остатка. ЛВ неорганической природы, напротив, не горят, не обугливаются, хотя при прокаливании можно наблюдать некоторые изменения: кристаллические вещества плавятся; расплав может кипеть, выделяя пары воды (кристаллогидраты и некоторые гигроскопичные вещества). Неорганическое вещество может при нагревании менять окраску. Например, ZnO и ВКЖОз желтеют при прокаливании.

Напротив, оксиды щелочно-земельных металлов и их сульфаты окраску не изменяют.

Лекарственные вещества смешанной природы, например, соли органических кислот и щелочных или щелочно-земельных металлов (натрия бензоат, кальция глюконат, аскорбат железа) обугливаются и их органическая часть сгорает.

Определение pH водного раствора. Большинство ЛВ органической природы — неэлектролиты, которые мало растворимы в воде. Исключение составляют соли органических кислот и оснований (например, кальция глюконат, натрия бензоат, натрия салицилат, соли различных азотсодержащих соединений), растворы которых в воде имеют то или иное значение pH.

Определение природы функциональных групп. Большинство ЛВ являются полифункциональными соединениями (реакции на различные функциональные группы приведены в ГФ XI в разделе «Общие реакции на подлинность»).

Например, в молекуле прокаина (новокаина) одновременно присутствуют аминогруппы, сложноэфирная группа, ароматическое кольцо.

Определение природы гетероатома. Многие органические соединения содержат гетероатомы — серу, азот, фосфор или галогены. При анализе эти элементы переводят в ионную форму и затем устанавливают природу гетероатома. В зависимости от строения ЛВ прочность связи углерода с галогеном или другим гетероатомом различна. Так при нагревании в присутствии концентрированной серной кислоты разрыв связи облегчается в ряду «С—F, С—СІ, С—Вг, С—I» в связи с уменьшением ее прочности.

Природу гетероатома выясняют с помощью следующих качественных реакций:

хлоропроизводные органические соединения дают положительную пробу Белыптейна: вещество на медной проволоке помещают в пламя горелки, пламя окрашивается в зеленый цвет;

при нагревании некоторые органические соединения йода, например йодоформ, выделяют фиолетовые пары йода;

при нагревании спиртового раствора некоторых соединений йода с раствором нитрата серебра AgN03 образуется желтый осадок серебра йодида:

25 °С С Н ОН

СН13 + 3AgN03 + 2Н20--------- ’ 2 5 » 3AgU + 3HN03 + НСООН

галогенопроизводные углеводородов (например, хлороформ, левомицетин) нагревают со щелочью и после гидролиза определяют галогенид-ион в водном растворе. Для переведения ковалентно связанного галогена в ионную форму используют различные методы минерализации:

окислительные методы: сжигание в колбе с кислородом; «сухая» минерализация в щелочном окислительном расплаве — смеси натрия карбоната и калия нитрата; «влажная» минерализация в концентрированных серной и азотной кислотах (или других кислотах-окислителях), в растворах пероксида водорода и калия перманганата. Более эффективна минерализация при нагревании в тефлоновых реакторах, помещенных в автоклавы или печь СВЧ;

восстановительные методы: перевод в ионную форму под действием цинка в кислой или щелочной среде (восстановитель — выделяющийся атомарный водород).

Определение относительной молекулярной массы. Для установления истинной брутто-формулы исследуемого вещества необходимо определить относительную молекулярную массу. В зависимости от свойств вещества для ее установления используют такие физические методы, как эбулиоскопический, криос- копический, изотермической дистилляции, газометрический.

Определение физико-химических характеристик. Для предварительного заключения о природе ЛВ проводят определение температуры плавления. Для характеристики чистоты жидких веществ служат температура плавления, кипения, плотность и показатель преломления. Для идентификации масел и жиров характерны такие химические характеристики, как кислотное число, число омыления, йодное число.

Общие испытания ЛВ с помощью реакций образования красителей. Для испытаний подлинности Л С в зависимости от природы функциональных групп в молекулах ЛВ используют общие реакции. Например, возможно проведение анализа ЛВ органической природы с помощью реакций образования красителей.

Для того чтобы соединение было окрашенным, энергия возбуждения его молекулы ДЕ = Е' - Е° (где Е° и Е' — энергия молекулы соответственно в основном и возбужденном состояниях) должна находиться в пределах 158 — 300 кДж/моль. Для соединений с сопряженными двойными связями, у которых л-электроны делокализованы, энергия возбуждения соответствует поглощению в видимой части спектра.

Цвет образующегося продукта обусловлен присутствием в его молекуле хромофорной системы — достаточно развитой открытой или замкнутой системы сопряженных кратных связей и электронодонорных и (или) электроноакцепторных заместителей. В соответствии с типом хромофора (группы, ответственной за создание сопряженной системы) все используемые в химико-фармацевтическом анализе красители можно классифицировать следующим образом:

арилметановые или ауриновые красители — производные диарил- и триарил- метанов:

азокрасители (содержат азогруппу — N=N—);

азометиновые красители (содержат одну или несколько азометиновых групп = C=N—, входящих в систему сопряженных двойных связей);

индофеноловые красители — группа хинониминовых красителей — 4'-гидро- ксипроизводных N-фенилхинонимина:

Образование красителей может рассматриваться как один из возможных способов определения структуры ЛВ. Так, для идентификации ароматических аминов и фенолов используется реакция образования азокрасителя по реакции азосочетания с солями диазония.

Соли арилдиазония могут быть получены при взаимодействии первичных аминов с азотистой кислотой (реакция диазотирования):

Почти все соли диазония бесцветны или окрашены в светло-желтый цвет.

Ароматические амины, содержащие электроноакцепторные заместители (заместители второго рода —N02, —S03H, —СНО, —СООН), особенно в орто- или «ара-положении, диазотируются легче, чем незамещенные, и дают более прочные соли диазония. Таким образом, прочность соли диазония увеличивается с ростом электроноакцепторных свойств ароматического ядра и ослаблением прочности связи между азотом и водородом в аминогруппе. Этому способствует также понижение температуры. Напротив, в случае электронодонорных заместителей (заместителей первого рода) или алифатического радикала прочность диазосоединения снижается.

Реакцию азосочетания с фенолами обычно проводят в карбонатно-щелочных (pH 9—10), а с аминами — в слабокислых или нейтральных растворах:

где R = N02, S03H, СНО, СООН и др; R, = NR2, ОН.

При pH >10 реакция азосочетания не протекает, так как соль диазония переходит в соль диазогидрата (диазотат):

Сочетание соли диазония с фенолами или третичными аминами протекает в «ара-положении к гидроксильной или аминогруппе. Если «ара-положение занято, то азосочетание происходит в ор/ио-положении. Это связано с ориентирующим влиянием амино- и гидроксигрупп (ориентанты первого рода) в фенолах и аминах. Л В (предварительно продиазотированные), содержащие первичную аминогруппу, могут играть роль диазокомпонентов.

Рассмотрим образование азокрасителя на примере теофиллина (производное пурина). После щелочного гидролиза (при нагревании в 30 % растворе гидроксида натрия), способствующего разрыву пиримидинового цикла и образованию производного имидазола (теофилидина), происходит сочетание с солями диазония и образуется азокраситель красного цвета:

Для отличия феназона (антипирина) от других препаратов, производных пиразола, ГФ рекомендует проводить реакцию образования азокрасителя с использованием а-нафтиламина:

с6н5

Реакция образования азометиновых красителей протекает при взаимодействии ароматического альдегида с ароматическим амином, диамином или гидразином при нагревании в водной среде:

Азометиновые соединения, или основания Шиффа, применяют для идентификации альдегидов и первичных аминов. Продукты взаимодействия окрашены в желтый или оранжевый цвет.

Образование арилметановых (ауриновых) красителей используют при идентификации различных ЛВ. Красители этой группы образуются при конденсации ароматических альдегидов или формальдегида с ароматическими аминами и фенолами:

(CH3)2Ns^n ^\.N(CH3)2 (CH3)2Ns^n ^\^N(CH3)2

Ауриновые красители содержат вместо аминогруппы гидроксигруппы. Они образуются, например, при нагревании фенолов с хлороформом в присутствии гидроксида натрия. Фенол образует краситель желтого цвета, тимол — желтого, изменяющей окраску на фиолетовую, и резорцин — красного. Сначала образуются гидроксиальдегиды:

2-Г идроксибензаль- 4-Г идроксибензалвдегид дегид (салициловый альдегид)

Далее протекает электрофильное замещение в молекуле фенола и образование ауринового красителя:

2NaO^Q> + ^

Получение индофеноловых красителей лежит в основе определения фенолов и лоро-аминофенолов. Красители этого типа образуются при взаимодействии лоро-нитрозофенолов с фенолами (нитрозный способ) и при совместном окислении (K2Cr207, NaCIO и др.) в кислой среде фенолов и лоро-аминофенолов (окислительный способ):

Общие испытания на основании кислотно-основных свойств лекарственных веществ. Кислотно-основные свойства ЛВ используют при определении их подлинности или количественном анализе в водных и неводных средах.

В качестве примера рассмотрим кислотно-основные свойства лекарственных веществ групп пурина и пиразолона.

Кофеин (1,3,7-триметилксантин) — слабое основание: электронная плотность на атомах азота увеличена за счет электронодонорных свойств метиль- ных групп:

СН3

Теобромин (3,7-диметилксантин) — амфолит: NH-кислота, рКа = 9,9; основные свойства N9 более выражены по сравнению с теофиллином (см. ниже), что объясняется присутствием электронодонорной метальной группы у N7:

Теофиллин (1,3-диметилксантин) — также проявляет амфотерные свойства: более сильная, чем теобромин, NH-кислота, рКа = 8,8. Основные свойства N9 меньше выражены по сравнению с теобромином, что объясняется нахождением обеих электронодонорных метальных групп в пиримидиновом кольце, а следовательно, более низкой электронной плотностью на N9:

Аминофеназон (амидопирин) (1-фенил-2,3-диметил-4-диметиламинопиразо- лон-5) — слабое основание вследствие электронодонорных свойств метальных групп и увеличения электронной плотности на азоте:

Фенилбутазон (бутадиен) (1,2-дифенил-4-бутил-пиразолидиндион-3,5) — СН- кислота. Основные свойства атомов азота N1 и N2 ослаблены за счет сопряжения с С6Н5-радикалами:

Феназон (антипирин) (1-фенил-2,3-диметил-пиразолон-5) — амфотерное соединение: кислотные свойства проявляются за счет СН-кислотной и N-ochob- ной групп:

К фармакопейным методам количественного определения ЛС органической природы относится титрование в неводных растворителях. В водных средах возможно количественное определение только тех ЛВ, рКа которых находится в области pH, характерной для водных растворов. Многие органические вещества являются чрезвычайно слабыми кислотами или основаниями, и их количественное определение титрованием в водной среде невозможно. В этом случае используют титрование в неводных средах (растворителях).

В основе процессов, связанных с количественным определением ЛВ путем неводного титрования, лежит протолитическая теория Бренстеда—Лоури. Согласно этой теории, кислоты в зависимости от свойств компонента, участвующего в кислотно-основном взаимодействии, ведут себя как доноры или акцепторы протона. Например, при взаимодействии безводной уксусной кислоты с безводной азотной карбоновая кислота СН3СООН действует как основание, а азотная кислота HN03 — как кислота:

СНзСООН + HNOj CH3COOH2 + NO3

В свою очередь, даже такая сильная кислота, как азотная, по отношению к еще более сильной хлорной кислоте ведет себя как основание:

HN03 + НС104 H2N03+ + СЮ;

Наглядным примером зависимости свойства вещества от природы партнера является поведение аминокислот, которые в щелочной среде ведут себя как кислоты, в кислой среде — как основания, а при pH = pi (pi — изоэлекгриче- ская точка) — нейтральны и проявляют свойства амфолитов.

Растворители делят на два класса: амфипротонные (самоионизирующиеся) и апротонные (не способные к самоионизации) (табл. 8.1).

Вещества, способные легко присоединять протоны, называют протофиль- ными, они являются основаниями. Если такие вещества служат растворителями, то их называют протофильными растворителями (жидкий аммиак, амины, пиридин). Чем сильнее выражена протофильность растворителя, тем большее число веществ, растворенных в нем, ведут себя как кислоты, тем отчетливее проявляется различие в их силе.

Соединения, способные отдавать протоны, называются протогенными и являются кислотами (серная, азотная, уксусная кислоты). Если они являются растворителями, то их называют протогенными растворителями. Чем легче молекулы растворителя отдают протоны, тем большее число веществ в этом растворителе проявляет основные свойства.

Апротонные растворители — вещества, не проявляющие кислотных и основных свойств либо проявляющие их очень слабо. Они не способны отдавать или принимать протоны. К таким растворителям относится бензол и большинство углеводородов.

Хотя деление растворителей на протолитические и апротонные общепринято, известные в настоящее время экспериментальные данные, полученные в частности при исследовании ЛВ, свидетельствуют о том, что понятие апротон- ность весьма условно. Например, многие углеводороды, считающиеся инертными апротонными растворителями, являются не только донорами протонов

Таблица 8.1

Классификация растворителей по кислотно-основным свойствам

Тип растворителя Свойства
Кислотные Основные Амфотерные

(нейтральные)

Амфипротонный H2S04, нсоон, СНзСООН,

сн3сн2соон,

С6Н5ОН, СНСІЗ

NH3, c4h9nh2, h2nch2nh2, hconh2 H20, СН3ОН, CH3CH2OH, НОСН2СН2ОН, НОСН2СН2ОСН3
Апротонный ch3no2,

ch3ch2no2

C5H5N, HCON(CH3)2, CH3SOCH3, (C6H5)20, CH3COCH3, ch3cn,c6h5no2, CH3COOCH2CH3 С6н14, С6Н6) cs2

(—СН-кислотами), но и Н-акцепторами (бензол в ряде случаев выступает как основание).

Рассмотрим примеры определения ЛВ в неводных растворителях. Как уже отмечалось выше, аминофеназон (амидопирин) — очень слабое основание, поэтому количественное определение его в водном растворе невозможно. Его основные свойства значительно возрастают в ледяной уксусной кислоте. В качестве титрующего агента используют хлорную кислоту. Механизм превращений может быть представлен следующим образом:

1)

молекула аминофеназона (амидопирина) протонируется с образованием ацетат-иона:

2) в безводной уксусной кислоте при добавлении титранта устанавливается равновесие:

НС104 + СН3СООН CIO4 + СН3СООН2

3) происходит регенерация растворителя при титровании:

СН3СООН2 + СН3СОСГ 2СН3СООН

4)

образуется соль:

Количественное определение барбитала — слабой ОН-кислоты — проводят в неводном растворителе основной природы — диметилформамиде (ДМФ). В качестве титранта используют раствор NaOH в метаноле. При растворении барбитала в ДМФ устанавливается равновесие:

NaOH -*■ Na+ + ОН-

При добавлении титранта регенерируется растворитель:

(CH3)2NHCOH + ОН" (CH3)2NHCOH + Н20 и образуется соль:

Физико-химические методы. Для исследования, анализа, скрининга ЛВ органической природы все чаще применяются следующие методы:

ИК-спектрометрия, которая позволяет идентифицировать ЛВ по характеристическим частотам;

спектрофотометрия для прозрачных бесцветных растворов в ультрафиолетовой части спектра (200 — 400 нм), для окрашенных растворов — в видимой части спектра;

высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) и другие виды хроматографии;

масс-спектрометрия в сочетании с хроматографией (хроматомасс-спектро- метрия);

спектроскопия ядерно-магнитного резонанса, электронного парамагнитного резонанса;

рамановская спектроскопия;

электрохимические методы (вольтамперометрия, амперометрия, кулономет- рия).

<< | >>
Источник: Глущенко Н. Н.. Фармацевтическая химия: Учебник для студ. сред. проф. учеб, заведений / Н. Н. Глущенко, Т. В. Плетенева, В. А. Попков; Под ред. Т. В. Плете- невой. — М.: Издательский центр «Академия»,2004. — 384 с.. 2004

Еще по теме Анализ:

  1. Анализ Q-TWiST
  2. Глава 8 Анализ зависимостей
  3. Глава 5 Анализ качественных признаков
  4. Глава 9 Анализ повторных измерений
  5. Анализ зависимостей
  6. Способы фармакоэкономического анализа
  7. Анализ повторных измерений
  8. ПРЕИМУЩЕСТВА МЕТОДА ИММУНОФЕРМЕНТНОГО АНАЛИЗА
  9. Анализ мочи.
  10. ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ДИСПЕРСИОННОГО АНАЛИЗА
  11. Представление результатов анализа « стоимость-эффективность »