Химический анализ лекарственных веществ

Выделяющаяся хлороводородная  кислота все время нейтрализуется одним из компонентов аммиачно-буферного  раствора – аммония гидроксидом, и pH среды восстанавливается:

HCl + HN₄OH ® NH₄Cl + H₂O

В эквивалентной точке  трилон Б разрушает комплекс Me – индикатор и появляется синяя окраска свободного индикатора:

Zn-индикатор + H₂Na₂ТрБ ® ZnNa₂ТрБ + H₂-индикатор

f=1, M_f = М.м. ZnO×f,

Расчетная формула прямого титрования:

 

Обратный  трилонометрический метод

 

В ряде случаев используется обратный трилонометрический метод  количественного определения: во-первых, при отсутствии подходящего металлоиндикатора; во-вторых, когда реакции комплексообразования катиона с трилоном Б протекают медленно во времени; в-третьих, когда индикатор работает в щелочной среде, а в этом случае катионы будут выделяться в виде гидроксидов металлов и так далее.

При обратном титровании к лекарственному средству, например, препаратам висмута после предварительной обработки их азотной кислотой, препаратам алюминия добавляют избыток трилона Б.

Избыток трилона Б  оттитровывается при определенном значении pH и соответствующем индикаторе 0,05 м/л раствором магния или цинка сульфата.

H2Na2ТрБ + MgSO4

MgNa2ТрБ + H2SO4

Выделяющаяся кислота  нейтрализуется аммония гидроксидом.

H₂SO₄ + 2NH₄OH ® (NH₄)₂SO₄ + 2H₂O

В конце титрования окраска  раствора изменяется от окраски свободного индикатора до окраски, свойственной его комплексу с катионом титранта.

MgSO_{4 (изб)} + H₂-индикатор ® Mg-индикатор + H₂SO₄

Расчетная формула обратного  титрования:

Расчетная формула обратного  титрования с учетом контрольного опыта:

 

Раздел 3. Методы исследования органических

лекарственных средств

 

Большинство органических веществ не являются электролитами, поэтому для их анализа не могут  быть использованы реакции ионного типа. Исключение составляют соли органических кислот и соли органических оснований с минеральными кислотами. Соли органических кислот (калия ацетат, аспарагинат, натрия бензоат, цитрат, оксибутират, кальция лактат, глюконат, пантотенат, гомопантотенат; магния аспарагинат и другие) диссоциируют в водных растворах и могут определяться реакциями на соответствующие катионы и анионы. Соли органических оснований и минеральных кислот (прокаина гидрохлорид = новокаин, морфина гидрохлорид, пахикарпина гидроиодид, гоматропина гидробромид, атропина сульфат, секуринина нитрат и другие) также в водных растворах диссоциируют и могут определяться общими и специфическими реакциями на органические основания в виде катионов и анионов минеральных кислот (хлорид-, бромид-, иодид-, нитрат-анионы).

Для исследования большинства  органических веществ применяют  методы, в основу которых положены реакции, основанные на химических свойствах функциональных групп, содержащихся в этих веществах.

В ряде случаев в состав молекулы органических веществ входят, кроме углерода, водорода, азота, другие элементы: ковалентно связанные хлор, бром, иод. Для открытия этих элементов в органическом соединении последнее подвергают минерализации (кипячение со спиртовыми или водными растворами щелочей, сплавление со щелочными металлами и щелочами, окисление, сжигание и так далее). При этом ковалентно связанные галогены переходят в ионное состояние и определяются обычными методами неорганического анализа.

 

Глава 1. Методы исследования соединений кислотного характера и 

их  солей

Кислотными свойствами обладают соединения, содержащие подвижный  атом водорода:

К числу подобных соединений относятся вещества, имеющие в  своей структуре карбоксильную  группу, фенольный или енольный гидроксилы, а также реже встречающиеся тиофенольную, тиоенольную, кислотноимидную группы. Нитрогруппа в некоторых случаях способна образовывать ациформу, обладающую кислотными свойствами; слабокислотные свойства также проявляют многоатомные спирты.

Многие соединения кислотного характера применяют в виде натриевых, калиевых, литиевых, кальциевых, магниевых и других солей.

Для соединений с кислотными свойствами характерны реакции нейтрализации, солеобразования, комплексообразования, образования сложных эфиров.

 

Методы  идентификации соединений кислотного характера и

их  солей

 

Кислоты вступают в реакции  соле- и комплексообразования с катионами  тяжелых металлов. Если вещество мало или нерастворимо в воде, его вначале  превращают в натриевую (калиевую или  аммониевую) водорастворимую соль, а затем выполняют реакцию с солями тяжелых металлов: железа (III) хлорида, меди (II) сульфата, кобальта нитрата, ртути (II) нитрата, свинца ацетата и другими. Различия в растворимости и окраске позволяют использовать эти соединения для идентификации лекарственных средств.

При проведении реакции  необходимо учитывать, что при растворении  кислот в растворе натрия (или калия) гидроксида, эти реактивы должны быть добавлены без избытка, иначе гидроксиды железа (III), меди (II) и других, маскируют своей окраской результаты основной реакции.

Соответственно, водорастворимые лекарственные средства, представляющие собой соли соединений кислотного характера (натриевые, калиевые, литиевые и другие) могут сразу вступать в реакцию обмена с катионами тяжелых металлов с образованием характерных солей, иногда комплексного характера.

Так же в солях подтверждается наличие катиона классическими  аналитическими методами (см. раздел 1, глава 1).

Карбоновые кислоты взаимодействуют со спиртами, образуя сложные эфиры в присутствии водоотнимающих средств.

При образовании высокомолекулярных эфиров выпадают белые осадки с определенной температурой плавления, низкомолекулярные эфиры – легко летучие соединения, они определяются по характерному запаху.

 

Методы  количественного определения соединений кислотного характера

 

Кислоты вступают в реакцию  нейтрализации с натрия или калия  гидроксидами. Эта реакция может  быть положена в основу алкалиметрического метода количественного определения веществ с сильно выраженными кислотными свойствами.

В случае нерастворимых в воде соединений их растворяют в этаноле или ацетоне. Титрантом служит раствор натрия (калия) гидроксида, индикатором – фенолфталеин или тимофталеин.

Параллельно проводят контрольный  опыт в случае необходимости.

Для соединений слабокислотного  характера применяют алкалиметрический  метод  в неводных средах.

Растворитель должен носить основный характер. В качестве растворителя используют диметилформамид, его смесь с бензолом, реже этилендиамин, бутиламин, пиридин. В присутствии растворителя основного характера происходит усиление кислотных свойств.

Титрантом служит раствор  натрия гидроксида в смеси метилового спирта и бензола или раствор  натрия или лития метилата:

CH₃−O⁻Li⁺(Na⁺)

В качестве индикатора применяют  тимоловый синий.

f=1, расчетная формула прямого титрования или прямого титрования с учетом контрольного опыта.

В некоторых случаях  прибегают к методу косвенной  нейтрализации для анализа лекарственных  веществ, содержащих атом водорода при вторичном атоме азота в имидазольном кольце. Метод основан на реакции взаимодействия определяемого соединения с раствором серебра нитрата и выделением эквивалентного количества азотной кислоты. Титрантом служит раствор натрия гидроксида, индикатор – феноловый красный. Этим методом определяют теофиллин и теобромин.

HNO₃ + NaOH ® NaNO₃ + H₂O

f=1. Расчетная формула прямого титрования:

 

Методы  количественного определения солей  карбоновых кислот

 

Для количественного определения солей двух-, трех-, четырехвалентных металлов (кальция, магния, цинка, висмута и других) можно использовать прямой или обратный трилонометрический метод.

Сущность метода изложена в главе 3 раздела 2 (трилонометрический метод).

Некоторые соли щелочных металлов и жирных кислот (лития и натрия оксибутираты, калия ацетат и аспарагинат и другие) проявляют основный характер, поэтому их количественно определяют так же как и соединения основного характера – ацидометрически в неводных средах. Титрантом служит раствор хлорной кислоты, а индикатором раствор кристаллического фиолетового.

HClO₄ + CH₃COOH ® ClO₄⁻ + CH₃COOH₂⁺

CH₃COOH₂⁺ + CH₃COO⁻ ® 2CH₃COOH

Параллельно проводят контрольный опыт.

f=1. Расчетная формула прямого титрования с учетом контрольного опыта.

 

В ряде случаев количественное определение натриевых, калиевых солей органических кислот (натрия бензоат, салицилат и другие) проводят ацидометрически в присутствии органического растворителя (диэтиловый эфир, хлороформ) для извлечения образующейся при титровании органической кислоты, чтобы избежать ее влияния на индикатор. В качестве индикатора используют смешанный индикатор: метиловый оранжевый (основной индикатор) и метиленовый синий (фоновый индикатор). Титрование ведут при энергичном перемешивании для извлечения органической кислоты.

f=1. Расчетная формула прямого титрования с учетом контрольного опыта.

 

Глава 2. Методы исследования соединений основного  характера и 

их  солей

 

В медицинской практике применяют примерно 40-50% лекарственных  веществ основного характера, существующих в виде солей неорганических и  органических кислот: хлоро-, бромо-, иодоводородной, серной, азотной, уксусной, салициловой, бензойной и реже в виде оснований.

      Примером лекарственных веществ, содержащих вторичную аминогруппу, являются эфедрина гидрохлорид, адреналина гидротартрат; третичную – новокаин, ксикаин, тримекаин, аминазин; вторичный гетероатом азота – дибазол, теофилин и другие; третичный – кодеин, морфина гидрохлорид, промедол, атропина сульфат, хинозол, папаверина гидрохлорид и другие.

Наличие неподеленной пары электронов на атоме азота обусловливает способность веществ к присоединению ионов водорода, к реакциям соле- и комплексообразования.

Сила органических азотистых оснований  зависит от того, насколько удалена  неподелённая пара электронов от ядра азота: чем она ближе расположена к ядру, тем более сильными основными свойствами обладает соединение и наоборот. Удаленность же этой пары электронов зависит от вида гибридизации атома азота (sp³, sp², sp) и характера связи остатка молекулы с атомом азота. Так, например, амино- и иминогруппы, связанные с алкильными радикалами, обладают сильноосновными свойствами, в то же время как эти же группы, связанные с арильными радикалами, являются слабоосновными. Если же эти группы связаны непосредственно с оксогруппой, то вещества проявляют нейтральный характер. К соединениям подобного типа относятся амиды кислот и анилиды. Соединения, содержащие вторичную аминогруппу по соседству с оксогруппой, реагируют как кислоты (барбитураты, сульфаниламиды).

 

Методы  идентификации соединений основного  характера и их солей

 

Вещества основного  характера и их соли, в том числе  и алкалоиды, образуют простые или  комплексные нерастворимые в  воде соли с некоторыми кислотами, солями тяжелых металлов, комплексными иодидами и другими веществами, носящими название «общеосадительных» реактивов на алкалоиды, так как впервые эти реактивы были использованы для анализа этой группы природных веществ с высокой биологической и токсикологической активностью. В настоящее время более правильным наименованием этой группы реактивов является – «общеосадительные» реактивы на вещества основного характера и их соли.

Кроме того, соединения основного характера и их соли, как органические вещества, взаимодействуют с так называемыми «цветными» реактивами на алкалоиды. Это взаимодействие  основано на реакциях окисления, дегидратации, конденсации, нитрования органических соединений. Поэтому название «цветные» реактивы на алкалоиды следует так же изменить на «цветные» реактивы на органические вещества.

Реактивы, осаждающие вещества основного характера можно разделить  на две группы:

1. Образующие простые соли, например, пикриновая кислота и другие.

 

2. Образующие комплексные соли. Из них наиболее часто применяются:

 

1. Реактив Драгендорфа – раствор иодида висмута в иодиде калия:

осадок оранжевого цвета

 

2. Реактив Бушарда (Вагнера, Люголя) – раствор иода в иодиде калия в различных соотношениях.

осадок бурого  цвета

 

К группе «цветных» реактивов  относятся концентрированная серная кислота, концентрированная азотная  кислота, смесь концентрированной  серной и азотной кислот – реактив  Эрдмана, концентрированная серная кислота и формальдегид – реактив Марки и другие.

В основе взаимодействия «цветных» реактивов с органическими соединениями лежат такие химические процессы, как окисление (серной и азотной кислотами), конденсация (с серной кислотой, с раствором формальдегида), дегидратация (в присутствии концентрированной серной кислоты), нитрование (азотной кислотой) и их комбинации.

«Цветные» реактивы дают положительные реакции исходя из механизма со многими органическими веществами, относящимися и не относящимися к соединениям основного характера, например, концентрированная серная кислота – реактив на вещества стероидной структуры, простые эфиры; реактив Марки используют для подтверждения подлинности веществ ароматического характера.