Методичка: Анализ органических лекарственных веществ по функциональным группам

Методика. На предметное стекло или керамическую пластинку помещают каплю раствора препарата (1:100) хинина гидрохлорида, папаверина гидрохлорида, кофеина, кофеина-бензоата натрия, теобромина, темисала, теофиллина, эуфиллина, эфедрина гидрохлорида, тиамина, аминазина, платифиллина и добавляют 1-2 капли одного из общеалкалоидных осадительных реактивов (Люголя, Драгендорфа, Майера, пикриновой кислоты, танина, кремневольфрамовой кислоты и фосфорномолибденовой кислоты).

Результаты реакций оформите в виде таблицы:

Количественный анализ

1. Метод кислотно-основного титрования в среде протогенного растворителя (ледяной уксусной кислоты, уксусного ангидрида).

Метод основан на свойстве протогенного растворителя протонировать органическое основание, усиливая его основные свойства, и на свойстве отнимать протон у молекулы титранта. Титрант - 0,1 н. раствор хлорной кислоты в безводной уксусной кислоте, индикатор - кристаллический фиолетовый.

Титрование в среде ледяной уксусной кислоты

При титровании раствора слабого основания в безводной уксусной кислоте раствором хлорной кислоты ацетат-ионы, обусловливающие в безводной уксусной кислоте щелочность раствора, нейтрализуются ионами ацетония, обусловливающими в том же растворителе кислотность раствора:

Суммарная запись:

Соли галогеноводородных кислот определяют в присутствии ацетата ртути (II) для связывания галогеноводородных кислот, которые легко ионизируются и вновь вступают в реакцию солеобразования, что приводит к заниженным результатам. Ацетат ртути (II) связывает гидрогалогениды в малодиссоциирующие или нерастворимые соединения.

Соли слабых оснований (нитраты, сульфаты, фосфаты, бензоаты) также титруют в безводной уксусной кислоте раствором хлорной кислоты, поскольку нитрат-, сульфат-, дигидрофосфат-, бензоат-ионы ведут себя как основания по отношению к иону ацетония и могут принимать протоны.

Титрование в среде уксусного ангидрида

При титровании гидрогалогенидов не требуется прибавления ацетата ртути (II).

В среде ангидрида очень слабые основания с рК более 12 (кофеин, теобромин, никотинамид) значительно увеличивают свою силу. Азотсодержащие слабые основания протонируются растворителем, в то время как уксусный ангидрид превращается в анион, который взаимодействует с ионом ацетония.

Суммарная запись:

2. Обратная иодометрия

Метод основан на реакции образования трудно растворимых полийодидов по третичному атому азота. Осадок полийодида отфильтровывают, а в растворе оттитровывают избыток йода натрия тиосульфатом по индикатору крахмал. Эквивалент в методе зависит от количества молекул йода в составе полийодида (n).

3. Метод Кьельдаля

Метод элементного анализа по азоту. Используется для определения всех препаратов, имеющих в своей структуре азот (не только третичный). Метод основан на минерализации азотсодержащего органического лекарственного вещества концентрированной серной кислотой при нагревании в колбе Кьельдаля. Образующийся гидросульфат аммония разлагают щелочью, и выделившийся аммиак отгоняют в приемник с борной кислотой.

Борная кислота с водой образует тетрагидроксиборат, который и взаимодействует с аммиаком.

Собранный отгон, содержащий весь образовавшийся аммиак в виде тетрагидроксибората аммония, титруют 0,1 н. раствором хлороводородной кислоты.

n - число атомов азота в молекуле вещества

Азометиновая группа

Качественный анализ

Для подтверждения подлинности веществ, содержащих азометиновую группу, применяют реакции гидролитического расщепления с последующей идентификацией продуктов гидролиза.

Продукт гидролиза доказывают реакцией диазотирования с последующим азосочетанием.

Методика

1. 0,05 г препарата (феназепам, нитразепам, нозепам) нагревают до кипения с 2 мл разведенной HCI и охлаждают. Полученный раствор дает характерную реакцию на первичные ароматические амины (см. определение первичной ароматической аминогруппы, п. 1).

2. 0,05 г фтивазида кипятят с 2 мл разведенной НСl: появляется запах ванилина.

Гуанидиновая группа

Качественный анализ

Разложение под действием щелочи

При нагревании с раствором гидроксида натрия гуанидиновая группа разлагается с выделением аммиака:

Реакция Сакагучи

При взаимодействии с фенолами в присутствии окислителей (гипобромит натрия, бромная вода, хлорная известь) образуется окрашенный нафтохинон:

Методика. К 5мл 5 % раствора стрептомицина сульфата прибавляют 2 мл свежеприготовленного 0,05 % раствора -нафтола в 10 % растворе гидроксида натрия и 5 капель бромной воды: появляется малиновое окрашивание.

Ароматическая нитрогруппа

Качественный анализ

Ароматические соединения в кислой среде восстанавливаются до соответствующих аминосоединений, при этом желтая окраска исчезает. Реакция протекает по следующей схеме:

В качестве восстановителя может применяться металлический цинк в среде хлороводородной кислоты. Образовавшийся амин затем диазотируют и сочетают с фенолами:

Методика. К 0,1 г левомицетина, нитроксолина прибавляют 5 мл 25 % раствора НСl и 0,3 г цинковой пыли, кипятят в течение 3-4 минут. После охлаждения фильтруют. К 2 мл фильтрата добавляют 2 мл 1 М раствора нитрита натрия, 1-2 капли полученной смеси прибавляют к 2 мл свежеприготовленного раствора -нафтола: образуется оранжево-красное окрашивание.

Реакция образования аци-солей

Ароматические соединения, содержащие в орто- или пара-положении группу с подвижным атомом водорода, при действии щелочей окрашиваются в желтый или оранжевый цвет вследствие образования солей аци-форм:

Аналогично ведут себя производные 5-нитрофурана (фурацилин, фуразолидон, фурадонин). Так, фурцилин под действием щелочи образует окрашенное соединение следующего строения:

Методика. Около 0,01 г препарата (фурацилина, нитроксолина, левомицетина) растворяют в воде или диметилформамиде, прибавляют 2-3 капли спиртового раствора щелочи (в случае левомицетина нагревают) и наблюдают возникновение или изменение окраски. Результаты сводят в таблицу (см. карбоксильная группа, п.2).

Количественный анализ

Нитритометрия

Проводится после восстановления нитрогруппы до аминогруппы (см. определение ароматической аминогруппы, количественный анализ).

Фотоэлектроколориметрия

Основан на реакции образования аци-соли. Метод основан на свойстве окрашенных соединений поглощать полихроматическое излучение в видимой области спектра.

Расчет количественного содержания ведут:

- по калибровочному графику;

- по стандартному раствору.

Ковалентно связанный галоген

Атомы галогенов в органических соединениях связаны с углеродом ковалентной связью, поэтому для их обнаружения вещество необходимо предварительно минерализовать, т. е. разрушить связь . Существует несколько фармакопейных методов минерализации (дегалогенирования), условия проведения реакции в которых зависят от прочности связи углерод-галоген: чем прочнее связь, тем жестче условия отщепления галогена. Прочность связи зависит от:

а) характера галогена. Чем больше радиус атома галогена (в периоде он увеличивается от фтора к йоду), тем менее прочно он связан с углеродом, тем в более мягких условиях проводят дегалогенирование.

б) структуры органического соединения. Из-за наличия положительного мезамерного эффекта (М+) галоген сильнее удерживается у углерода в ароматических соединениях, чем в алифатических.

Качественный анализ

Проба Бельштейна

Медная проволока с препаратом, содержащим ковалентно связанный галоген, внесенная в пламя спиртовки, окрашивает его в зеленый цвет в результате образования летучих галогенидов меди.

Проба Бельштейна является косвенным методом доказательства галогена, так как не позволяет определить его природу.

Ковалентно связанный йод

Пиролиз, т. е. разложение йодсодержащего препарата при нагревании в сухой пробирке с доступом кислорода воздуха, при этом выделяются фиолетовые пары йода.

Минерализация концентрированной серной кислотой при нагревании; также выделяются фиолетовые пары йода.

Методика

1. При нагревании 0,1 г йодоформа, трийодтирозина в сухой пробирке выделяются фиолетовые пары йода.

2. При нагревании 0,1 г йопагноста, триомбрина с 1 мл концентрированной серной кислоты: выделяются фиолетовые пары йода.

Переведение галогенов в ионогенное состояние

3.1. Методы минерализации (дегалогенирования) - отщепления органически связанного йода, брома, хлора

3.1.1 Дегалогенирование лекарственного вещества при нагревании с водно-спиртовым раствором нитрата серебра. Образуется осадок:

AgCl - белый творожистый, растворимый в растворе аммиака;

AgBr - светло-желтый творожистый, трудно растворимый в растворе аммиака;

Agl - желтый, нерастворимый в аммиаке.

3.1.2. Дегалогенирование при действии щелочи. Галогенсодержащие препараты нагревают с раствором гидроксида натрия:

Восстановительная минерализация. На галогенсодержащий препарат действуют цинком в кислой или щелочной среде, при этом выделяется атомарный водород, который и расходуется на восстановительное дегалогенирование.

Отщепление ковалентно связанного хлора: спекание со смесью для спекания

В качестве смеси для спекания ГФ X рекомендует смесь безводного карбоната натрия и оксида кальция или смесь нитратов и карбонатов. После прокаливания содержимое тигля растворяют в горячей воде, фильтруют и в фильтрате определяют хлорид-ион.

Отщепление ковалентно связянного фтора: сплавление с металлическим натрием

Препарат сплавляют с металлическим натрием, к плаву прибавляют воду, фильтруют и в фильтрате определяют фторид-ион.

После дегалогенирования галоген открывают соответствующей реакцией:

- осаждения:

- окисления-восстановления:

Вг2 окрашивает хлороформ в желто-бурый цвет.

I2 окрашивает хлороформ в розово-фиолетовый цвет.

- комплексообразования:

- реакцией с цирконийализариновым красным (I) в присутствии уксусной кислоты (на F-):

Методика. 0,2 г бромизовала кипятят с 5 мл раствора гидроксида натрия в течение 3 минут, охлаждают и фильтруют. К фильтрату прибавляют разведенную хлороводородную кислоту до кислой реакции среды, 1 мл раствора хлорамина, 1 мл хлороформа и взбалтывают. Хлороформный слой окрашивается в желто-бурый цвет.

Количественный анализ

Методы аргентометрии после предварительного отщепления ковалентно связанного галогена (методика 3.1)

Варианты:

- метод Фаянса: прямое титрование, уксуснокислая среда, индикаторы - бромфеноловый синий, эозинат натрия;

- метод Фольгарда (йодоформ, фторотан) - обратное титрование, азотнокислая среда, индикатор - железоаммониевые квасцы:

- модифицированный метод Фольгарда (бромкамфора). К препарату после дегалогенирования прибавляют железоаммониевые квасцы, 0,1 мл титрованного раствора тиоцианата аммония и титруют раствором нитрата серебра до исчезновения красноватого окрашивания:

NH4Fe(SO4)+3 NH4SCN -

Унифицированный йодометрический метод для йодсодержащих органических соединений

Метод основан на окислительной минерализации органического йодсодержащего вещества пермангантом калия и концентрированной серной кислотой до йодата, который определяют йодометрически после удаления избытка окислителя. Избыток перманганата калия восстанавливают нитритом натрия, избыток последнего - мочевиной, так как перманганат калия и нитрит натрия являются окислителями по отношению к йодиду.

где n - количество атомов йода в органическом соединении.

Если в качестве окислителя используют пергидроль и концентрированную серную кислоту, то образующийся йодид-ион окисляют перманганатом и далее поступают аналогично методике, описанной выше.

Метод сжигания в колбе с кислородом

Применяется для количественного анализа лекарственных веществ, содержащих органически связанный галоген, серу, фосфор. Сущность метода состоит в разрушении органических веществ путем их сжигания в атмосфере кислорода, растворении образующихся продуктов сгорания в поглощающей жидкости и последующем определении элементов, находящихся в растворе в виде ионов, титриметрическим или фотоэлектроколориметрическим методом.

Сжигание навески анализируемого вещества проводят в колбе Шенигера, в которой укрепляют в платиновой спирали или корзиночке анализируемое вещество, завернутое в обеззоленный фильтр (рис. Колба Шенигера). Опыт показывает, что лучше всего сжигание происходит в держателе в виде спирали, так как в этом случае обеспечивается свободный доступ кислорода к навеске и ее равномерное горение. В месте горения под действием катализатора развивается температура 1200-1300 °С, и процесс длится менее минуты. После сгорания пробы колбу встряхивают и оставляют на 30 минут при периодическом перемешивании до полного перехода продуктов сгорания в поглотительный раствор (то есть до полного исчезновения тумана в колбе). Затем определяют соответствующий галоген или другой ион в поглотительном растворе.