Функциональный анализ органических лекарственных веществ

24

 

Количественное определение

1.  Косвенная алкалиметрия.  Вариант нейтрализации. Способ заместительного титрования. Метод основа на реакции взаимодействия определяемого соединения с серебра нитратом и выделением эквивалентного количества азотной кислоты. Титрант – раствор натрия гидроксида, индикатор – феноловый красный. В случае анализа теобромина Э=М.

HNO3 +  NaOH  →  NaNO3 +  H2O

 

2.  Фотоколориметрия (ФЭК) на основе реакций комплексообразования с растворами солей тяжелых металлов и реакций с красителями (эозин, тимоловый синий, тропеолин 00). Продукты реакций экстрагируют органическим растворителем и измеряют оптическую плотность полученного раствора (экстракционная фотометрия).

 

Третичный атом азота:      R3—N                                     

                                                                                                              

Эта функциональная группа входит в структуру третичных аминов. Её можно рассматривать как производное аммиака, у которого три атома водорода замещены на углеводородные радикалы.  Обладая слабыми основными свойствами третичные амины образуют соли с сильными минеральными кислотами R3N . HCl. Третичный атом азота может быть представлен и в виде гетероатома азота, входящего в состав гетероцикла лекарственного соединения. Примерами лекарственных веществ, содержащих третичный атом азота, являются новокаин, ксикаин, тримекаин, аминазин. Третичный атом азота в гетероцикле содержат кодеин, морфина гидрохлорид, промедол, атропина гидрохлорид, хинозол, папаверин.

Идентификация

25

1.  Реакции с общеалкалоидными осадителными реактивами.  Третичный атом азота придает соединениям слабовыраженные основные свойства.   Поэтому  они  при взаимодействии с кислотами, солями тяжелых металлов и комплексными йодидами образуют окрашенные осадки. Общеалкалоидные реактивы при этом делят на две группы:

- образующие простые соли (хлорная, пикриновая  и марганцевая кислоты, танин);

R3N . HCl + KMnO4 → R3N . HMnO4↓ + KCl

                                                                                                   фиолетовые кристаллы

- реактивы, дающие комплексные  соли (реактивы Люголя, Драгендорфа, Майера).

R3N . HCl + nI2 + KI → R3N . nI2 . HI↓ + KCl

                                                                                    бурый

R3N . HCl + KBiI4 → R3N . HBiI4↓ + KCl

                                                                                                    оранжевый или красный

R3N . HCl + K2HgI4 → R3N . H2HgI4↓ + KCl

                                                                                                    белый или желтоватый

Специфичность реакций можно повысить, если определить температуру плавления пикратов лекарственных соединений или рассмотреть форму кристаллов перманганата кокаина, перйодида морфина.

2.   Реакция выделения оснований (для солей). Третичные амины образуют легко гидролизующиеся соли слабого основания и сильной кислоты. Эти соли при действии щелочей образуют азотистые основания чаще в виде осадков (определяют температуру плавления) или маслянистой жидкости (новокаин). Исключение составляет эфедрин – его основание представляет собой жидкость.

R3N . HCl + NaOH → R3N↓ + NaCl + H2O

 

Количественное определение

1.  Кислотно-основное титрование в неводных средах. Метод основан на солеобразовании слабого основания с титрантом в среде протогенного растворителя, усиливающего основные свойства анализируемого вещества. Титрант – раствор хлорной кислоты, среда - безводная уксусная кислота, индикатор – кристаллический фиолетовый.

Навеску анализируемого вещества растворяют в безводной уксусной кислоте:

R3N + CH3COOH → R3N+− H + CH3COO-

При приготовлении титранта образуются перхлорат-ион и ион ацетония:

HClO4 +  CH3COOH → ClO4- + CH3COOH2+

При титровании:                CH3COO- + CH3COOH2+ → 2 CH3COOH,     а

R3N+− H  +  ClO4-  →   [ R3N+− H ] ClO4-                                                             Э=М

26

Соли галогенводородных кислот аминов определяют в присутствии уксусного ангидрида или ацетата ртути (II) для связывании галогенид-ионов в труднодиссоциируемое соединение, в связи с тем, что галогенид-ионы который могут выделяться при титровании могут вступать вновь в реакцию солеобразования с анализируемым соединением и ионизировать даже в неводной среде.

2 R3N . HCl  + 2  HClO4 + Hg(CH3COO)2 → 2 [ R3N+− H ] ClO4- + Hg Cl2↓ + 2 CH3COOH

2.  Алкалиметрия в смешанной среде (для солей).  Метод вытеснения. Основан на вытеснении слабого основания из его соли. Титрант – раствор натрия гидроксида,  индикатор - фенолфталеин. Титруют в присутствии органического растворителя, который добавляют для извлечения выделяющегося основания.

             R3N .  HCl + NaOH + спиртохлороформная смесь (1:2) → R3N↓ + NaCl + H2O           Э=М

3.  Йодометрия. Вариант комплексообразования, способ обратного титрования. Метод основан на образовании перйодидов аминов с раствором йода в кислой среде.

R3N . HCl + nI2 + KI → R3N . nI2 . HI↓ + KCl

                                                    I2  + 2 Na2S2O3 → Na2S4O6 + 2 NaI                                         Э=М/2n,

где n – количество молекул йода, которое идет на реакцию комплексообразования. Этим методом определяют кофеин в составе кофеин-бензоата натрия.

 

Амидная группа:      R—C—NH—R1

                                                                           || 

                                                                                   O

Амидная группа включает остаток кислоты и амина (ароматического или алифатического).

Ее содержат производные салициловой кислоты, п-аминофенола, ксикаин, тримекаин, производные никотиновой кислоты, новокаинамид, левомицетин, антибиотики-β-лактамиды.

 

Идентификация

1. Гидролитическое разложение (гидролиз) в присутствии кислоты и щелочи. Кислоту и амин, образующиеся при гидролизе, идентифицируют известными реакциями.

Например, гидролиз парацетомола при нагревании в присутствии кислоты:

п-аминофенол открывают по образованию индамина фиолетового цвета – аналога индофенола.

27

       Если образовавшийся амин летуч, то его определяют по запаху или по посинению красной лакмусовой бумаги. Например, гидролиз салициламида при нагревении в присутствии щелочи:

                                            O

                                            ║

                                           С—NH2                                                       COONa

OH          +  NaOH  →               OH       +  NH3 ↑

 

2. Гидроксамовая реакция основана на взаимодействии амидов с гидроксиламином в щелочной среде с образованием гидроксамовых кислот. Гидроксамовые кислоты с ионами железа и меди в кислой среде образуют окрашенные комплексные соли - гидроксаматы. См. сложно-эфирную группу.

 

Количественное определение

1.  Метод Кьельдаля. Этот метод подробно описан в ОФС ГФ. Основан на минерализации амидов концентрированной серной кислотой. Образующийся сульфат аммония разлагают щелочью до аммиака, который перегоняют с водяным паром и улавливают борной кислотой.

R—C—NH—R1 + H2SO4к. + CuSO4 + K2SO4 → (NH4)2SO4 + CO2↑+ H2O

                   ||                                         катализаторы

                              O

(NH4)2SO4  + 2 NaOH  → NH3↑ +  Na2SO4 + 2 H2O

                       →  NH4BO2 + H2O

                                                   NH3 + H3BO3 —|

                 →  (NH4)2B2O7

Полученные аммонийные соли борной кислоты оттитровывают хлористоводородной кислотой:                                  

                                                                       NH4BO2       + HCl       

                                                                       (NH4)2B2O7 + HCl    } → H3BO3 + NH4Cl                   Э=М

2.  Видоизмененный метод Кьельдаля.  Это метод, основанный на гидролитическом разложении амидов в присутствии натрия гидроксида и дальнейшем определение образовавшегося аммиака по методу Къельдаля.

3. Фотоколориметрия (ФЭК) и спектрофотометория (СПФ) на основе гидроксамовой реакции.

 

Лактамная группа: R—CH—(CH2)n—C=O

                                       |____ NH ____|

 

 Образуется из аминокислот и является внутримолекулярным (циклическим) амидом. Её содержат пенициллины и цефалоспорины.

 

Идентификация

28

Лактамы более реакционноспособны, чем амиды, поэтому реакции гидролиза и гидроксамовая протекают легче и даже при комнатной температуре.

1.  Гидроксамовая реакция является фармакопейной для антибиотиков бета-лактамной группы - гидроксамовую кислоту доказывают по образованию гидроксамата меди или железа.

2.   Гидролитическое разложение для идентификации лактамной группы не применяется, но находит применение в количественном анализе.

 

Количественное определение

1. Алкалиметрия. Вариант гидролиза, способ обратного титрования. Метод основан на гидролитическом разложении лактамов в присутствии избытка титрованного раствора щелочи, который далее оттитровывают кислотой. Индикатор – фенолфталеин.

                                                          NaOH + HCl → NaCl + H2O                                                  Э=М

2. Фотоколориметрия (ФЭК) и спектрофотометория (СПФ) на основе гидроксамовой реакции.

 

Имидная группа:   —С—NH—C—

                                    ||               ||

                                             O              O

 

Входит в структуру барбитуратов, производных урацила, ксантина, 5-нитрофурана. 

29

Идентификация

Имидная группа обуславливает слабые кислотные свойства лекарственных веществ, т.к. электронная плотность с атома азота смещена к атомам кислорода карбонильных групп, вследствие чего атом водорода приобретает подвижность. Для этих соединений также характерна имидо-имидольная таутомерия:

 

Идентификация

В анализе используются реакции, в основе которых лежат кислотные свойства препаратов.

1.   Реакции с ионами тяжелых металлов (меди, кобальта, серебра), в результате которых образуются трудно растворимые комплексные соли. При выполнении реакции кислотные формы предварительно растворяют в растворе щелочи или натрия карбоната, избегая избытка, а затем прибавляют раствор соответствующего реактива, а солевые формы растворяют в воде. Реакцию проводят в нейтральной среде и в присутствии кальция хлорида, чтобы избежать образования осадков гидроксидов металлов. Все барбитураты образуют с хлоридом кобальта комплексы сине-фиолетового цвета.

а)   Различная окраска медных солей позволяет дифференцировать барбитураты по окраске осадка. Например, барбитал образует с сульфатом меди синее окрашивание, затем осадок красно-сиреневого цвета, фенобарбитал - осадок бледно-сиреневого цвета, не изменяющийся при стоянии, бензонал - серо-голубой осадок и т.д.

б)   С солями серебра в присутствии натрия карбоната  барбитураты образуют осадок белого цвета. Реакция проходит в две стадии: образование монозамещенной серебряной соли, растворимой в избытке натрия карбоната  и  нерастворимой двузамещенной соли при добавлении избытка реактива:

30

2.   Реакция вытеснения кислотной формы. Основана на вытеснении слабой органической кислоты из ее соли. Используется в фармакопейном анализе для идентификации натриевых солей барбитуратов. Образующиеся в виде осадка органические кислоты отделяют, высушивают и определяют температуру плавления.

3. При сплавлении с едкими щелочами препараты разрушаются с выделением аммиака:

 

Количественное определение

1.  Кислотно-основное титрование в неводных средах. Метод основан на слабовыраженных кислотных свойствах, обусловленных наличием имидной группы. Среда – протофильный растворитель ДМФ, титрант – метилат натрия, индикатор – тимоловый синий.