Контрольная работа по "Химии"

1. Какие вещества экстрагируются органическим растворителем из кислого раствора и почему? Общие свойства этих веществ.

 

Веществ, экстрагируемые органическим растворителем из кислого раствора это вещества кислотного, нейтрального и частично слабоосновного характера.

К веществам кислотного характера относятся:

• органические кислоты: бензойная, салициловая,  ацетилсалициловая, пикриновая
• Барбитураты: барбитал, фенобарбитал, барбамил, этаминал – Na, бутобарбитал, гексенал, бензонал, циклобарбитал и др.

Вещества нейтрального характера:

• Небарбитуровые снотворные : ноксирон, тетридин
• Сердечные гликозиды
• Многоатомные фенолы: гидрохинон, пирогаллол
• Полинитропроизводные: м-динитробензол, динитротолуолы, тринитротолуол
• Производные анилина и п-аминофенола: фенацетин, п-фенилендиамин

Вещества со слабовыраженными основными свойствами могут частично переспределяться из подгруппы веществ экстрагируемых из кислого раствора в подгруппу вещест экстрагируемых из щелочных растворов. К ним относятся производные пурина: кофеин, теобромин, теофиллин; опийные алкалоиды: папаверин, наркотин; производные индола: бруцин, стрихнин;  стероидоподобный алкалоид – вератрин; некоторые синтетические лекарственные средства: антипирин, амидопирин,, промедол; производные фенотиазина – аминазин и др.

Изолирование «нелетучих» ядов из биологического материала основано на различной растворимости их ионизированной и молекулярной форм в воде и органических растворителях т на коэффициенте распределения молекулярной формы между водной и органической фазами.

На стадии экстракции органическим растворителем необходимо перевести вещества в неионизированную форму, которая хорошо экстрагируется из водной фазы органическим растворителем.

Необходимое для это значение pH можно рассчитать по формуле:

pH = pKa -2 (3)

Для веществ кислотного характера на этой стадии необходимо создание кислой среды.

Недиссоциированные молекулы органических кислот в водных растворах являются электронейтральными и слабо гидратируются молекулами воды. При контакте водных растворов с органическими растворителями электронейтральные молекулы кислоты легко сольватируются, и поэтому переходят в слой органического растворителя. Ионы, образующиеся в водных растворах при диссоциации слабых кислот, имеют соответствующие заряды, и поэтому легко гидратируются диполями воды. Связь молекул воды с ионами кислоты относительно прочная. Поэтому такие ионы слабо сольватируются молекулами органических растворителей и не экстрагируются органическими растворителями из водных растворов. Изменение концентрации водородных ионов в водной фазе приводит к относительному увеличению или уменьшению количества недиссоциированных молекул, а следовательно, и к изменению экстрагируемости кислоты. С повышением рН (т. е. с уменьшением концентрации водородных ионов в водном растворе) увеличивается диссоциация кислоты в растворе, что приводит к уменьшению ее недиссоциированных молекул. В результате этого понижается экстрагируемость слабой кислоты органическими растворителями из таких растворов. При повышении концентрации водородных ионов (т. е. с понижением рН) в водном растворе увеличивается число молекул недиссоциированной кислоты, а следовательно, возрастает ее экстрагируемость органическими растворителями. При значительном повышении концентрации водородных ионов в водном растворе слабую кислоту практически полностью можно перевести в недиссоциированное состояние и этим повысить ее экстрагируемость. 
Экстракция амфотерных соединений. Эти соединения в зависимости от рН среды диссоциируют как основания (в кислой среде) и как кислоты (в щелочной среде). Экстракция амфотерных соединений зависит от рН среды, так как при изменении рН изменяется количество ионов и недиссоциированных молекул амфотерных соединений. Амфотерные соединения, находящиеся в молекулярном состоянии, экстрагируются органическими растворителями. Ионы амфотерных соединений хорошо гидратируются молекулами воды и почти не экстрагируются органическими растворителями. Наибольшие количества амфотерных соединений экстрагируются при рН, соответствующем изоэлектрической точке этих веществ. Это объясняется тем, что в изоэлектрической точке молекулы амфотерных соединений не имеют электрического заряда.

При действии кислот на органические основания образуются их соли, которые в водных растворах диссоциируют на ионы. Ионы, образующиеся при диссоциации солей органических оснований, хорошо гидратируются молекулами воды и слабо сольватируются молекулами органических растворителей. Поэтому соли органических оснований (за небольшим исключением) не экстрагируются органическими растворителями. 
Наиболее подходящим  экстрагентом для веществ кислотного характера является эфир.

 

2. Идентификация лекарственных веществ по функциональным группам. Какие функциональные группы лежат в основе доказательства морфина, кодеина, атропина, изолируемых полярными растворителями, реакциями: Витали-Морена, азокрасителя, полиметинового красителя, гидроксамовой пробы и других? Химизм.

 

Химический анализ органических веществ основан на наличии функциональных групп. Функциональная группа – это связанные с углеводородным радикалом отдельные атомы или группы атомов, которые определяют химические свойства молекул и могут быть использованы для идентификации (установления подлинности) и количественного определения лекарственных средств.

Наличие нескольких функциональных групп оказывает влияние на эффекты некоторых общих реакций и на свойства продуктов, образующихся в результате их протекания.

Алкалоиды группы изохинолина (и лекарственные вещества, созданные на их основе) относятся, главным образом, к производным бензилизохинолина, морфинана и апорфина. Морфинан и апорфин относятся к группе фенантренизохинолина:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Производные фенантренизохинолина

Производные морфинана

Morphini hydrochloridum. Морфина гидрохлорид.

 

 

Codeinum. Кодеин.

 

 

 

 

 

ПРОИЗВОДНЫЕ ТРОПАНА

К данной группе лекарственных веществ относятся алкалоиды и их синтетические аналоги в основе которых лежит структура тропана − 8-метил-8-азабицикло-[3,2,1]октана.

Тропан − бициклическая конденсированная система, образованная пирролидином и пиперидином:

 

 

 

 

Алкалоиды группы тропана разделяют на две подгруппы: 1) произодные аминоспирта тропина (атропин, гиосциамин, скополамин) и 2) производные оксиаминокислоты экгонина (кокаин)

Atropini sulfas. Атропина сульфат.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Все эти вещества относятся к соединениям основного характера содержащие третичный атом азота. Наличие неподеленной пары электронов на атоме азота обусловливает способность веществ к присоединению ионов водорода, к реакциям соле- и комплексообразования.

 

1. Реакции на органические основания, содержащие третичный атом азота.

Реакции с общеосадительными цветными реактивами:

Образующие простые соли, например, пикриновая кислота и другие.

 

 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

Реакции с цветными реактивами.

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.

Морфин и кодеин с реактивом Марки дают положительную реакцию, аторопин – отрицательную.

Реакция с реактивом Фреде: кодеин дает зеленовато-синее окрашивание, морфин – розово-фиолетовое.

 

Производные морфинана (морфин, кодеин) содержат фенольный гидроксил (центр кислотности)

Реакции характерные для морфина.

Образуются растворимые комплексные соединения, окрашенные в фиолетовый цвет.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для фенольных соединений характерны реакции азосочетания:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

образуются соединения оранжево-красного цвета.

 

Реакции окисления (цветные реакции)

Морфин - с  реактивом Марки дает пурпурное окрашивание, переходящее в фиолетовое:

 

 

 

 

 

В результате взаимодействия препарата с реактивом Фреде появляется

фиолетовое окрашивание, переходящее в синее и (при стоянии) в зеленое.

При взаимодействии с реактивом Эрдмана (смесь концентрированных серной и азотной кислот) образуется  продукт красного цвета:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реакция Пеллагри:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С солью Рейнеке

 

 

 

 

 

Реакции характерные для кодеина

 

Реакция кодеина с реактивом Марки приводит к образованию сине-фиолетового окрашивания, усиливающегося при стоянии.

С концентрированной серной кислотой в присутствии железа (III)

хлорида, как катализатора получается продукт синего цвета, переходящий после добавления небольшого количества разведенной азотной кислоты в красный.

При реакции кодеина с концентрированной азотной кислотой возникает оранжевое окрашивание, переходящее в желтое.

С реактивом Фреде кодеин реагирует с образованием фиолетового окрашивания, а с реактивом Эрдмана − красного.

Кодеин не дает реакций с хлоридом железа (III), с НIO 3, с гексацианоферратом (III) калия и хлоридом железа (III), которые дает морфин.

Кодеин и атропин содержат сложноэфирную группу. Как сложные эфиры, указанные препараты вступают в реакцию гидоксамовой пробы, гидролитического расщепления и переэтерификации.

Гидроксамовая проба основана на взаимодействии сложных эфиров с гидроксиламином в щелочной среде с образованием гидроксамовых кислот, которые с ионами Fe (III) и Cu (II) в кислой среде образуют окрашенные комплексные соли – гидроксаматы.

 

 

Кислотный гидролиз широко используется в анализе веществ, содержащих сложноэфирную группу.

 

 

Образовавшиеся продукты гидролиза идентифицируют с помощью соответствующих реакций, доказывающих наличие кислоты и (или) спирта (фенола) химическими, физическими (температура плавления) методами или органолептически (по запаху).

 

Обнаружение атропина

Реакции с реактивами группового осаждения алкалоидов.

С пикриновой кислотой

 

 

Реакция с солью Рейнеке

 

 

Атропин с 0,5 %-м раствором пикриновой кислоты дает светло-желтый кристаллический осадок в виде пластинок или сростков из них.

Реакция Витали — Морена. Эта реакция основана на том, что при нагревании атропина с азотной кислотой он разлагается на тропин и троповую кислоту. При действии азотной кислоты на троповую кислоту образуется тринитропроизводное этой кислоты, имеющее желтую окраску. При действии щелочи на тринитропроизводное троповой кислоты появляется фиолетовая окраска.

 

 

 

3. Составить примерный план анализа при подозрении на отравление производными барбитуровой кислоты (фенобарбитал, барбитал, этаминал).

 

 

Фенобарбитал (люминал) -5-фенил-5-этилбар-битуровая кислота — белый кристаллический порошок слабогорького вкуса, растворяется в этиловом спирте (1 : 15), хлороформе (1 : 50), в растворах щелочей, слабо растворяется в воде (1 : 1000). Фенобарбитал экстрагируется органическими растворителями из кислых водных растворов. 

 

Этаминал-натрий (нембутал, пентобарбитал-натрий, пентал) — 5-этил-5-(2-амил)-барбитурат натрия — представляет собой белый порошок, растворимый в воде и этиловом спирте, практически не растворимый в диэтиловом эфире. Этаминал экстрагируется органическими растворителями из кислых водных растворов.

 
 

 

Барбитал (веронал)-5,5-диэтилбарбитуровая кислота—представляет собой белый кристаллический порошок. В качестве фармацевтического препарата применяется натриевая соль барбитала, которая называется мединал. Барбитал растворяется в этиловом спирте (1 : 15), диэтиловом эфире (1 : 40), хлороформе (1 : 75), воде (1 : 160). Он также растворяется в растворах щелочей и карбонатов щелочных металлов. Мединал растворяется в воде (1:5), слабо растворяется в этиловом спирте (1 :600), практически не растворяется в диэтиловом эфире и хлороформе. 
 

 

 

Изолирование:  

Выбор метода изолирования определяется характером объекта исследования и поставленными перед химиком задачами.

Для целей клинического исследования в случае острых отравлений, а также в судебно-химической лаборатории, когда объектами исследования являются промывные воды желудка, диализат, небольшое количество крови и мочи, извлечение барбитуратов проводится непосредственно экстракцией органическим растворителем. В качестве экстрагентов используются эфир, хлороформ, дихлорэтан и др. 

1.2  При исследовании трупного материала (внутренних органов)

а) при общем (ненаправленном) судебно-химическом анализе изолирование барбитуратов проводится подкисленным спиртом и подкисленной водой. Последующая экстракция их из кислого водного раствора осуществляется органическим растворителем, чаще эфиром или хлороформом. Максимальные количества барбитуратов извлекаются в интервале рН 1-3, т.к. при данном значении рН барбитураты существуют в молекулярной форме, которая хорошо растворяется в органических растворителях и ограниченно в воде. Изолирование подкисленной водой и подкисленным спиртом обеспечивает выход барбитуратов порядка 25-30% (некоторые барбитураты изолируются этанолом на 50% - барбамил, этаминал-Na, фенобарбитал).

б) При специальном (частном, направленном) исследовании на производные барбитуровой кислоты проводят извлечение подщелочной водой по методу Валова. Выход барбитуратов> 50% при достаточной чистоте выделенных веществ. Существует ряд методов, основанных на изолировании барбитуратов органическими растворителями (ацетонитрилом, ацетоном, хлороформом, смесью спирта и хлороформа) с последующей очисткой выделенных веществ.

2. Очистка извлечения:

 Экстракционный  метод.

Основан на способности барбитуратов к имидо-имидольной таутомерии и на различной растворимости имидной и имидольной форм в воде и органических растворителях. Используя реэкстракцию барбитурата раствором гидроксида натрия из органической фазы, тем самым освобождаются от сопутствующих веществ, не растворимых в воде (натриевые соли хорошо растворимы в воде и извлекаются ею). Последующее выделение барбитурата из водной фазы проводят после подкисления водного раствора (рН 2) экстрагированием органическим растворителем. При этом барбитурат в молекулярной форме извлекается органическим растворителем, а в водной фазе остаются балластные вещества, не растворимые в органическом растворителе.