Методы исследований органических соединений, содержащих ковалентно-связанный атом

 

 

Содержание

Введение…………………………………………………………………..	4
Анализ по функциональным  группам………………………………….	5
1. Методы исследований  соединений, содержащих первичную  и вторичную ароматическую аминогруппу  и нитрогруппу……………......	6
1.1 Методы идентификации………………………………………………..	7
1.2 Методы количественного  определения…………………………….....	9
2. Методы исследований  соединений, содержащих фенольный  гидроксил…………………………………………………………………….	11
2.1 Методы идентификации………………………………………………...	12
2.2 Методы количественного  определения……………………………….	15
3. Методы исследований  соединений, содержащих альдегидную и кетонную группы …………………………………………………………...	16
3.1 Методы идентификации  альдегидов …………………………………	17
3.2 Методы количественного  определения альдегидов………………….	19
3.3 Методы количественного  определения кетонов……………………..	20
4. Методы исследований  соединений, содержащих спиртовой  гидроксил…………………………………………………………………….	21
4.1 Методы идентификации………………………………………………..	21
4.2 Методы количественного  определения………………………………..	22
5. Методы исследований  соединений, содержащих сложноэфирную  группу ……………………………………………………………………….	24
5.1 Методы идентификации………………………………………………...	24
5.2 Методы количественного  определения………………………………..	26
6. Методы исследований  органических соединений, содержащих  ковалентно-связанный атом ……………………………………………….	27
6.1 Способы переведения  ковалентно-связанного галогена в ионное состояние ……………………………………………………………………	27
6.2 Идентификация галогенид-ионов …………………………………….	30
6.3 Количественное определение  галогенидов …………………………...	32
7. Анализ циклодола ………………………………………………………	34
Заключение…………………………………………………………………	36
Список использованной литературы………………………………………	37

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Введение

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.

Знание свойств функциональных групп позволяет предсказать способы испытания качества любых органических веществ, так как реакции на их основе носят универсальный характер. Поскольку лекарственные вещества – это, как правило, соединения полифункциональной природы, то при испытании на подлинность обычно выполняются реакции на несколько функциональных групп. Это дает возможность надежно идентифицировать исследуемое вещество и в случае смесей (сложных лекарственных форм) избирательно обнаруживать одни вещества в присутствии других.

Количественное определение также, как правило, может быть выполнено несколькими методами, исходя из конкретной ситуации. В данной курсовой работе мы рассмотрим анализ лекарственных веществ по некоторым самым распространенным функциональным группам.

Целью данной курсовой работы является рассмотрение вопросов, связанных с анализом лекарственных веществ по функциональным группам.

В данной курсовой работе мы рассматриваем не все функциональные группы, так как их огромное число, а выбираем только те, которые наиболее значимы с точки зрения фармацевтической химии, и присутствуют в пособиях разных авторов как основные функциональные группы.

Задачи:

- рассмотреть анализ веществ  по функциональным группам (качественный  и количественный);

- провести анализ циклодола (подлинность и количественное определение), рассмотрев его с точки зрения функциональных групп.

Анализ по функциональным группам

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 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).[2,7]

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.[2,13,14]

 

 

 

1. Методы исследований  соединений, содержащих первичную  и вторичную ароматическую аминогруппу  и нитрогруппу

Первичная ароматическая аминогруппа – это группа –NH2, связанная с ароматическим радикалом:

Первичную ароматическую аминогруппу содержат производные п-аминобензойной кислоты (анестезин, новокаин и другие), сульфаниламиды (стрептоцид, сульфацил-натрий, норсульфазол и другие), производные п-аминосалициловой кислоты (натрия пара-аминосалицилат).

Ряд лекарственных веществ образуют соединения с первичной ароматической аминогруппой при гидролитическом разложении: производные п-аминофенола (парацетамол и другие), бензодиазепина (нозепам, феназепам и другие).[1,12]

Небольшое количество соединений содержат вторичную ароматическую аминогруппу (дикаин и другие). К этой же группе можно отнести соединения с ароматической нитрогруппой (левомицетин, нитроксолин и другие) после восстановления ее до первичной ароматической аминогруппы:

Соединения с первичной ароматической аминогруппой имеют определенные особенности строения, накладывающие отпечаток на химические свойства.

Электронная пара азота первичной аминогруппы находится в сопряжении с π-электронами ароматической системы, это приводит к перераспределению электронной плотности и активации бензольного кольца в орто- и пара-положениях. Смещение электронной плотности с атома азота приводит к снижению его основности; поэтому ароматические амины являются слабыми основаниями.[16]

На основе свойств первичной ароматической аминогруппы и связанного с ней ароматического радикала в анализе используют следующие реакции:

− реакции диазотирования с последующим азосочетанием (реакция образования азокрасителя);

− реакции галогенирования;

− реакции конденсации;

− реакции окисления.

 

1.1 Методы идентификации

Для идентификации соединений с первичной ароматической аминогруппой используется реакция образования азокрасителя. В основе реакции диазотирования лежит реакция взаимодействия ароматического амина с натрия нитритом в кислой среде. В результате образуются бесцветные или слабо-желтого цвета соли диазония.

Полученные диазосоединения реагируют со слабощелочными  растворами фенолов ( β-нафтол, резорцин и другие). При этом образуются азокрасители вишнево- или оранжево – красного цвета.[7,15,17]

Для идентификации соединений с первичной ароматической аминогруппой используется реакция образования оснований Шиффа. При взаимодействии в кислой среде с ароматическими альдегидами первичные ароматические амины образуют основания Шиффа. Полученные продукты имеют желтую, оранжевую или красную окраску в зависимости от природы используемых альдегидов.

Реакции галогенирования, в частности, бромирования бромной водой, основанные на реакции электрофильного замещения атомов водорода бензольного кольца на галоген, могут быть использованы для идентификации первичных ароматических аминов. В результате образуются аморфные осадки белого или желтого цвета и происходит обесцвечивание бромной воды.

Механизм реакции окисления может быть различным. Рассмотрим один из примеров идентификации парацетамола.[7,13]

 

1.2 Методы количественного определения

Метод нитритометрии

Нитритометрический метод количественного определения веществ с первичной ароматической аминогруппой основан на реакции диазотирования. Титрование проводят в кислой среде в присутствии калия бромида как катализатора, при пониженной температуре и медленном добавлении титранта – натрия нитрита.[1,2,7]

Охлаждение реакционной смеси позволяет избежать потерь азотистой кислоты и предотвратить разложение соли диазония.

Индикацию конечной точки титрования можно производить с помощью:

1) внутренних индикаторов (тропеолина 00 или его смеси с метиленовым синим, нейтральным красным);

2) внешнего индикатора  – иодкрахмальной бумаги;

3) потенциометрически.

Йодкрахмальная бумага – пористая беззольная фильтровальная бумага, пропитанная раствором крахмала с калия йодидом и высушенная в темном месте. Титрование ведут до тех пор, пока капля титруемого раствора, взятая через 1 минуту после прибавления титранта, не будет немедленно вызывать синее окрашивание на полоске йодкрахмальной бумаги [2,5,7].

2KI + 2 NaNO2+ 4 HCl = I2 + 2 NO+ 2KCl+ 2 NaCl+ 2 H2O

I2+ крахмал= синее окрашивание

Вторичные ароматические амины с нитритом натрия образуют нитрозосоединения [2,17]:

Условия титрования аналогичные.  Нитросоединения вступают в реакцию диазотирования после предварительного восстановления нитрогруппы в аминогруппу[3,4,6,7,9,10-13,15,16]..

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Методы исследований  соединений, содержащих фенольный  гидроксил 

Фенольный гидроксил Ar-OH – это гидроксил, связанный с ароматическим радикалом.

Фенольный гидроксил содержат лекарственные вещества группы фенолов (фенол, тимол, резорцин и другие); фенолокислот и их производных (кислота салициловая, фенилсалицилат, салициламид и другие); производные фенантренизохинолина (морфина и апоморфина гидрохлориды) и так далее.[3,8,17]

Химические свойства соединений, содержащих фенольный гидроксил, обусловлены, взаимодействием неподеленной электронной пары атома кислорода с π-электронами ароматического кольца.[7,16]

Это взаимодействие приводит к смещению электронной плотности с OH-группы на кольцо, нарушению в нем равномерности распределения электронов, созданию избыточного отрицательного заряда в o- и n- положениях. Атом водорода OH-группы ионизируется и придает фенолам слабые кислотные свойства.

Наибольшее значение имеют реакции электрофильного замещения водорода в o- и n- положениях ароматического кольца. Для фенолов так же характерны реакции азосочетания (образование азокрасителя), окисления, образования индофеноловых красителей, конденсации.[16]

 

 

 

 

 

2.1 Методы идентификации

Реакция комплексообразования с ионами железа (III) основана на способности фенольного гидроксила образовывать растворимые комплексные соединения, окрашенные чаще в синий (фенол) или фиолетовый (резорцин, кислота салициловая), реже в красный (п-аминосалицилат натрия) и другие цвета.[7,13]

 

Исключением является лишь тимол, который ввиду пространственных затруднений в молекуле не образует окрашенных продуктов с раствором хлорида железа (III).

Для идентификации фенолов, так же как и для соединения с первичной ароматической аминогруппой, характерны реакции галогенирования, в частности, бромирования бромной водой, которая сопровождается выделением белого осадка и обесцвечиванием бромной воды.[2,7,13,17]

В случае салициловой кислоты при наличии избытка брома происходит её декарбоксилирование и образование трибромопроизводного фенола.