|
Скачать 230.83 Kb.
|
Государственный Университет Медицины и Фармации им. Н. Тестемицану КАФЕДРА ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОЙ И ТОКСИКОЛОГИЧЕСКОЙ ХИМИИ Химические методы в количественном анализе лекарственных средств Методическое указание для студентов V курсапо«Контроль качества лекарственных средств»Кишинэу 2008ВведениеПри проведении количественного анализа лекарственных средств достаточно широко применяются классические (химические) методы анализа. Данные методы точны, отличаются простотой выполнения, не требуют стандартов для разовых определений. ^
^ На изучение темы отводится одно занятие. Форма занятия:
Информационный материал Заключительный этап фармацевтического анализа лекарственного средства – количественное определение. Оно выполняется после того, как испытуемое вещество идентифицировано и установлено наличие допустимого количества примесей. Выбор оптимального метода количественного определения обусловливается прежде всего его возможностью оценивать лекарственное вещество по физиологически активной части молекулы. Практически сделать это весьма сложно. Обычно количественное содержание препарата устанавливают по какому-либо одному его химическому свойству, связанному с наличием той или иной функциональной группы, атома (катиона, аниона), а в ряде случаев – по количеству связанной с органическим основанием минеральной кислоты. Для количественной оценки лекарственных веществ применяют четыре группы методов: химические, физические, физико-химические, биологические. ^ К широко используемым для количественного определения лекарственных веществ химическим методом относятся: гравиметрический (весовой), титриметрический (объемный), газометрический анализ и количественный элементный анализ. Гравиметрический (весовой) метод Из неорганических лекарственных веществ гравиметрическим методом можно определять сульфаты, переводя их в нерастворимые соли бария. SO42- + Ba2+ → BaSO4↓ ^ N-этилпиперидиновая соль бензилпенициллина ![]() 2,4-динитрофенилгидразин ![]() 2,4-динитрофенилгидразон прогестерона Возможно применение гравиметрии для определения алкалоидов (взвешивание свободных от примесей оснований или пикратов, пикролонатов, кремневольфраматов, тетерафенилборатов), а также для растворимых в воде продуктов гидролиза (викасол, рутин) или виде кремнефольфрамата (тиамина бромид). Известны также гравиметрические методики, основанные на осаждении из натриевых солей кислотных форм барбитуратов. ![]() пикриновая кислота кремневольфрамовая кислота (реактив Бертрана) ![]() ^ Это наиболее распространенные в фармацевтическом анализе методы, отличающиеся значительно меньшей трудоемкостью, чем гравиметрический метод, и достаточно высокой точность. Применяемые в фармацевтическом анализе титриметрические методы можно подразделить на кислотно-основное титрование, осадительное, окислительно-восстановительное, комплексонометрию и нитритометрию. С их помощью количественную оценку производят, проводя определение отдельных элементов или функциональных групп, содержащихся в молекуле лекарственного вещества. И в том и в другом случае определение выполняют без предварительной деструкции молекулы или после проведения деструкции. Учитывая постоянно растущие требования к качеству лекарственных веществ, необходимо включать в АНД наиболее специфичные методы количественного определения. Если такой метод подобрать трудно, то следует использовать сочетание двух методов, один из которых основан на определении элемента или общей функциональной группы, а другой должен быть более специфичным для данного соединения. Например, при количественном определении кофеин-бензоате натрия применяют иодометрический (кофеин) и ацидиметрический (натрия бензоат): ![]() ![]() Кислотно-основное титрование (метод нейтрализации) Кислотно-основное титрование в водной и неводной среде – наиболее широко применяемый в фармацевтическом анализе метод. Титрование в водной среде заключается в том, что растворимые в воде вещества, обладающие кислыми свойствами, титруют растворами натрия гидроксида (алкалиметрия), а вещества основного характера титрованными растворами хлороводородной или серной кислот (алкалиметрия). Важным моментом является подбор необходимого индикатора, так как рН точки эквивалентности должен находиться в интервале рН перехода окраска выбранного индикатора. Кислотно-основное титрование может проводится только в водной среде, а также в водно-органической среде. Органические растворители добавляются для растворения как анализируемых, так и для продуктов реакций. Ацидиметрия в водной среде проводиться при количественном определении солей неорганических и органических кислот: Na2B4O7 10H2O + 2HCl 4H3BO3 + 2NaCl + 5H2O NaHCO3 + HCl NaCl + CO2 + H2O ![]() Ацидиметрия в водно-органической среде. Используя в качестве титранта кислоту хлороводородную, определяют натриевые соли барбитуратов, натрия салицилат и др. Органический растворитель добавляют для растворения продуктов реакций: ![]() эфир Алкалиметрию используют для количественного определения лекарственных веществ, представляющих собой нерганические (хлороводородная, борная) и органические (аскорбиновая, никотиновая) кислоты, а также вещества содержащие в своей структуре карбоксильную группу или другие функциональные группы обусловливающие кислые свойства: Алкалиметрия в водной среде: ![]() кислота аскорбиновая Алкалиметрия в водно-органической среде. Органический растворитель в добавляют как для растворения анализируемого вещества: ![]() В водно-органической среде проводят алкалиметрическое титрование и солей органических оснований (в том числе алкалоидов, витаминов), которые определяют по связанной хлороводородной, азотной и другой кислоте, при этом органический растворитель чаще всего добавляют для растворения продуктов реакций: ![]() пилокарпина гидрохлорид ![]() платифиллина гидротартрат Косвенный метод нейтрализации. При взаимодействии теобромина и теофиллина с раствором серебра нитрата образуется эквивалентное количество азотной кислоты, которое титруют стандартным раствором натрия гидроксида: ![]() теобромин HNO3 + NaOH NaNO3 + H2O Формольное титрование (метод Серенсена). Первичные алифатические и ароматические аминокислоты и их соли, взаимодействуя с раствором формальдегида, образуют азаметины. При этом происходит усиление кислотных свойств аминокислоты и ее титруют раствором натрия гидроксида с индикатором фенолфталеином: ![]() Кислотно-основное титрование в неводных растворителях применяется для количественного определения слабых кислот с Ка < 10-8 (барбитураты, сульфаниламидные препараты и др.), слабых оснований с Кb < 10-8 (кофеин, резерпин и др.), солей органических оснований (солей алкалоидов и др.), титрование которых затруднено или невозможно из-за слабых кислотно-основных свойств. Этот метод позволяет с большой точностью определить многие лекарственные вещества, которые при титровании в водных растворах не дают резких конечных точек титрования. Конечная точка титрования чаще всего определяется индикаторным или потенциометрическим способом.
R3N + CH3COOH R3N+H + CH3COO- HClO4 + CH3COOH ClO4- + CH3COOH2+ R3N+H + ClO4- [ R3N+H]ClO4- CH3COO- + CH3COOH2+ 2CH3COOH R3N + HClO4 [ R3N+H]ClO4 – ![]() трихомонацид ![]() По АНД фенкарол титруют также в смеси уксусного ангидрида и муравьиной кислоты в тех же условиях, но без добавления ртути (II) ацетата, индикатор кристаллический фиолетовый: ![]() фенкарол ![]() Количественное определение тиамина хлорида проводят методом кислотно-основного титрования в среде ледяной уксусной кислоты (протогенный растворитель) как соли двукислотного основания. ![]() ![]()
В качестве индикатора чаше всего применяют тимоловый синий или конечную точку титрования (КТТ) определяют потенциометрическим способом. ![]() ![]() бензол- метанол Осадительное тирование (аргентометрия) Аргентометрия основана на реакциях осаждения галогенов раствором серебра нитрата:
^ 2AgNO3 + K2CrO4 Ag2CrO4+ 2KNO3
NaBr + AgNO3 (изб.) AgBr + NaNO3 + AgNO3 (остаток) AgNO3 (ост.) + NH4NCS AgNCS + NH4NO3 3NH4NCS + Fe NH4 (SO4)2 Fe(NCS)3 + 2(NH4)2SO4
NaI + AgNO3 AgI + NaNO3 [AgI]I- [AgI]AgNO3 [AgI]AgInd В количественном анализе лекарственных веществ имеются и другие варианта аргентометрического титрования основанные на разных химических свойствах веществ: ![]() Осадок на фильтре растворяют в азотной кислоте. ![]() Образовавшиеся эквивалентное количество серебра нитрата титруют 0,1 моль/л раствором аммония тиоционата (индикатор железоаммониевые квасцы). AgNO3 + NH4NCS AgNCS + NH4NO3 3 NH4NCS + Fe(NH4)(SO4)2 Fe(NCS)3 + 2 (NH4)2SO4 Метод аргентометрии позволяет количественно определить бендазол (дибазол) и по хлорид-иону. Количественное опреление тиамина бромида аргентометрическим методом проводят в четыре стадии. На первой стадии проводят нейтрализацию тиамина бромида как NH-кислоты О,1 моль/л раствором натрия гидроксида. ![]() тиамина-бромид ![]() На второй стадии готовят индикатор - железа (III) тиоцианат. Для этого к определенному объему 0,1 моль/л раствора аммония тиоцианата добавляют раствор железоаммониевых квасцов: 3 NH4NCS + Fe(NH4)(SO4)2 Fe(NCS)3 + 2 (NH4)2SO4 красное окрашивание ![]() ![]() На четвертой стади оттитровывают полученный на 2-й стадии железа (III) тиоцианат 0,1 моль/л раствором серебра нитрата до исчезновения красного окрашивания: ![]() белый осадок Объем 0,1 моль/л раствора серебра нитрата, пошедшего на титрование непосредственно тиамина бромида рассчитывают по разнице между общим объемом титранта и объемами растворо нитрия гидроксида и аммония тиоцианата: ![]() Окислительно-восстановительное титрование Йодометрия основана на использовании окислительных свойств свободного иода и восстановительных свойств иодид-ионов: +2e- I2 2I- – 2e- Количественное определение кислоты аскорбиновой проводится иодометрическим или иодатометрическим методом: ![]() кислота аскорбиновая ![]() фтивазид ![]() Броматометрия основана на использовании в качестве титранта раствора калия бромата, который в кислой среде является сильным окислителем. При взаимодействии с калия бромидом в кислой среде выделяет бром. Образующийся бром используется как окислитель: K ![]() кислота салициловая Перманганатометрия оcнована на реакциях окисления определяемого вещества калия перманганатом: 5H2O2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 → 2MnSO4 + 5O2↑ + K2SO4 + 8H2O Цериметрия основана на использовании в качестве титранта раствора церия (IV) сульфата, который в кислой среде является сильным окислителем: Се4+ + е → Се3+ Точку эквивалентности определяют с помощью окислительно-восстановительных индикаторов (дифениламина, ферроин) или потенциометрическим способом: ![]() викасол 2-метил-1,4-нафтохинон ![]() 1,4-диокси-2-метилнафталин ![]() Нитритометрия Нитритометрия – применяется для количественного определения первичных ароматических аминов, их ацилированных производных (после предварительного гидролиза) или ароматических нитропроизводных, которые легко могут быть восстановлены до ароматических аминов: ![]() соль диазания Комплексонометрия Комплексонометрия – основана на реакциях комплексообразования ионов металла с комплексонами: ![]() кислотный хром темно-синий ![]() ![]() ![]() ^ Газометрический анализ имеет ограниченное применение в фармацевтическом анализе. Объектом газометрического анализа является кислород. Сущность газометрического определения кислорода заключается во взаимодействии с поглотительным раствором, содержащим легко окисляющийся медноаммиачный комплекс: 2Cu + O2 2CuO CuO + 2NH4OH + 2NH4Cl Cu (NH3) 4 Cl2 + 3H2O ^ Определение азота в органических соединениях (метод Кьельдаля) – см. метод. указание «Идентификация лекарственных средств». Метод сжигания в колбе с кислородом – см. метод. указание «Идентификация лекарственных средств». Формулы расчета количественного содержания Расчет содержания анализируемого вещества титриметрическим методом, при прямом титровании, проводят по формулам: V·TB/A·K·100 a X%= (V1K1-V2K2)·TB/A·K·100 a X%= V·TB/A·K·100·100 а (100-b) X%= (V-Vк.о.)·TB/A·K·100 a (Vк.о.-V)·TB/A·K·100 a X%= или или X%= V·TB/A·K·VM.K. a·Vп X%= Вопросы для самоподготовки
Практическая работа Задание 1. Проведите количественное определение следующих лекарственных веществ. ^ Гравиметрический метод. Около 0,5 г препарата помещают в делительную воронку, растворяют 20 мл воды, прибавляют 5 мл раствора натрия гидроксида и выделившееся основание извлекают хлоорформом (3раза по 15 мл). Хлороформ удаляют на водяной бане. Остаток сушат при 100-105ºС до постоянной массы. Полученная масса умноженная на 1,225 соответсвует количеству C20H24N2O2· 2HCl во взятой навеске. Содержание C20H24N2O2· 2HCl в пересчете на сухое вещество должно быть не менее 99%. Барбитал-натрия Метод ацидиметрии. Около 0,5 г препарата (точная навеска) растворяют в 30 мл свежепрокипяченной и охлажденной воды и титруют 0,1 моль/л раствором хлороводородной кислоты до появления розового окрашивания (индикатор – метиловый оранжевый). 1 мл 0,1 моль/л раствора хлороводородной кислоты соответствует 0,02062 г С8Н11N2NaO3 . При наличии в препарате свободной щелочи из найденного процентного содержания барбитал-натрия вычитают процентное содержание свободной щелочи, умноженное на коэффициент 5,15. Содержание С8Н11N2NaO3 в препарате должно быть не менее 98,5%. ^ . К 40 мл 95% спирта прибавляют 10 капель раствора тимолфталеина и подщелачивают 0,05 моль/л раствором натрия гидроксида до устойчивого голубого окрашивания. Раствор делят на две равные части и помещают в две одинаковые пробирки с притертыми пробками. В одну из них вносят 0,5 г препарата, взбалтывают и полученную смесь центрифугируют . Раствор сливают с осадка в другую такую же пробирку и титруют из полумикробюретки 0,05 моль/л раствором хлороводородной кислоты до окраски контрольного опыта. 1 мл 0,05 моль/л раствора хлороводородной кислоты соответствует 0,002 г NaOH, которого в препарате должно быть не более 25%. ^ Определение кофеина йодометрическим методом. Около 0,3 г препарата (точная навеска) растворяют в 30 мл воды в мерой колбе вместимостью 100 мл. К раствору прибавляют 10 мл разведенной серной кислоты, 50 мл 0,1 моль/л раствора йода, доводят объем раствора водой до метки и тщательно перемешивают. После отстаивания в течение 15 минут раствор быстро фильтруют через небольшой комок ваты в сухую колбу, прикрыв воронку часовым стеклом. Первые 10-15 минут фильтрата отбрасывают, В 50 мл фильтрата избыток йода оттитровывают 0,1 моль/л раствором натрия тиосульфата, прибавляя в конце титрования раствор крахмала. Параллельно проводят контрольный опыт. 1 мл 0,1 моль/л раствора йода соответствует 0,004855 г С8Н10N4O2, которого в пересчете на сухое вещество должно быть не менее 38,0 % и не более 40,0 %. Определение натрия бензоата методом ацидиметрии. Около 1,5 г препарата (точная навеска) растворяют в 20 мл воды в колбе с притертой пробкой емкостью 250 мл, прибавляют 45 мл эфира, 3-4 капли смешанного индикатора (1 мл раствора метилового оранжевого и 1 мл раствора метиленового синего) и титруют 0,5 моль/л раствором хлороводородной кислоты до появления сиреневой окраски в водном слое. В конце титрования содержимое колбы хорошо встряхивают. 1 мл 0,1 моль/л раствора хлороводородной кислоты соответствует 0,07205 г С7Н5NаO2, которого в пересчете на сухое вещество должно быть не менее 58,0 % и не более 62,0 %. ^ Гравиметрический метод. Метод основан на осаждении препарата кремневольфрамовой кислотой. Состав осадка: SiO2 12 WO3 2C12H17BrN4OS. Масса осадка, умноженная на 0,25 (фактор пересчета), соответствует количеству тиамина бромида, которого в препарате должно быть не менее 98,0%. Этот же метод применяется для определения тиамина бромида в 3% и в 6% растворах для инъекций. Аргентометрический метод (косвенный метод Фольгарда). Около 0,3 г тиамина бромида (точная навеска) растворяют в 30 мл воды, прибавлят 1-2 капли индикатора бромтимолового синего и титруют 0,1 моль/л раствором натрия гидроксида до голубовато-зеленого окрашивания. К раствору после титрования подкисляют 1-2 каплями разведенной азотной кислоты, 1 мл раствора железо-аммониевых квасцов и 0,1 мл 0,1 моль/л раствора аммония роданида и титруют 0,1 моль/л раствором серебра нитрата до обесцвечивания. Из количества миллилитров 0,1 моль/л раствора серебра нитрата, израсходованного на титрование, вычмтают 0,1 мл роданида аммония и количество миллилитров 0,1 моль/л раствора натрия гидроксида, ушедшее на титрование. 1 мл 0,1 моль/л раствора серебра нитрата соответствует 0,04352 г тиамина бромида. Аргентометрический метод по Фаянсу. Около 0,1 г препарата (точная навеска) растворяют в 10 мл воды, прибавляют 2-3 капли раствора бромфенолового синего и по каплям разведенную уксусную кислоту до получения зеленовато-желтого окрашивания. Полученный раствор титруют 0,1 моль/л раствором серебра нитрата до фиолетовой окраски. 1 мл 0,1 моль/л раствора серебра нитрата соответствует 0,01686 г тиамина хлорида и 0,02176 г тиамина бромида. Фенобарбитал Метод неводного титрования. Около 0,2 г препарата (точная навеска) растворяют в 10 мл диметилформамида, предварительно нейтрализованного по тимоловому синему в диметилформамиде. И титруют с тем же индикатором из полумикробюретки 0,1 моль/л раствором натрия гидроксида в смеси метилового спирта и бензола до синего окрашивания. 1 мл 0,1 моль/л раствора натрия гидроксида соответствует 0,02322 г С12Н12N2O3, которого в препарате должно быть не менее 99,0 5 и не более 101%. Алкалиметрический метод. Около 0,25 г препарата (точная навеска) растворяют в 15 мл спирта, нейтрализованного по тимолфталеину, и титруют 0,1 моль/л раствором натрия гидроксида до голубого окрашивания. 1 мл 0,1 моль/л раствора натрия гидроксида соответствует 0,02322 г С12Н12N2O3. ^ Определение азота методом Кьельдаля. Около 0,1 г препарата (точная навеска) помещают в колбу Кьельдаля емкостью 200 мл и далее поступают, как указано в статье “Определение азота в органических соединениях” (ГФ ХI, т.1- стр. 180), или “Dozarea nitrogenului din combinaţiile organice” (FR X, p.1023). ^ Неводное титрование. Около 0,15 г препарата (точная навеска), предварительно высушенного при 70-800С до постоянного веса, растворяют в 10 мл безводной уксусной кислоты, прибавляют 5 мл раствора ацетата окисной ртути и титруют 0,1 н раствором хлорной кислоты до голубовато-зеленого окрашивания (индикатор – кристаллический фиолетовый). Параллельно проводят контрольный опыт. 1 мл 0,1 моль/л раствора хлорной кислоты соответствует 0,02447 г С14Н12N2 . HCl, которого в препарате должно быть не менее 99,0 %. Аргентометрическое определение. Около 0,15 г (точная навеска) препарата растворяют 20 мл воды, прибавляют 2-3 капли фиолетового синего и разведенной уксусной кислоты до образования желто-зеленой окраски и титруют 0,1 моль/л раствором серебра нитрата до фиолетового окрашивания осадка. 1 мл 0,1 моль/л раствора серебра нитрата соответствует 0,02448 г бендазола. Метод алкалиметрии. Около 0,1 г препарата (точная навеска) растворяют в 10 мл нейтрализованного по фенолфталеину спирта или хлороформа и титруют 0,1 моль/л раствором натрия гидроксида при энергичном взбалтывании до розового окрашивания верхнего слоя (индикатор – фенолфталеин). 1 мл 0,1 моль/л раствора натрия гидроксида соответствует 0,02445 г бендазола. Раствор перекиси водорода Перманганатометрия.10 мл экстракта препарата вносят в мерную колбу на 100 мл и доводят до метки дистиллированной водой. К 10 мл полученного раствора добавляют 5 мл H2SO4 и титруют раствором KMnO4 до появления слабо-розового окрашивания. ^ . Магния перекись Перманганатометрия. 0,2 г препарата (точная навеска) растворяют в 10 мл H2SO4 разведенной и титруют раствором 0,1 моль/л KMnO4 до появления слабо-розового окрашивания. 1мл раствора 0,1 моль/л перманганата калия соответствует 0,002861г перекиси магния, которой в препарате должно быть не менее 25%. ^
^
Укажите индикатор и переход окраски в конечной точке титрования. Рассчитайте молярную массу эквивалента кофеина в пересчете на безводное вещество, титр по определяемому веществу, навеску анализируемого образца кофеина, чтобы на титрование пошло не более 9 мл 0,1 моль/л раствора хлорной кислоты ( К = 1,001). Потеря в массе при высушивании 8,3%.
Литература
Приложение 1 Список лекарственных веществ
|