|
Скачать 428.62 Kb.
|
На правах рукописиЛИРА ОЛЬГА АНДРЕЕВНАСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ РЯДА КИСЛОТ И СОЛЕЙ С ПОМОЩЬЮ ГАЛЬВАНОСТАТИЧЕСКОЙ КУЛОНОМЕТРИИ 14.04.02 – фармацевтическая химия и фармакогнозия Авторефератдиссертации на соискание ученой степени кандидата фармацевтических наук Москва – 2011 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Казанский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации на кафедре фармацевтической химии с курсами аналитической и токсикологической химии ^ : кандидат химических наук, доцент Абдуллина Светлана Геннадиевна Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор Толкачев Олег Никифорович доктор фармацевтических наук, профессор Боковикова Татьяна Николаевна ^ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Башкирский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации Защита диссертации состоится « 12 » сентября 2011 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 006.070.01 во Всероссийском научно-исследовательском институте лекарственных и ароматических растений (ВИЛАР) РАСХН (117216, г. Москва, ул. Грина, 7) по адресу: 123056, г. Москва, ул. Красина, д.2. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВИЛАР по адресу: 117216, г. Москва, ул. Грина, 7. Автореферат разослан: « » ____________2011 г. ![]() Д 006.070.01, доктор фармацевтических наук А. И. Громакова Общая характеристика работы Актуальность темы. Фармацевтический анализ осуществляется на всех этапах получения лекарственных средств. Выход и качество конечного продукта зависят не только от строгого соблюдения технологического регламента, но и от применения надежных аналитических способов постадийного контроля и оценки качества сырья и готовой продукции. Немаловажное значение имеет и соблюдение условий хранения препаратов, так как нарушение режима хранения может привести к таким нежелательным последствиям, как разложение действующего вещества, гидролиз, выветривание кристаллизационной воды в кристаллогидрате, что, неизменно, приведёт к снижению качества. В связи с введением на фармацевтических предприятиях России правил надлежащей производственной и лабораторной практик (ГОСТ Р 52249-2004) изменяются и подходы к контролю качества фармацевтических субстанций и лекарственных препаратов. Повышенные требования к чувствительности, правильности, воспроизводимости и продолжительности анализа заставляют совершенствовать имеющиеся и разрабатывать новые методы и методики контроля качества лекарственных средств. В связи с этим, всё шире внедряются в практику фармацевтического анализа хроматографические, оптические и электрохимические методы анализа. Для определения содержания воды в фармацевтических субстанциях рекомендуется волюмометрическое титрование по методу Фишера, которое включено в отечественную фармакопею и ведущие зарубежные фармакопеи. Метод волюмометрического титрования трудоемок и длителен, требует предварительной стандартизации титранта. В настоящее время все большую популярность приобретает кулонометрический метод определения воды, который включен в Европейскую фармакопею, а также в ряд национальных фармакопей: Британскую, Американскую и Японскую. Основными контролируемыми параметрами при кулонометрическом титровании являются время и сила тока. Имеющиеся в настоящее время приборы и устройства позволяют автоматически измерять эти параметры с очень высокой точностью. Помимо определения содержания воды в фармацевтических субстанциях, метод может использоваться для количественного определения действующего вещества на основе кислотно-основных, окислительно-восстановительных и других типов реакций. Метод гальваностатической кулонометрии актуален для анализа фармацевтических субстанций и отличается высокой точностью, экспрессностью, простотой проведения эксперимента, не требует предварительной стандартизации титранта, применения стандартных образцов (за исключением определения содержания воды) и построения градуировочных графиков. Цель исследования. Совершенствование фармацевтического анализа лекарственных средств ряда кислот и солей органической и неорганической природы методом гальваностатической кулонометрии. Задачи исследования:
Научная новизна. Предложены усовершенствованные методики кулонометрического определения воды в фармацевтических субстанциях тиамина хлорида, дротаверина гидрохлорида, дибазола, никотиновой кислоты для включения в НД. Разработан проект дополнения «Кулонометрическое определение воды» к ОФС «Определение летучих веществ и воды», гармонизированный с требованиями зарубежных фармакопей, для включения в Государственную Фармакопею XII издания. Впервые предложены усовершенствованные методики количественного определения никотиновой, бензойной, салициловой, глутаминовой, липоевой, аминокапроновой, аскорбиновой кислот, калия иодида, метионина, глицина и перекиси водорода в субстанции и лекарственных формах методом гальваностатической кулонометрии. Для чего были определены стехиометрические коэффициенты в окислительно-восстановительных реакциях глутаминовой, аминокапроновой, аспарагиновой кислот, метионина, глицина и перекиси водорода с электрогенерированным в щелочной среде бромом; калия иодида с электрогенерированным бромом в кислой среде. Разработанные методики отличаются экспрессностью и простотой, при этом анализ значительно удешевляется за счет сокращения числа используемых реактивов. Разработана усовершенствованная методика проведения «Испытание однородности дозирования» на таблетки, содержащие калия иодид. Найдены стандартные условия получения электрогенерированных гидроксид-ионов, брома и гипобромит-ионов, примененных в качестве кулонометрических титрантов Впервые предложены усовершенствованные методики количественного определения натрия хлорида, натрия цитрата, натрия бензоата и натрия салицилата методом гальваностатической кулонометрии в сочетании с ионообменной хроматографией. Практическая значимость. Разработаны усовершенствованные методики кулонометрического определения воды в фармацевтических субстанциях тиамина хлорида, дротаверина гидрохлорида, дибазола, никотиновой кислоты на отечественном кулонометре «Эксперт-007» (ООО «Эконикс-эксперт»). Разработан и предложен проект дополнения «Кулонометрическое определение воды» к ОФС «Определение летучих веществ и воды» для включения в Государственную Фармакопею XII издания. Разработаны усовершенствованные методики количественного определения никотиновой, бензойной, салициловой, глутаминовой, липоевой, аминокапроновой, аскорбиновой кислот, калия иодида, метионина, глицина и перекиси водорода, натрия хлорида, натрия цитрата, натрия бензоата и натрия салицилата методом гальваностатической кулонометрии, в том числе и в сочетании с методом ионообменной хроматографии, на отечественном кулонометре «Эксперт-006» (ООО «Эконикс-эксперт»), а также методика проведения «Испытание однородности дозирования». Предложенные методики позволяют исключить расход дорогостоящих и труднодоступных реагентов, не требуют применения стандартных образцов (за исключением определения содержания воды), построения градуировочных графиков, отличаются простотой проведения эксперимента, точностью и экспрессностью. Внедрение в практику. Материалы о практической значимости подтверждены актами о внедрении в учебный процесс Казанского государственного медицинского университета на кафедре фармацевтической химии с курсами аналитической и токсикологической химии в виде учебно-методической разработки для студентов фармацевтического факультета дневного отделения «Гальваностатическая кулонометрия в анализе лекарственных средств» («Казанский государственный медицинский университет», – 2011 г. – 62 с.); актами о внедрении в практику работы ОАО «Татхимфармпрепараты» и ГУ «Центр контроля качества и сертификации лекарственных средств Республики Татарстан». Апробация. Основные положения работы доложены и обобщены: на 82-й и 83-й Всероссийских студенческих научных конференциях (Казань, 2008-2009), 1-ой Всероссийской конференции «Современные методы химико-аналитического контроля фармацевтической продукции» (Москва, 2009), Х Международном конгрессе «Здоровье и образование в ХХI веке: Инновационные технологии в биологии и медицине» (Москва, 2009), 65-ой ежегодной межрегиональной конференции «Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции» (Пятигорск, 2010), 3-й ежегодной конференции «Фармация и общественное здоровье» (Екатеринбург, 2010), III Всероссийской научно-практической конференции «Биотехнология и биомедицинская инженерия» (Курск, 2010), Республиканской научно-практической конференции «Актуальные вопросы повышения качества последипломной подготовки фармацевтических кадров» (Казань, 2010), 15-й Всероссийской научно-практической конференции «Молодые учёные в медицине» (Казань,2010), XI Международном конгрессе «Здоровье и образование в ХХI веке» (Москва, 2010). Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 печатных работ, в том числе 5 статей в журналах, рекомендуемых ВАК и 9 тезисов на международных и всероссийских конференциях, издано методическое пособие. Автор благодарит профессора кафедры аналитической химии Химического института им. Бутлерова Казанского (Приволжского) федерального университета, академика РАЕН Будникова Г.К. за научные консультации и ценные советы на различных этапах выполнения данного исследования. Связь исследования с проблемным планом фармацевтических наук. Диссертационная работа выполнена в рамках комплексной темы кафедры фармацевтической химии с курсами аналитической и токсикологической химии ГОУ ВПО «Казанский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации «Применение кулонометрического титрования в фармацевтическом анализе лекарственных средств и лекарственного растительного сырья» (№ гос. регистрации 0120.0 805877). Основные положения, выносимые на защиту. Проект дополнения «Кулонометрическое определение воды» к ОФС «Определение летучих веществ и воды». Методики контроля качества (вода, количественное определение, испытание однородности дозирования) для 18 лекарственных веществ методом гальваностатической кулонометрии с помощью электрогенерированных титрантов. Результаты изучения взаимодействия электрогенерированных гидроксид-ионов, галогенов в кислой и щелочной средах с лекарственными веществами ряда кислот и солей. Объем и структура диссертации. Работа изложена на 153 страницах печатного текста и состоит из введения, обзора литературы, трёх глав экспериментальных исследований и выводов, содержит 30 таблиц, 22 рисунка. Список литературы включает 204 источника, в том числе, 111 иностранных авторов. ^ Кулонометрическое определение воды в фармацевтических субстанциях проводили на кулонометре «Эксперт-007» («Эконикс-Эксперт», Россия) при силе тока 50 мА. Генераторный и вспомогательный электроды представляли собой платиновые спирали. Рабочими растворами служили КФИ-Анод и КФИ-Катод («Акваметрия», Россия). Конечную точку титрования определяли бипотенциометрически с поляризующим током 2 мкА. Постоянство потенциала в конечной точке титрования достигалось учетом дрейфа, который не превышал 0,4 мкг H2O/с. Ввод пробы проводили с помощью шприца через силиконовую прокладку порта ввода. Правильность определения воды проверяли по стандартному раствору HYDRANALCheck Solution 1.00 с содержанием воды (1,000,03) мг H2O/г («Riedel-de Haёn», Германия). Исследования методом гальваностатической кулонометрии лекарственных веществ в субстанции и лекарственных формах проводили на кулонометре «Эксперт-006» («Эконикс-Эксперт», Россия) при силе тока 5 мА. Генераторный и вспомогательный электроды представляли собой платиновые спирали. Встроенный в кулонометр рН-метр калибровался по буферным растворам с рН 4 и 9 («Метром», Швейцария). Электрогенерация гидроксид-ионов осуществлялась из насыщенного водного раствора K2SO4, смешанного с водой очищенной в соотношении 1:7, конечную точку титрования определяли рН-метрически с помощью лабораторного комбинированного «полумикро»−pH-электрода ЭСК-10614 («Измерительная техника», Россия). Генерацию брома проводили из водного 0,2 М раствора KBr в 0,1 М растворе H2SO4. Электрогенерированный йод получали из 0,1 М раствора KI в хлористоводородном буферном растворе (рН 1,2). Гипогалогенит-ионы получали из 0,1 М раствора KBr в фосфатном буферном растворе (рН 8,8). Конечную точку титрования определяли амперометрически с двумя поляризованными платиновыми электродами (Е=300 мВ). Используемые реактивы имели марки х.ч. или ч.д.а. Для проведения ионного обмена использовался катионит КУ-2-8. В качестве растворителя использовалась вода очищенная. Объектами служили образцы фармацевтических субстанций и лекарственных форм, отвечающие требованиям нормативной документации. Статистическая обработка полученных результатов проводилась по ГФ ХI с использованием листа Microsoft Exel. ^ Определение воды в фармацевтических субстанциях Отечественная и зарубежная нормативная документация рекомендуют для определения воды в фармацевтических субстанциях метод высушивания, волюмометрическое титрование по Фишеру и кулонометрическое титрование по Фишеру. Сушественным недостатком метода высушивания является его неселективность, т.к. наряду с водой определяются и летучие вещества. К тому же метод трудоемок и требует значительных затрат времени. Методы определениz воды по Фишеру отличаются специфичностью и высокой чувствительностью. Отличие волюмометрического и кулонометрического титрований заключается в следующем: при волюмометрическом титровании проба с субстанцией титруется из бюретки реактивом Фишера. Содержание воды рассчитавается по объему, затраченному на титрование; при кулонометрическом определении воды проба с субстанцией вводится в фоновый электролит, содержащий те же компоненты, что и реактив Фишера, но вместо йода используется KI или органический иодид (например, CH3I). При анодном окислении йодид-ионов образуется йод по схеме: 2I− − 2ē ® I2, который и вступает в реакцию Фишера. Содержание воды рассчитывается по количеству электричества, затраченному на генерацию йода. Показано, что кулонометрическое определение воды отличается меньшим расходом токсичного реактива Фишера, экспрессностью, точностью и был сделан вывод о необходимости совершенствования методик определения содержания воды в фармацевтических субстанциях с помощью кулонометрического титрования. Изучена возможность кулонометрического определения воды в дибазоле, дротаверина гидрохлориде, тиамина хлориде и никотиновой кислоте. Отечественная и зарубежная нормативная документация регламентирует содержание воды в тиамина хлориде не более 5,0% (метод высушивания, титрование реактивом Фишера), в дротаверина гидрохлориде не более 3,0% (титрование реативом Фишера), дибазоле не более 1,5 % (метод высушивания) и никотиновой кислоте не более 0,5% (метод высушивания). На основании литературных и экспериментальных данных для растворения субстанций был предложен растворитель, состоящий из смеси пиридина, содержащего SO2 и метанола (1:1). Эксперимент показал, что в данных условиях можно проанализировать около 150 проб объемом 1 мл без замены титранта с хорошей воспроизводимостью результатов. Содержание воды определяли на трёх уровнях концентрации в диапазоне 70130% от уровня концентрации, принятого за 100% (Табл. 1), и в пяти навесках на среднем уровне концентрации (Табл. 2). Навеску препарата подбирали таким образом, чтобы содержание воды в ней составляло приблизительно 1 мг. Таблица 1 Кулонометрическое определение воды на трёх уровнях концентрации в диапазоне 70-130% от уровня, принятого за 100% (n=5, Р=95%)
Найденные значения содержания воды в пробе входят в допустимый интервал от 97,5% до 102,5%, рекомендуемый Европейской и Британской фармакопеями. Таблица 2 Метрологические характеристики методики кулонометрического определения воды на уровне, принятом за 100% (n=5, Р=95%)
На основании полученных результатов и методик определения воды в фармацевтических субстанциях, разработанных на кафедре фармацевтической химии Казанского ГМУ, был предложен проект дополнения «Кулонометрическое определение воды» к ОФС «Определение летучих веществ и воды». ^ Отечественная и зарубежная нормативная документация для количественного определения фармацевтических субстанций ряда кислот и солей рекомендуют титриметрические методы в водной и неводной среде с визуальной или потенциометрической индикацией конечной точкой титрования, и метод ВЭЖХ. Титриметрические методы просты в исполнении, но длительны и трудоемки, требуют предварительной стандартизации титранта, а в неводном титровании − использования токсичных растворителей. При этом вузуальная индикация значительно снижает точность анализа. Метод ВЭЖХ позволяет проводить анализ лекарственных веществ в субстанции и лекарственных формах сразу по нескольким показателям: подлинность, доброкачественность и количественное определение, что ставит его на первое место среди физико-химических методов. Однако, для количественного определения фармацевтических субстанций, межстадийного и конечного контроля при производстве лекарственных форм, перспективна разработка экспресс-методик методом гальваностатической кулонометрии. Отсутствие необходимости предварительной стандартизации титранта или построения градуировочных графиков сокращают время анализа. Недорогие приборы и реактивы для приготовления фонового электролита, отсутствие необходимости использования стандартных образцов делают его экономически выгодным и доступным для проведения рутинных измерений на фармацевтических предприятиях. На основании таких характеристик метода, как экспрессность, высокая чувствительность и точность, нетоксичность используемых реагентов и возможность применения инструментальных методов для индикации конечной точки титрования, простота проведения эксперимента, был сделан вывод о необходимости совершенствования методик количественного определения фармацевтических субстанций с помощью метода гальваностатической кулонометрии. ^ Гидроксид-ионы образуются при электролизе воды на катоде по схеме: 2Н2О + 2ē ® 2OH– + H2, в присутствии сульфата калия, как переносчика электронов. Эффективность кулонометрического титрования предложено проверять по стандарт-титру «Кислота соляная 0,1 моль/л», которая составила 99,9±0,2%. Установлено, что электрогенерированные гидроксид-ионы быстро и в стехиометрических количествах взаимодействуют с одно- и многоосновными кислотами с рК≤6,40. Проведено количественное определение бензойной, салициловой, глутаминовой, никотиновой и аскорбиновой кислот в субстанции и лекарственных формах. Количественное определение действующего вещества (%) в субстанции проведено методами, рекомендуемыми нормативной документацией и по разработанной методике (табл.3). Результаты статистической обработки показали, что различие между дисперсиями статистически не значимо (FрассчFтабл=15,98 при Р=99%), причем воспроизводимость метода кулонометрического титрования несколько лучше метода алкалиметрического титрования. Сравнивая рассчитанные значения критерия Стьюдента с табличным при Р=99% и f=8 (tрассч tтабл=3,50), очевидно, что различие между средними статистически не значимо. Метод кулонометрического титрования не содержит систематической ошибки. Изучена возможность проведения формольного титрования глутаминовой, аспарагиновой кислот и метионина. Установлено, что формольное титрование электрогенерированными гидроксид-ионами количественно идет очень медленно, что, вероятно, связано с пространственными затруднениями нейтрализации метиленового производного аминокислоты. В связи с этим оттитровать кулонометрически такие аминокислоты не представляется возможным. Таблица 3 Результаты определения субстанций методами кулонометрического и алкалиметрического титрований (P=95%)
*Найдено йодатометрически. Полученные результаты позволили предложить методики определения кислот в лекарственных формах. Установлено, что вспомогательные вещества таблеточной массы, мазевой основы, растворы спирта не взаимодействуют с электрогенерированными гидроксид-ионами и не мешают определению действующих веществ. Полученные данные не выходят за рамки норм допустимых отклонений содержания действующего вещества в различных лекарственных формах: таблетках глутаминовой кислоты по 0,25 г, никотиновой кислоты по 0,05 г, салициловой мази 2%, спиртовых растворах салициловой кислоты 1% и 2% различных производителей. Проведена валидационная оценка методики количественного определения кислоты никотиновой. ОФС «Валидация фармакопейных методов» рекомендует проводить валидационную оценку методики количественного определения по показателям: специфичность, линейность и аналитическая область методики, правильность, воспроизводимость. Специфичность оценивалась по способу «введено-найдено». Величины относительного стандартного отклонения меньше 0,010 (табл. 4). Таблица 4 Результаты кулонометрического определения кислоты никотиновой по реакции с электрогенерированными гидроксид-ионами (n=5, P=95%)
Линейность и аналитическая область методики подтверждается анализом 7 проб на 7 уровнях концентрации в диапазоне от 70 до 130% от уровня концентрации, принятого за 100% (200 мкг в пробе). Сравнение зависимости массы кислоты от количества электричества показало, что она имеет линейный характер и рассчитанное значение коэффициента линейной корреляции составляет 0,9999; y=(0,800±0,006)x–(3±1) (рис. 1). ![]() Рис. 1 Зависимость между массой (m, мкг) кислоты никотиновой и количеством электричества (Q, Кл). ОФС «Валидация фармакопейных методов» рекомендует оценивать правильность и воспроизводимость на примере 3 проб на 3 уровнях концентрации или на одном уровне с использованием не менее 6 проб. Нами правильность и воспроизводимость оценивались по сравнению с прямой алкалиметрией на уровне 100% концентрации с использованием 12 проб (табл. 5). Используя критерий Фишера сравнивали воспроизводимость и выяснили, что различия между дисперсиями статистически не значимы. Значения рассчитанного критерия Стьюдента меньше табличного, следовательно, метод кулонометрического титрования валиден по показателям правильность и воспроизводимость. Учитывая, что титрованные растворы хлористоводородной и серной кислот широко применяются при проведении фармацевтического анализа, предложено проводить стандартизацию 0,01 н., 0,1 н., 0,5 н. и 1 н. растворов хлористоводородной кислоты и 0,05 н., 0,5 н. растворов серной кислоты с помощью электрогенерированных гидроксид-ионов. Таблица 5 Метрологические характеристики методик количественного определения кислоты никотиновой (P=95%)
Коэффициент Фишера: Fрассч=3,16 Fтабл=4,47 при P=99% Коэффициент Стьюдента: tрассч=1,39 tтабл=2,83 при P=99% и f=22 Количественное определение солей, образованных сильным основанием и сильной кислотой, предложено проводить электрогенерированными гидроксид-ионами после пропускания через колонку с катионитом. Полученные результаты представлены в таблицах 6 и 7. Методики просты по исполнению, относительное стандартное отклонение составляет 0,004 – 0,015. Таблица 6 Определение солей методом гальваностатической кулонометрии в сочетании с ионообменной хроматографией (n=5, Р=95%)
Таблица 7 Метрологические характеристики методики количественного определения натрия хлорида в субстанции (Р = 95%)
Fрассч<Fтабл= 15,98 (P=99%), tрассч<tтабл=3,50 (P=99%, f=8) Кулонометрическое титрование солей, образованных сильным основанием и слабой кислотой. Для количественного определения натрия цитрата нормативная документация рекомендует кислотно-основное титрование после пропускания соли через колонку с катионитом. Этот же приём можно использовать для количественного определения натрия бензоата и натрия салицилата. После пропускания через колонку с катионитом выделившиеся кислоты титруются электрогенерированными гидроксид-ионами. Полученные результаты представлены в таблицах 8 и 9. Таблица 8 Определение солей методом гальваностатической кулонометрии в сочетании с ионообменной хроматографией (n=5, Р=95%)
^ Установлено, что титрование новокаина, дибазола, папаверина гидрохлорида, димедрола, в целом, даёт завышенные результаты. Наблюдается низкая воспроизводимость. Вероятно, это связано с плохой растворимостью образующихся оснований в воде. Добавление органических растворителей сказывается на работе системы индикаторных электродов. Таким образом, результаты кулонометрического титрования солей Таблица 9 Метрологические характеристики методик количественного определения солей в субстанции (Р = 95%)
образованных слабым основанием и сильной кислотой не позволяют нам предложить унифицированные методики их определения. ^ При электролизе калия иодида в кислой среде йод образуется на аноде по схеме: 2I- - 2ē ® I2. Эффективность кулонометрического титрования проверяли по стандарт-титру «Натрий серноватистокислый 5-водный 0,1 моль/л», которая составила 100,0±0,2%. Проведено количественное определение аскорбиновой кислоты электрогенерированным йодом в субстации (табл. 10, 11) и таблетках с глюкозой. Окисление аскорбиновой кислоты электрогенерированным йодом протекает в одну ступень (Рис. 2, I) в соотношении 1:1. ![]() Рис. 2. Кривые кулонометрического титрования: I − аскорбиновой кислоты электрогенерированным йодом, II − калия иодида электрогенерированным бромом, III − липоевой кислоты электрогенерированным бромом, IV − метионина электрогенерированным бромом; АВ − предэлектролиз; В − ввод пробы. Вспомогательные компоненты таблеточной массы и глюкоза не мешают определению аскорбиновой кислоты. Относительная ошибка титрования электрогенерированным йодом, равная 0,23%, меньше ошибки титрования электрогенерированными гидроксид-ионами − 0,35%. В связи с этим рекомендуется проводить количественное определение аскорбиновой кислоты в субстанции и таблетках с помощью электрогенерированного йода. Таблица 10 Определение аскорбиновой кислоты в субстанции (n=5, Р=95%)
^ в субстанции (P=95%)
^ Электрогенерированный бром образуется на аноде при электролизе калия бромида по схеме: 2Br- - 2ē ® Br2. Эффективность кулонометрического титрования предложено проверять по стандарт-титру «Натрий серноватистокислый 5-водный 0,1 моль/л», которая составила 99,9±0,2%. Изучено взаимодействие электрогенерированного брома с калия иодидом, липоевой кислотой и метионином. Установлено, что калия иодид взаимодействует с электрогенерированным бромом в соотношении 1:1. Вероятно, окисление протекает по схеме: KI + Br2 IBr + KBr. Окисление иодид-иона до иодмонобромида, в отличие от известной реакции окисления иодид-ионов до йода, можно связать с большей реакционной способностью электрогенерированного брома по сравнению с бромом, образующимся из бромат-бромидной смеси. Разработаны методики количественного определения калия иодида в субстанции и лекарственных формах. Предложено также проводить контроль качества йодсодержащих таблеток по показателю «Однородность дозирования». Установлено, что вспомогательные вещества таблеточной массы не мешают определению калия иодида. Результаты представлены в таблицах 12 и 13. Липоевая кислота и метионин окисляются электрогенерированным бромом быстро и количественно в соотношении 1:2 и 1:1, соответственно. Окисление протекает в одну ступень (рис. 2, III и 2, IV). Полученные результаты согласуются с литературными данными и схемами окисления липоевой кислоты и метионина: ![]() ![]() Предложены методики определения липоевой кислоты и метионина в субстанции и таблетках. Вспомогательные вещества таблеточной массы не мешают определению действующего вещества. Полученные результаты представлены в таблицах 12 и 13. Таблица 12 Результаты кулонометрического определения субстанций электрогенерированным бромом (n=5, Р=95%)
Таблица 13 Метрологические характеристики методики кулонометрического определения калия иодида, липоевой кислоты и метионина в субстанции (P=95%)
Проведена валидационная оценка методики количественного определения метионина электрогенерированным бромом. Специфичность оценивалась по способу «введено-найдено». Величины относительного стандартного отклонения не превышают 0,010 (табл. 14). Таблица 14 Кулонометрическое определение метионина электрогенерированным бромом (n=5, P=95%)
Линейность и аналитическая область методики подтверждается анализом 7 проб на 7 уровнях концентрации от 70 до 130%. Сравнение зависимости массы кислоты от количества электричества показало, что она имеет линейный характер и рассчитанное значение коэффициента линейной корреляции составляет 0,9999; y=(1±3)·10-6+(1290,00±0,01)·10-6x (рис. 3). ![]() Рис. 3. Зависимость между массой (m, мкг) метионина и количеством электричества ( Q, Кл) Правильность и воспроизводимость оценивались на трёх уровнях концентрации с использованием трёх навесок на каждом уровне в сравнении с обратным йодиметрическим титрованием, рекомендуемым нормативной документацией. Используя критерий Фишера сравнивали воспроизводимость и установили, что различие между дисперсиями статистически не значимо. Рассчитанное значение критерия Стьюдента меньше табличного и метод кулонометрического титрования валиден по показателям правильность и воспроизводимость (табл.15). Таблица 15 Результаты анализа субстанции метионина методами кулонометрического титрования и иодиметрического титрования (P=95%)
Fрассч= 5,21<Fтабл= 6,03 (P=99%), tрассч= 0,033<tтабл= 2,93 (P=99%, f=16) Кулонометрическое титрование гипобромит-ионами Гипобромит-ионы образуются при электролизе калия бромида в щелочной среде, вследствие диспропорционирования образующегося брома: Br2 + 2OH- ® Br- + BrO- + H2O. Эффективность кулонометрического титрования предложено проверять по стандарт-титру «Калий йодистый 0,1 моль/л», которая составила 100,0±0,2%. Изучены реакции взаимодействия электрогенерированного гипобромит-иона с аминокислотами (глицин, глутатаминовая, аспарагиновая и аминокапроновая кислоты, метионин) и перекисью водорода, которая в химическом отношении представляет собой очень слабую кислоту. Установлено, что аминокислоты окисляются гипобромит-ионами быстро и количественно в следующих соотношениях: глицин, глутаминовая, аспарагиновая и аминокапроновая кислоты 1:5, а метионин 1:7. Кривые титрования представлены на рис. 4. ![]() Рис. 4. Кривые кулонометрического титрования гипобромит-ионами: I − глутаминовая кислота, II − глицин, III − аминокапроновая кислота, IV − метионин; АВ − предэлектролиз; В − ввод пробы. Как видно из рисунка 4 (I, II, III), не содержащие серу аминокислоты окисляются в одну ступень, а метионин (IV) в две ступени. Исходя из структуры аминокислот и литературных данных, можно предположить, что аминокислоты окисляются до кетокислот. По видимому, аналогичным образом окисляются глутаминовая, аспарагиновая и аминокапроновая кислоты. Вероятно, окисление протекает по схемам: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Образование α-кетоглутаровой кислоты при окислении глутаминовой кислоты электрогенерированными гипобромит−ионами подтверждено нингидриновой реакцией. Реакция проводилась с раствором глутаминовой кислоты, продуктом её окисления гипобромит-ионами, а также с раствором -кетоглутаровой кислоты. Установлено, что глутаминова кислота даёт фиолетовую окраску, а продукт окисления и -кетоглутаровая кислота дают с нингидрином одинаковую оранжевую окраску. ![]() ![]() Аспарагиновая кислота окисляется аналогично глутаминовой кислоте. Метионин в своей структуре содержит атом серы, который может окисляться либо до сульфоксида, либо до сульфона: ![]() сульфоксид метионина метионин ![]() Возможность окисления серы до сульфона была проверена на диметилсульфоксиде: ![]() Оказалось, что в данных условиях диметилсульфоксид не окисляется до сульфона, поэтому можно предположить, что сера в метионине окисляется только до сульфоксида. Таким образом, учитывая, что при окислении метионин теряет 7 электронов, можно предположить, что по первой ступени (рис. 4, IV) сера окисляется до сульфоксида (отдаёт 2 электрона), а по второй ступени аминогруппа окисляется до кетогруппы (отдаёт еще 5 электронов). Вероятно, окисление протекает по схеме: ![]() При изучении окисления перекиси водорода гипобромит-ионами, установлено, что реакция протекает в соотношении 1:1, т.е. 1 молекула перекиси водорода теряет 2 электрона. Можно предположить, что окисление протекает по схеме: H2O2 + BrO− Br− + O2↑ + H2O. Таблица 16 Результаты кулонометрического определения аминокислот (n=5, P=95%)
На основании полученных результатов предложены методики количественного определения глицина и аминокапроновой кислоты с помощью гипобромит-ионов в субстанции (табл. 17) и лекарственных формах: растворах кислоты аминокапроновой 5%, таблетках глицина по 0,1 г. ^ в субстанции (P=95%)
Предложена методика кулонометрического определения перекиси водорода 3%. Величины относительного стандартного отклонения не превышают 0,020. Разработанная методика сравнивалась с методикой, рекомендуемой нормативной документацией. С помощью критериев Фишера и Стьюдента показано, что правильность и воспроизводимость методики кулонометрического титрования перекиси водорода несколько лучше методики перманганотометрического титрования. ВЫВОДЫ
^
|