Нитрат- и нитрит-ионы обнаруживают путем окисления дифениламина до дифенилбензидина, а затем до дифе- нилдифенохинондиимина гидросульфата (синее окрашивание) в присутствии концентрированной серной кислоты:
Нитрит-иоиы (в отличие от нитратов) обесцвечивают раствор перманганата калия, подкисленный серной кислотой:
Взаимодействуя с антипирином (феназоном), нитриты образуют продукт замещения — нитрозоантипирин (зеленое окрашивание):
Реакции разложения сопровождаются образованием газообразных продуктов, которые обнаруживают органолеп- тически (запах, окраска).
Ионы аммония разлагаются под действием растворов гидроксидов (запах аммиака или изменение окраски красной лакмусовой бумаги):
Карбонат-ионы под действием насыщенного раствора сульфата магния образуют белый осадок, а гидрокарбонат образует осадок только при кипячении смеси (см. реакцию на магний).
Карбонат- и гидрокарбонат-ионы образуют газ — диоксид углерода под действием минеральных кислот:
Сульфит-ионы в тех же условиях образуют диоксид серы (резкий запах):
Нитрит-ионы, в отличие от нитрат-ионов, под действием кислот выделяют оксиды азота (диоксид азота имеет красно-бурую окраску):
Превращения, происходящие при нагревании и прокаливании некоторых ЛВ. Йод кристаллический, соединения мышьяка, ртути возгоняются (испытания выполнять под тягой!). Цинка оксид при прокаливании желтеет (после охлаждения окраска исчезает). Висмута нитрат основной разлагается с образованием оксида висмута (желтое окрашивание) и диоксида азота (желто-бурые пары). Соли алюминия при прокаливании с нитратом кобальта образуют плав синего цвета, представляющий собой алюминат кобальта (тенарова синь). Соли цинка в этих условиях образуют плав зеленого цвета (зелень Ринмана).
Установить наличие ряда элементов в неорганических и элементорганических ЛВ можно по изменению окраски бесцветного пламени горелки. Так, соль натрия, внесенная в пламя, окрашивает его в желтый цвет, калия — в фиолетовый, кальция — в кирпично-красный, лития — в карминово-красный. Соли бора, смоченные этанолом, окрашивают кайму пламени в зеленый цвет.
5 Идентификация элементорганических лекарственных веществ
Поскольку атомы у большинства элементорганических соединений связаны ковалентно, необходимым условием испытания их подлинности является предварительная минерализация. При этом происходит частичное или полное разрушение органической части молекулы до оксида углерода (IV) и воды. Другие элементы образуют соответствующие ионы. Последние идентифицируют с помощью рассмотренных выше или иных реакций.
Серу обнаруживают либо путем восстановления до сульфид-ионов, либо окислением до сульфат-ионов. Образование сульфида происходит также из соединений, содержащих тиоэфирную или тиокетонную серу, при нагревании с 10% раствором гидроксида натрия:
Образовавшийся при восстановлении органически связанной серы сульфид натрия идентифицируют цветной реакци- с% с н игропруссидом натрия (красно-фиолетовое окрашивание), осаждением раствором соли свинца (черное) или по сероводорода:
Счисление органически связанной серы осуществляют действием концентрированной азотной кислоты или сплавле- - .-ем со смесью нитрата и карбоната калия. Образовавшийся сульфат-ион открывают реакцией с солями бария.
Фосфорсодержащие соединения минерализуют смесью концентрированных серной и азотной кислот до фосфат-ионов, чсторые обнаруживают реакциями образования фосфата магния-аммония или фосфор-молибдата аммония (см. реакции на фосфат-ион).
Галогенсодержащие соединения под действием цинковой пыли в кислой или щелочной среде образуют галогениды:
Затем обнаруживают образовавшиеся галогенид-ионы с помощью рассмотренных выше реакций. Проба Бейльштейна основана на образовании окрашенных в зеленый цвет галогенидов меди при внесении в бесцветное пламя медной проволоки с галогенсодержащим соединением.
Фтор н хлор открывают аналитическими реакциями на соответствующие ионы после разрушения органической части молекулы расплавленным металлическим натрием:
Йод обнаруживают либо нагреванием йодпроизводного в пробирке на пламени горелки, либо действуя концентрированной серной кислотой:
Наблюдают выделение фиолетовых паров йода или фиолетовую окраску хлороформного извлечения. Можно также применить спекание со смесью нитрата калия и карбоната натрия:
Затем обнаруживают йодид-ионы.
Метод спекания можно использовать при наличии в одном соединении хлора и серы с последующим обнаружением образовавшихся хлорид- и сульфат-ионов.
Кобальт обнаруживают в виде ионов реакцией с нитрозо-Я-солью (динатриевой солью 1-нитрозо-2-нафтол-3,6-ди- . "ьфокислоты) после спекания кобальтсодержащего соединения с гидросульфитом калия (красное окрашивание).
6 Идентификация органических лекарственных веществ
Общие химические реакции
В ~армацевтическом анализе используются различные химические реакции органических соединений, которые дают определенный аналитический эффект (выпадение осадка, выделение газа, образование окрашенного раствора и т.д.).
Реаыши нитрования сопровождаются образованием окрашенных в желтый цвет моно-, ди- и тринитропроизводных арома- ",'- еекого ряда:
Под действием гидроксидов калия (натрия) продукты нитрования образуют окрашенные ацисоли:
Реакции нитрозироваиия приводят к образованию окрашенных, флюоресцирующих или имеющих стабильную температуру плавления нитрозосоединений:
Фенолы образуют нитрозосоединения, бесцветные или окрашенные в сине-зеленый (фенол), сине-фиолетовый (резорцин) цвет. При нитрозировании фенолов с последующим окислением образуются индофенолы (интенсивно-синее окрашивание):
Реакции диазотирования и азосочетания используют для идентификации производных первичных ароматических аминов и фенолов. Азосоединения — окрашенные (в красный, коричневый и оранжевый цвет) продукты, получаемые в две стадии:
1. Диазотирование (получение соли диазония):
2. Азосочетание (взаимодействие соли диазония с фенолом или ароматическим амином). Сочетание происходит в ор- пю- или паря-положеннях по отношению к гидроксильной или аминогруппе, но идет легче в псрс-положении:
Аз-зс;че_ гч".'.е с фенолами (нафтолами) происходит в слабощелочной (рН 9,0-10,0), а с аминами — в слабокислой сре-
Т.?: 1;: сочетания обусловлен наличием в этих соединениях электронодонорных -ОН и -ИН2 групп, создающих : -?.■■..отельные заряды в орто- и пара-положениях ароматического ядра. В этих положениях происходит электро- г ~ъг : е :гч?_;гние водорода катионом диазония и образуется азосоединение.
Г -: лзссочетания используют также для идентификации сложных эфиров фенолов, ацилированных первичных сг : • аминов (после гидролиза) и нитропроизводных (после гидрирования).
Раилии галогенирования (бромирования и йодирования) по типу реакции элеюрофильного замещения используют для обпроизводных фенолов и первичных ароматических аминов. Наличие в их молекулах заместителей первого рода (оксл- и аминогруппы) обусловливает происходящий процесс образования трибромфенола или триброманилина (белый осадок):
Аналогично происходит процесс образования трийодпроизводных. При наличии в молекулах фенола и анилина радикалов в пара- или орто-положениях образуются моно- или дигалогенпроизводные.
Реакции дегалогенирования можно выполнять без предварительной минерализации (если галогены связаны с углеродом непрочной ковалентной связью). Отщепление галогена при этом происходит под действием раствора нитрата серебра:
Дегалогенируют также, используя щелочное отщепление, путем нагревания галогенпроизводного в присутствии цинковой пыли (бромкамфора) или в спиртовом растворе гидроксида натрия:
Затем обнаруживают галогенид-ион.
Реакции конденсации альдегидов и кетонов с первичными аминами, гидроксиламином, гидразинами используются для идентификации всех указанных групп органических соединений по общей схеме:
Альдегиды, конденсируясь с первичными аминами, образуют окрашенные в желтый, красный или оранжевый цвет соли оснований Шиффа:
Эта реакция лежит в основе лигниновой пробы на первичные ароматические амины, которые взаимодействуют с ли- гнинами, содержащимися в бумаге.
Кетопроизводные образуют гидразоны:
и кетоксимы:
Гидразоны и кетоксимы — белые или окрашенные нерастворимые в воде соединения со стабильной температурой плавления. По этим признакам можно идентифицировать исходные для их получения соединения.
Окислительная конденсация с участием альдегидов лежит в основе таких широко применяемых в фармацевтическом анализе реакций, как образование ауринового красителя, нингидриновая реакция, мурексидная проба, проба Ле Розена и др.
Нингидриновая реакция является общей для а-аминокислот, иминокислот, полипептидов. Нингидрин (1,2,3-трикето- гидринденгидрат) образует с аммиаком, выделившимся из этих соединений, продукт конденсации — ион дикетогидрин- дилидендикетогидрамина, имеющий сине-фиолетовое окрашивание:
Реакции этерификации, ацилирования и гидролиза. Для подтверждения подлинности спиртов и карбоновых кислот широко используют реакцию этерификации, а подлинность сложных эфиров подтверждают с помощью обратного процесса — гидролиза:
Этерификацию проводят в присутствии дегидратирующих веществ (концентрированная серная кислота), а гидролиз — в кислой или щелочной среде.
Сходен с этерификацией процесс ацилирования (особенно ацетилирования) аминопроизводных:
а также обратный процесс — гидролиз ацильных производных.
Образовавшиеся в результате этерификации, ацилирования, гидролиза продукты идентифицируют по аналитическому эффекту (цвету, запаху, образованию газа или осадка, температуре плавления осадка и др.).
Очень широко используют, например, реакцию образования этилацетата, имеющего своеобразный фруктовый запах. Этилацетат образуют органические соединения, выделяющие при гидролизе этанол или уксусную кислоту:
Общим способом испытаний ЛВ, содержащих в молекуле сложноэфирную, лактонную, лактамную, амидную, имид- ную группы, является реакция, основанная на образовании гидроксамовых кислот (гидроксамовая проба):
Гидроксамовые кислоты, взаимодействуя с ионами железа (III) или меди (II), образуют окрашенные соли:
Реакции разложения амидов происходят при нагревании в растворах едких щелочей с образованием аммиака или алки- ламинов. имеющих характерный запах:
Первичные, вторичные и третичные амины в тех же условиях образуют соответственно метиламин, диметиламин ••" гриметиламин, например:
Указанные химические реакции используют для испытания подлинности солей первичных аммониевых оснований, амидов ароматических и гетероциклических кислот, производных уретанов.
Ациклические и циклические уреиды, алкилуреиды сульфокислот, производные гуанидина и семикарбазона, имеющие в молекуле уреидную группу, гидролизуются в щелочной среде с образованием аммиака. Например, уреиды:
К этой группе реакций можно отнести используемый в фармацевтическом анализе пиролиз (термическое разложение в сухой пробирке). Используют пиролиз для идентификации сульфаниламидов, производных бензодиазепина, пиридина и других ЛВ, которые образуют плавы с различной окраской и выделяют газообразные продукты с характерным запахом.
Реакции окисления-восстановления.
Процесс гидрирования осуществляют, как правило, водородом в момент выделения (при взаимодействии металлического цинка с хлороводородной кислотой). Эту реакцию используют для идентификации непредельных соединений, превращая их в предельные, или для восстановления нитросоединений до аминопроизводных:
Широко используются в фармацевтическом анализе реакции окисления. Первичные спирты идентифицируют, последовательно окисляя до альдегидов и кислот, которые затем обнаруживают с помощью характерных реакций:
Так, например, восстановительные свойства альдегидов устанавливают с помощью реакции образования «серебряного зеркала»:
Этот же процесс лежит в основе взаимодействия реактива Несслера с альдегидами:
Реакция окисления альдегидов лежит в основе использования реактива Фелинга, представляющего собой смесь от- лельно приготавливаемых растворов сульфата меди и калий-натриевой соли винной кислоты. В щелочной среде при нагревании в присутствии альдегидов образуется красный осадок оксида меди (I). Общая схема этой реакции:
8 Реакции образования солей и комплексных соединений
Соли органических кислот идентифицируют по наличию катионов натрия, калия, кальция и др. (с помощью рассмотренных выше реакций), а также по наличию анионов органических кислот (ацетат-, бензоат-, салицилат-, тартрат-, цитрат- и других ионов).
Широко пользуются при испытаниях на подлинность реакцией нейтрализации натриевых (калиевых) солей органических кислот (бензойной, салициловой и др.):
Нерастворимые в воде кислоты при этом осаждаются, и их идентифицируют по температуре плавления.
Нерастворимые в воде или окрашенные соли и комплексные соединения образуют с ионами тяжелых металлов органические ЛВ, содержащие в молекуле: спиртовый и фенольный гидроксил, вторичную аминогруппу, имидную группу и др. В качестве реактивов при этом используют соли железа (III), меди (II), ртути (II), кобальта, свинца, кадмия, серебра, сурьмы и др.
Ион железа (III) — наиболее широко используемый в фармацевтическом анализе реактив. Взаимодействуя с фенолами, он образует ионы феноксидов железа, окрашенные в синий, фиолетовый или красный цвет, например:
Окрашенные комплексы с ионами железа (III) образуют практически все органические соединения, содержащие в молекуле фенольный гидроксил. Если он связан в сложноэфирную группу, то реакцию выполняют после гидролиза.
Различную окраску в зависимости от рН среды имеют комплексные соединения иона железа (III) и салицилат-иона:
Структура этих комплексов обусловлена наличием у салицилат-иона не только фенольного гидроксила, но и карбоксильной группы.
Ионы железа (III) образуют окрашенные в красный цвет соли с ацетат-ионом:
а с бензоат-ионом — бензоат железа (розовато-желтый осадок):
|
Окнгл:е-ные комплексные соли образуют с ионами железа (III) также глюконат-, аминосалицилат-ионы, кислота ас- • : г" и тсизводные пиразолона, 8-оксихинолина, 4-оксикумарина, аминофенолы, флавоноиды и др.
Ион чети III) образует окрашенные комплексные ионы с многоатомными спиртами (глицерол, аминоспирты):
Нпичие спиртового гидроксила и вторичной аминогруппы в молекулах аминоспиртов создает условия для образования окрашенных внутрикомплексных соединений:
Аминокислоты с солями меди (II) образуют комплексные соединения, имеющие темно-синюю окраску:
Различные по растворимости и окраске внутрикомплексные соединения меди (II) образуются с сульфаниламидами. Ион меди при этом замещает подвижный атом водорода:
Подобные комплексы с амидами сульфаниловой кислоты образуют и другие ионы тяжелых металлов (кобальта, серебра).
При определенных значениях рН среды с солями меди образуют комплексные соединения барбитураты, гидроксамо- вые кислоты и др.
Ионы кальция с цитратами образуют при кипячении белый осадок цитрата кальция:
Ионы сурьмы (III) образуют окрашенные продукты с ретинолом (синий) и эргокальциферолом (оранжево-желтый).
Ионы кобальта в присутствии солей кальция образуют сине-фиолетовые комплексные соединения с барбитуратами. С производными пурина, имеющими в молекуле незамещенный атом водорода в имидной группе в положении 1 и 7, соли кобальта образуют окрашенные осадки.
Ионы серебра образуют растворимые (монозамещенные) соли с барбитуратами, производными пурина, при наличии в их молекулах незамещенной имидной группы:
Нитропруссид натрия Ыа2[Ре(СГ^)5>Ю] • НгО образует окрашенные продукты с различными органическими соединениями вследствие замещения нитрозогруппы в его молекуле, например, кетонами:
Кроме кетонов, окрашенные продукты с нитропруссидом натрия образуют альдегиды, фенолы, сульфаниламиды, производные пиридина, изоникотиновой кислоты, имидазола, ряд алкалоидов, сердечных гликозидов и др.
9 Идентификация органических оснований и их солей
Общим испытанием на соли органических оснований [Я=И] • НА с неорганическими и органическими кислотами (НА) является реакция нейтрализации связанных с ними кислот. При этом органическое основание выпадает в осадок:
Затем основание можно идентифицировать по температуре плавления или с помощью цветных реакций.
Анионы связанных неорганических (хлороводородной, бромоводородной, йодоводородной, азотной, фосфорной) и органических (бензойной, салициловой, виннокаменной и др.) кислот обнаруживают с помощью рассмотренных выше качественных реакций.
Органические азотсодержащие основания и их соли, в т.ч. алкалоиды, витамины, антибиотики, можно идентифицировать с помощью осад и тельных (общеалкалоидных) реактивов.
Осадительные реактивы образуют с органическими азотсодержащими основаниями (алифатической, ароматической, гетероциклической структуры) и их солями аморфные или кристаллические осадки (белые или окрашенные), которые имеют стабильную температуру плавления, что также подтверждает подлинность испытуемого ЛВ. Особенно широко для испытания подлинности используют пикриновую кислоту, образующую со многими органическими основаниями пикра- ты, нерастворимые в воде.
Для идентификации органических оснований и их солей используют реактивы, которые не совсем точно называют специальными (специфичными) по отношению к некоторым алкалоидам. К их числу относятся: концентрированная серная кислота, концентрированная азотная кислота, смесь этих кислот (реактив Эрдмана), концентрированная серная кислота, содержащая ванадиевую кислоту (реактив Манделина), концентрированная серная кислота, содержащая формальдегид (реактив Марки).
Концентрированная серная кислота — один из наиболее широко используемых в фармацевтическом анализе реактивов. При испытании подлинности многих органических соединений используются ее активные окислительные, дегидратирующие свойства и каталитическое действие. Сочетание концентрированной серной кислоты с другими окислителями усиливает окислительную активность этих реактивов. Кроме того, она участвует в таких химических процессах, как конденсация, кислотный гидролиз, минерализация.
Концентрированная азотная кислота используется для идентификации органических соединений, т.к. проявляет свойства окислителя и нитрующего агента. Продукты окисления приобретают различное окрашивание, а образовавшиеся ни- тропроизводные имеют характерное желтое окрашивание и легко переходят под действием гидроксидов щелочных металлов в ацисоли, имеющие хиноидную структуру и иную окраску.
10 Источники и причины недоброкачественности лекарственных веществ
Основными источниками примесей являются: исходные и промежуточные продукты синтеза, сопутствующие вещества (в растительном и животном сырье), растворители, остатки кислот и щелочей, в том числе за счет выщелачивания стекла, металл, из которого изготовлена аппаратура, песок, асбест, волокна тканей и фильтровальной бумаги и т.д.
Примеси можно разделить на две группы: технологические (внесенные исходным сырьем или образовавшиеся в процессе производства) и примеси, приобретенные в процессе хранения, транспортировки, под воздействием различных факторов (тепла, света, кислорода воздуха, влаги и др.).
Примеси могут быть токсичные (недопустимые), оказывающие влияние на фармакологический эффект, и примеси, указывающие на степень очистки ЛВ. Последние, присутствуя в больших количествах, снижают содержание биологически активных веществ и соответственно уменьшают активность ЛС. Поэтому в ФС (ФСП) указываются допустимые пределы содержания
8-09-2015, 23:04