Висмут и его соединения в медицине

В результате проведённых испытаний получен оксогидроксотрибромфенолят висмута, содержащий (в %): оксид висмута – 51,6, свинец – 0,0008,

цинк – 0,0001, сурьма ‒ < 0,0001, медь ‒ 0,0003, серебро ‒ 0,0003, мышьяк

‒< 0,0001, железо ‒ 0,0005, теллур ‒ < 0,0001.

3.8.Тартраты висмута

Соединениявисмутасвиннойкислотойиспользуютвмедицинеприлечении инфекционных заболеваний, связанных со спирохетозом [4, 143]. Имеющиеся в литературе данные о составе соединений висмута с винной кислотойиихноменклатуредовольнопротиворечивы.РозенгеймиФогельзанг [155] описали получение висмутовинной кислоты состава С4H5O7Bi∙nH2O, которой давали названия моновисмутовинная, диоксивисмутовинная, оксивисмутовинная или висмутилвинная кислоты и приписывали формулы, в состав которых входят одна или две свободные карбоксильные группы. Метод её получения, предложенный Пиконом [156], состоит в осаждении висмутовинной кислоты на холоде из раствора нитрата висмута в уксусной кислоте при добавлении к нему водного раствора винной кислоты. При взаимодействии висмутовинной кислоты с растворами аммиака, гидроксидами и ацетатами щелочных металлов образуются трёхкомпонентные комплексные соединения как не растворимые в воде, например, C4H3O6BiM (M= K+, Na+, Li+, NH4+) [157], [Bi(C4H4O6) ]NH4. nH O [158], так и раство-

римые в ней − C4H4O7BiNa [157], Na(BiO)2C4H3O6 и2 Na(BiO)3C4H O6 [159], Bi(HC4H4O6)4- и [Bi(OH)3C4H4O6]-2 [160]. 2 2

При взаимодействии растворов винной кислоты и ацетилированного дивисмутового тартрата получали безводную тартровисмутовинную кислоту состава Bi(C4H4O6)(C4H5O6) [161]. Ранее её получали действием виннокаменной кислоты на гидроокись висмута [162], нитратотартрат висмута [155]илилактовисмутовуюкислоту[163](всегдасдвумяилитремямолекуламикристаллизационнойводы),апрепаратудавалисьназвания«дитартрат висмута» или «дитартровисмутовая кислота».

Жирард [157] синтезировал тригидрат дитартрат висмута состава [Bi(C4H4O6)(C4H5O6)]∙3H O добавлением водного раствора винной кислоты к ацетатному раствору 2нитрата висмута или по реакции взаимодействия между оксидом висмута и винной кислотой. Херрманн [164] получал это соединение осаждением при добавлении раствора винной кислоты к уксуснокислому раствору висмута при 40 °С следующим образом: 4,85 г висмута нитрата пятиводного добавляли в смесь из 5 мл воды и 3 мл ледяной уксусной кислоты, нагревали смесь 10 минут с обратным холодильником. К полученному раствору добавляли при 40 °С раствор, содержащий 3,10 г винной кислоты в 5 мл воды. Образовавшийся аморфный осадок выдерживали в течение 5-ти дней, затем полученные кристаллы промывали ледяной водой, содержащей винную кислоту, спиртом, диэтиловым эфиром и

162

Глава 3. Получение висмута и его соединений высокой чистоты

сушили.Тригидраттартратависмутапредставляетсобойбесцветныеигольчатые кристаллы. В данном соединении присутствуют два различных тартратных лиганда [L-(+)-тартрат]‾ и [L-(+)-тартрат]2‾. Это соединение синтезировали также по реакции взаимодействия пентагидрата нитрата висмута

Bi(NO3)3∙5H2O с L-(+)-винной кислотой:

Bi(NO3)3 + 2HO2CCH(OH)CHCO2H →

→ Bi[O2CCH(OH)CH(OH)CO2][O2CCH(OH)CH(OH)CO2H]∙3H2O +

В работах Сагатиса [158] и Херрмана [164] с соавторами исследованы структуры тартратных комплексов висмута составов

NH4[Bi(C4H4O6)2(H2O)]·H2O и [Bi(C4H4O6)(C4H5O6)]·3H2O соответственно.

Показано, что данные структуры содержат одинаковый асимметричный фрагмент, в котором два тартратных лиганда образуют хелатную связь с атомом висмута при помощи карбоксилатного и карбокси-донора. Атом висмута в этих соединениях связан с двумя дополнительными хелатными тартратными лигандами от асимметричных соседних фрагментов и атомом кислорода молекулы воды. Координационное число висмута в этих соединениях равно 9. Молекулы воды и ион аммония образуют межмолекулярные водородные связи.

Соединения висмута с винной кислотой получают обычно осаждением висмута из азотнокислых растворов добавлением растворов винной кислоты или её солей с щелочными металлами. Однако продукты осаждения чувствительны к условиям синтеза (рН среды, отношение тартрат-ионов к висмуту в водной фазе, температура и т.д.) и, как было показано в работах [157–159, 161, 165], в этих системах могут образовываться соединения различного состава.

Влияние концентрации тартрат-ионов, температуры и рН среды на степень осаждения висмута из азотнокислых растворов, а также на состав и чистоту продуктов, полученных при осаждении, исследовано в работе [166]. Показано (рис. 3.30), что при осаждении висмута из азотнокислых растворов винной кислотой с увеличением концентрации тартрат-ионов в растворе степень осаждения висмута при (23 ± 2) °С сначала незначительно уменьшается, проходит через минимум при мольном отношении тартратионов к висмуту, равном 0,5, а затем увеличивается и при n, равном 5, она составляет 98,8%. Повышение температуры процесса приводит к уменьшению степени осаждения висмута. При температуре (60 ± 3) °С степень осаждениявисмута остаётсяпостоянной и независитотконцентрации винной кислоты до значения n, равного 3. Дальнейшее увеличение n ведёт к её росту, и при n, равном 5, R составляет 91,1%.

163

Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/

Висмут и его соединения в медицине

Рис. 3.30. Зависимость степени осаждения висмута R (%) от мольного отношения тартратионов к висмуту в растворе (n) при добавлении к висмутсодержащему раствору винной кислоты (1, 2) и тартрата натрия (3, 4).

Температура процесса (С°): 1, 3 – (23 ± 2); 2, 4 – (60 ± 3)

[Bi6O4(OH)4](NO3)6.4H2O (23 °C) и [Bi6O4(OH)4](NO3)6·H2O (60 °С). Осадки,

полученные при исходном мольном отношении тартрат-ионов и висмута в растворе меньше 1, являются рентгеноаморфными, и при этом висмут осаждается, по-видимому, в виде смеси основного нитрата и нитратотартрата. При n, равном 1, осаждается смешанный нитратно-тартратный комплекс состава [Bi(NO3)(H2O)3]C4H4O6, о возможности образования которого сообщается в работе [167].

Осадки, полученные при 23, 60 °С и n, равных не менее 2 и 3, соответственно,представляютсобойсоединениесостава[Bi(C4H4O6)(C4H5O6)]·3H2O, что подтверждается методами ДТА, ИК и химического анализа.

Исследования по осаждению висмута из азотнокислых растворов тартратом натрия показали (рис. 3.30, кривые 3, 4), что при увеличении концентрации тартрат-ионов в растворе степень осаждения висмута R сначала возрастает и проходит через максимум при мольном отношении тартратионов к висмуту, равном 1,6 (R = 98%), а затем резко уменьшается, что вызвано растворением осадка. Такой характер зависимости обусловлен способностью висмута образовывать с тартрат-ионами растворимые в воде комплексные соединения [160].

Электронно-микроскопические исследования полученных продуктов показали, что, в зависимости от условий синтеза, можно получить тартраты висмута с различной морфологией и удельной поверхностью. Так, нитратотартраты висмута, полученные при температурах процесса 23 и 60 °С представляютсобойдостаточнокрупныеагрегатыкристалловсразмерамиот3до

164

Глава 3. Получение висмута и его соединений высокой чистоты

40 мкм с признаками блочного строения, состоящими из мелких игольчатых кристаллов (рис. 3.31, а). Тригидрат дитартрата висмута, полученный при 23 °С, представляет собой ориентированные сростки удлинённых призматических(почтиигольчатых)кристалловразмеромоколо3‒10мкм(рис.3.31,б), а размер кристаллов продукта, полученного при повышенной (60 °С) температурепроцесса,составляет20‒60мкм(рис.3.31,в).Приосаждениивисмута из азотнокислых растворов раствором тартрата натрия получают рентгеноаморфный продукт, который представляет собой агрегаты кристаллов с размером1‒5мкм,состоящиеизаморфныхчастиц(рис.3.31,г).Приэтомудельная поверхность тартратов, полученных при температурах 23 и 60 °С, соответственно,равна:длянитратотартрата−0,8и0,7м2/г;длядитартрата−0,6и 0,4 м2/г, а для натрийсодержащего тартрата − 1,5 и 1,1 м2/г.

При осаждении висмута из азотнокислых растворов раствором винной кислоты основные примесные металлы (свинец и серебро) осаждаются вместе с висмутом. В связи с этим с целью получения тригидрата дитартрата висмута высокой чистоты в работе [168] исследовано взаимодействие основного нитрата висмута с растворами винной кислоты.

Исследованияповзаимодействиюосновногонитратависмутасводными растворами винной кислоты показали (рис. 3.32), что с ростом концентрациивиннойкислотывисследуемойсистеменаблюдаетсяснижениемольного отношения нитрат-ионов к висмуту (кривые 1, 2), а отношение тартрат- и гидротартрат-ионов к висмуту в осадке возрастает (кривые 3, 4).

Рис. 3.31. Микрофотографии нитратотартрата (а), дитартрата (б, в) и натрийсодержащего тартрата (г) висмута, полученных при добавлении к раствору Bi(NO3)3 винной кислоты (а-в) и тартрата натрия (г). Температура процесса (°С): а, б, г – (20 ± 2); в – (60 ± 3)

165

Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/

Висмут и его соединения в медицине

Рис. 3.32. Зависимость соотношения нитрат-ионов (1, 2), тартрат-ионов (3, 4) и висмута в осадке от величины n в системе.

Температура процесса, °С: (20 ± 3) (1, 4), (60 ± 5) (2, 3), время синтеза – 3 ч, n – мольное отношение тартрат- и гидротартрат-ионов к висмуту в растворе

Данные РФА, ДТА, ИК-спектроскопии и химического анализа подтверждают образование тригидрата дитартрата висмута состава

Анализ на содержание примесных металлов показал, что тартрат висмута, полученный по реакции взаимодействия между основным нитратом висмутаирастворомвиннойкислоты,являетсявысокочистымсоединением и соответствует требованиям фармакопеи (табл. 3.8).

Табл. 3.8. Состав металла марки Ви1 и полученных основных тартратов висмута

166

Глава 3. Получение висмута и его соединений высокой чистоты

Окончание таблицы 3.8

Электронно-микроскопические исследования показали, что обработка основного нитрата висмута (рис. 3.33, а) раствором винной кислоты при n =3итемпературе20и60°С(рис.3.33,б, в)приводиткрасщеплениюкристаллов на составляющие блоки и диспергацию этих блоков. При этом имеет место перекристаллизация продукта с образованием дитартрата висмута, представляющего собой ориентированные сростки удлинённых призматических (почти игольчатых) кристаллов, размер которых зависит от температуры процесса. Так, при 20 °С размер единичного кристалла составляет 10‒20 мкм, а удельная поверхность продукта – 0,80 м2/г. Размер кристаллов продукта, полученного при температуре 60 °С, составляет 20‒60 мкм, а удельная поверхность равна 0,17 м2/ г.

Рис. 3.33. Микрофотографии основного нитрата висмута [Bi6O5(OH)3](NO3)5∙3H2O (а) и дитартрата висмута (б, в), полученного при обработке растворами винной кислоты.

Температура процесса (°С): (20±2) (б), (60±3) (в), время синтеза – 3 ч

167

Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/