3 курс / Фармакология / Контроль_качества_и_безопасность_лекарственных_препаратов_Гармонов

ности и получения очищенных образцов препаратов. Важное достоинство метода – воз- можность отличать оптические изомеры и полиморфные формы ЛВ. Метод применим ко всем видам соединений, которые образуют истинные растворы.

Температура. Константой, характеризующей гомогенность твердых веществ, является температура плавления. Ее используют в фармацевтическом анализе для установления подлинности и чистоты большинства твердых ЛВ. Известно, что это значение температу- ры, при которой твердое тело находится в равновесии с жидкой фазой при насыщенной фазе пара. Температура плавления является постоянной величиной для индивидуального вещества. Присутствие даже небольшого содержания примесей изменяет температуру плавления вещества, что позволяет судить о степени его чистоты. Подтвердить индивиду- альность исследуемого соединения можно пробой смешанного плавления, так как смесь двух веществ, имеющих одинаковую температуру плавления, плавится при той же темпе- ратуре.

Для установления температуры плавления ГФ ХI рекомендует капиллярный метод, позволяющий подтвердить подлинность и ориентировочно степень чистоты лекарствен- ного препарата. Поскольку в лекарственных препаратах допускается некоторое содержа- ние примесей, то температура плавления может быть выражена не всегда четко. Поэтому большинство фармакопей, в том числе ГФ ХI, под температурой плавления подразумевает интервал температур, при котором происходит процесс плавления испытуемого препарата от появления первых капель жидкости до полного перехода вещества в жидкое состояние. Некоторые органические соединения при нагревании разлагаются. Процесс этот происхо- дит при температуре разложения и зависит от ряда факторов, в том числе от скорости на- грева.

Приведенные в частных статьях ГФ интервалы температур плавления указывают на то, что между началом и окончанием плавления ЛВ интервал не должен превышать 2ºС. Если он превышает 2ºС, то в частной статье должно быть указано, на какую величину. Если пе- реход вещества из твердого в жидкое состояние нечеткий, то вместо интервала температуры плавления устанавливают температуру, при которой происходит только начало или только окончание плавления. Это значение температуры должно укладываться в интервал, приве- денный в частной статье ГФ.

В зависимости от физических свойств применяют различные методы установления температуры плавления. Одни из них рекомендуются для твердых веществ, легко превра- щаемых в порошок, а другие – для веществ, не растирающихся в порошок (жиры, воск, парафин, вазелин и др.). Следует учитывать, что на точность установления температурно- го интервала, при котором происходит плавление испытуемого вещества, могут влиять условия подготовки образца, скорость подъема и точность измерения температуры, опыт- ность аналитика. В ГФ ХI уточнены условия определения температуры плавления и реко- мендован новый прибор с диапазоном измерений в пределах от 20–360ºС с электрическим обогревом.

Под температурой затвердевания понимают наиболее высокую остающуюся в течение короткого времени постоянную температуру, при которой происходит переход вещества из жидкого состояния в твердое.

Температура кипения, или температурные пределы перегонки – это интервал между начальной и конечной температурой кипения при нормальном давлении 760 мм рт. ст. Температуру, при которой в приемник перегнались первые пять капель жидкости, назы- вают начальной температурой кипения, а температуру, при которой перешло в приемник 95% жидкости, – конечной температурой кипения. Указанные пределы температур можно установить макрометодом и микрометодом. Следует учитывать, что температура кипения зависит от атмосферного давления. Температуру кипения устанавливают только у сравни- тельно небольшого числа жидких лекарственных препаратов: циклопропана, хлорэтила, эфира, хлороформа, трихлорэтилена, этанола.

При установлении плотности берут массу вещества определенного объема. Плотность устанавливают с помощью пикнометра или ареометра строго соблюдая температурный режим, так как плотность зависит от температуры. Обычно это достигают термостатиро-

41

ванием пикнометра при температуре 20ºС. Определенные интервалы значений плотности подтверждают подлинность этилового спирта, глицерина, масла вазелинового, вазелина, парафина твердого, галогенпроизводных углеводородов, раствора формальдегида, эфира для наркоза, амилнитрита и др. ГФ ХI рекомендует устанавливать содержание спирта в препаратах этилового спирта 95, 90, 70 и 40%-ного по плотности в ЛФ либо перегонкой с последующим установлением плотности, либо по температуре кипения водно-спиртовых растворов.

Дистилляцию осуществляют кипячением определенных количеств спиртовых смесей в колбах, герметически соединенных с приемником. Последний представляет собой мер- ную колбу вместимостью 50 мл. Собирают 45 мл отгона, доводят его температуру до 20ºС и добавляют водой до метки. Плотность отгона устанавливают пикнометром.

При термическом разложении органических ЛВ образуются вещества с меньшей мо- лекулярной массой и характерными химическими свойствами. Они могут быть неоргани- ческими (сероводород, углекислый газ и др.) или органическими веществами (муравьиный альдегид, метанол, уксусная кислота и т.д.). Те же вещества могут получаться при нагре- вании в присутствии окислителей или восстановителей. Например, серосодержащие ве- щества могут выделять соответственно сероводород или диоксид серы. Некоторые веще- ства разлагаются с образованием летучих альдегидов или кислот, которые можно опреде- лить в газовой фазе посредством простых реакций. Под влиянием тепла некоторые веще- ства сублимируются или после плавления испаряются. ЛВ с высоким содержанием угле- рода и низким содержаниемкислорода можно определить по сильно коптящему и светя- щемуся пламени. ЛВ с низким содержанием углерода и относительно богатые кислородом (главным образом, алифатические соединения) дают слабо светящееся или бесцветное пламя. ЛВ, вспучивающиеся при нагревании, а затем после плавления начинающие ки- петь, обычно содержат кристаллизационнную воду. Продукты горения иногда имеют ха- рактерный запах: сахара дают запах карамели, белки – запах жженых волос. Продукты го- рения всех углеводородов и аминосоединений не имеют запаха.

Вязкость – это физическая константа, подтверждающая подлинность жидких ЛВ. Раз- личают динамическую, кинематическую, относительную, удельную, приведенную и ха- рактеристическую вязкость. Каждая из них имеет свои единицы измерения.

Для оценки качества жидких препаратов, имеющих вязкую консистенцию, например глицерина, вазелина, масел, обычно определяют относительную вязкость. Она представ- ляет собой отношение вязкости исследуемой жидкости к вязкости воды принятой за еди- ницу. Для измерения кинематической вязкости используют различные модификации вис- козиметров типа Оствальда и Уббелоде. Зная плотность исследуемой жидкости, можно вычислить динамическую вязкость. Последнюю можно также установить с помощью ро- тационных вискозиметров различных модификаций или микрореометров. На измерении скорости падения шарика в жидкости основано устройство вискозиметров типа Гепплера. Они позволяют установить показатель динамической вязкости жидкости. Все приборы должны термостатироваться, так как вязкость в значительной степени зависит от темпера- туры испытуемой жидкости.

Запах. Органические соединения в отличие от неорганических часто имеют характер- ный запах, указывающий на класс соединения, к которому может принадлежать иссле- дуемое вещество. Характерным запахом обладают: углеводороды терпенового ряда, пина- колин («терпеновый запах»); низшие спирты; низшие жирные кислоты (муравьиная и ук- сусная кислоты имеют очень резкий запах, пропионовая и более высшие кислоты – непри- ятный запах пота); низшие кетоны; альдегиды; галогенпроизводные (дурманяще- сладковатый запах); ароматические нитросоединения (запах горького миндаля); фенолы (запах «карболки»); эфиры фенолов (анисовый или укропный запах); сложные эфиры (фруктовые запахи); изонитрилы (неприятно сладкий тошнотворный запах); меркаптаны, тиоэфиры (неприятный запах, напоминающий сероводород).

42

4.2. Реакции обнаружения элементов при установлении подлинности лекарст- венных веществ

Определение элементного состава ЛВ имеет большое значение при его идентифика- ции. Присутствие гетероэлементов (т.е. элементов, за исключением углерода, водорода и кислорода) говорит о сложности состава молекулы органического ЛВ. Получение данных элементного состава органического ЛВ дает информацию для дальнейшего проведения функционального анализа.

При установлении элементного состава сначала разрушают ковалентные связи между элементами с образованием ионов или соединений, которые далее идентифицируют. В большинстве случаев органическое ЛВ предварительно разлагают (минерализуют), ис- пользуя реакции с окислителями или восстановителями. Продукты разложения растворя- ют и, применяя методы неорганического качественного анализа, обнаруживают элементы. При минерализации часто происходит выделение газов, поэтому компоненты можно об- наружить и при исследовании состава газовой фазы. В качественном элементном анализе при выполнении минерализации не обязательно проводить ее количественно. Специаль- ные способы минерализации при обнаружении элементов в органических соединениях рассмотрены ниже.

Обнаружение углерода и водорода. Методы основаны на окислении углерода органи- ческого вещества в диоксид углерода, а водорода – в воду. В качестве окислителей широ- ко используются: оксид меди, восстанавливающийся до металлической меди, или оксид молибдена (VI) восстанавливающийся до оксида молибдена (V):

C + 2 CuO → CO2 + 2 Cu

Выделение диоксида углерода доказывается реакцией с баритовой или известковой водой, протекающей с образованием белого осадка соответствующего карбоната:

CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2 O.

Методы обнаружения водорода основаны на том, что при нагревании органического вещества содержащийся в нем водород и кислород образуют воду, которую можно иден- тифицировать различными способами, например, по образованию кристаллогидрата сульфата меди

или сероводорода при прокаливании вещества с безводным сульфитом натрия:

Na2SO3 + 3 C → 3 CO + Na2S,

Na2S + H2O → Na2O + H2S−.

Обнаружение азота. Методы, используемые для обнаружения азота в органических ЛВ, можно разделить на группы в зависимости от процесса минерализации:

1. Минерализация при сплавлении с карбонатом кальция. Выделяющийся аммиак об- наруживают по реакции с реактивом Несслера:

2. Окислительное разложение (смесь хромовой и серной кислот, пероксиды). Азот ор- ганического вещества превращается в оксиды азота, которые затем обнаруживают по ре-

43

акции с сульфаниловой кислотой и α-нафтиламином:

[N] → NО2

[Ar–NH3]+ + HNO2 → [Ar–N=N]+ + 2H2O,

далее образуются окрашенные в красный цвет азокрасители состава Ar–N=N–Ar(Ar)NH3+ .

3. Восстановительное разложение (проба Лассеня). Азот обнаруживают в форме циа- нид-иона, образующегося из углерода и азота органического вещества при его сплавлении с металлическим натрием или калием. При взаимодействии образовавшегося цианида на- трия или калия с ионами железа (II) образуется гексацианоферрат (II) натрия, который с ионами железа (III) дает синий осадок берлинской лазури. Если в образце присутствует сера, то образующиеся сульфид-ионы будут мешать обнаружению азота. Для устранения мешающего влияния серы сульфид-ионы осаждают в виде сульфида свинца:

Na + [N] + [C] → NaCN

2NaCN + FeSO4 → Fe (CN)2 + Na2SO4

Fe(CN)2 + 4NaCN → Na4[Fe(CN)6]

гексацианоферрат (II) натрия

4FeCl3 + 3Na4[Fe(CN)6] → Fe4[Fe(CN)6]↓ + 12NaCl

берлинская лазурь

Обнаружение серы. В некоторых органических ЛВ серу можно обнаружить, не под- вергая вещества специальному разложению. Например, реакционноспособная SH-группа тиоспиртов реагирует с ионами металлов, образуя нерастворимые сульфиды и меркапти- ды:

R–SH + Ag + → R–SAg ↓ + H+

4R–SH + Cu2+ → 2CuS–R ↓ + R–S–S–R + 4H+

Растворы тиоспиртов обесцвечивают раствор иода:

2R–SH + I2 → R–S–S–R + I– + 2H+

Тем не менее большинство серосодержащих ЛВ предварительно минерализуют вос- становительными методами – сплавлением со щелочными металлами с образованием сульфид-ионов (проба Лассеня):

2Na + [S] → Na2S

Na2S + Pb(NO3)2 → PbS↓ + 2NaNO3

черный

Na2S + Na2[Fe(CN)5NO] → Na4[Fe(CN)5(NO)S]

нитропруссид натрия, комплекс

красно-фиолетового цвета

или окислительными методами, например, с пероксидом натрия с образованием сульфат- ионов. Образующиеся неорганические соединения серы обнаруживают с использованием следующих реакций:

Na2O2 + [S] → Na2SO4

BaCl2 + Na2SO4 → BaSO4 ↓ + NaCl

Обнаружение кислорода. Для определения кислорода обычно не пользуются качест- венными реакциями. Однако очень чувствительной является проба с тиоцианатом железа (III) Fe(NCS)3 или тетратиоцианокобальтатом калия K2[Co(SCN)4]. Тиоционат железа и тет- ратиоцианокобальтат калия экстрагируются кислородсодержащими (полярными) раство- рителями (эфир, спирты) и не экстрагируются неполярными растворителями, не содер- жащими кислород (бензол, хлороформ). Используя эти различия в их растворимости, можно идентифицировать кислородсодержащие полярные растворители. Когда много по- лярных веществ растворено в неполярном растворителе, наблюдается обесцвечивание водной фазы. При проведении пробы тиоцианат железа добавляют к раствору образца в

44

неполярном растворителе (см. табл. 1). В присутствии кислородсодержащего соединения наблюдается окрашивание раствора в красный цвет. В случае тетратиоцианокобальтата калия раствор окрашивается в ярко-синий цвет.

Обнаружение галогенов. В галогенорганических соединениях прочность связи между углеродом и гетероатомом неодинакова для различных галогенов и обычно уменьшается в ряду Cl, Br, I. Однако этот порядок может несколько меняться, поскольку прочность связи зависит как от строения молекулы, так и от природы заместителей, их числа и положения. Аналогичным образом изменяется и энергия, необходимая для отрыва атомов галогена. Атомы галогена в ароматических галогенсодержащих органических веществах обычно связаны прочнее, чем в алифатических производных. Некоторые алифатические галогени- ды растворяются в воде и диссоциируют с образованием галогенид-ионов или гидролизу- ются при нагревании в щелочных условиях. Галогены, расположенные в боковой цепи ароматических соединений, особенно в α-положении, обладают теми же свойствами. Од- нако большинство галогенсодержащих соединений в водных растворах галогенид-ионы не отщепляют. Поэтому при анализе их предварительно полностью разлагают.

Наиболее распространенным методом определения галогенов является их термическое разложение с оксидом меди (проба Бейльштейна). При этом образуются летучие галоге- ниды меди, окрашивающие пламя в зеленый или голубовато-зеленый цвет. Например, для хлороформа химизм процесса следующий:

2СHCl3 + 5CuO = CuCl2 + 4CuCl + 2CO2 + H2O

Минерализация галогенсодержащего органического ЛВ проводится и с использовани- ем восстановителей (щелочных металлов, разложение по Лассеню). Образующиеся гало- генид-ионы обнаруживают в виде галогенида серебра или по реакции с хлорной водой:

Две последние реакции сопровождаются появлением характерной для йода фиолето- вой, а для брома оранжево-желтой окраски бензольного или хлороформенного слоев, ко- торые добавляются в качестве экстрагентов, так как бром и йод лучше растворимы в орга- нических растворителях, чем в воде.

Обнаружение фосфора. Фосфор определяют по реакции с молибдатом аммония после предварительной окислительной минерализации образца с оксидом кальция. При окисли- тельной минерализации образуется фосфорная кислота, которую обнаруживают в пробе:

H3PO4+12(NH4)2MoO4+21HNO3→(NH4)3H4[P(Mo2O7)6+21NH4NO3+10H2O

желтый кристаллический осадок фосформолибдата аммония

45

4.3. Реакции обнаружения функциональных групп лекарственных веществ

Аналитические реакции, используемые для определения функциональных групп, отли- чаются от реакций катионов и анионов в неорганическом анализе. Ионы в растворе находят- ся в свободном состоянии и очень реакционноспособны, в то время как функциональные группы связаны с алифатическими или ароматическими фрагментами, а иногда и с обоими одновременно. Прочность этой связи в разных молекулах сильно различается. Это объясняет тот факт, что чувствительность определения функциональной группы зависит от природы анализируемого соединения.

Всистематическом органическом анализе функциональные группы идентифицируют после проведения предварительных испытаний и качественного элементного анализа. Не рекомендуется начинать исследование функциональных групп в совсем неизвестном ве- ществе. В случае, когда имеется предварительная информация о веществе и необходимо

ееподтверждение, идентификация определенных функциональных групп имеет решаю- щее значение.

Ворганическом химическом анализе термин «функциональная группа» относится не только к группам, связанным с основной частью молекулы (карбоксильная, гидроксиль- ная, амино-, нитрогруппа и т.д.), но и к углерод-углеродным двойной и тройной связям, которые можно обнаружить с помощью химических реакций. Этот же термин включает понятие ароматического или алифатического характера молекулы. В связи с этим реакции функциональных групп свидетельствуют не только о наличии или отсутствии их в моле- куле, но также дают информацию о структуре молекулы, поскольку поведение функцио- нальных групп зависит от их положения в молекуле и различных взаимодействий.

Основные реакции функциональных групп органических соединений приводятся ниже на основе следующей классификации (табл. 3):

–производные алифатических углеводородов;

–ароматические углеводороды и их производные;

–ненасыщенные соединения;

–соединения, содержащие гидроксильную группу;

–соединения, содержащие кетогруппу;

–соединения, содержащие азот;

–соединения, содержащие галогены;

–соединения, содержащие серу.

Эта система отличается от классификации катионов и анионов в неорганическом анали- зе, где возможно определить любой катион в ходе систематической обработки образца. Бла- годаря технике разделения можно последовательно определить несколько катионов, в то время как методом исключения можно установить присутствие или отсутствие данного аниона. Методика исключения применяется и в анализе функциональных групп, при этом важно знать результаты предварительных испытаний и данные качественного элементного анализа, которые дают ценную информацию о химических свойствах вещества. Например, если в ЛВ не обнаружены гетероэлементы, а есть только углерод, водород и кислород, его следует отнести к группам 1–5. В случае отсутствия кислорода это должен быть алифатиче- ский или ароматический углеводород. Если вещество содержит углерод, водород и кисло- род, сначала устанавливают его характер: ароматический или алифатический, насыщенный или ненасыщенный, а затем его испытывают на присутствие гидроксильных или кетогрупп. В присутствии гетероэлементов (азота, серы или галогенов) ситуация становится более сложной, так как наряду с гетероэлементом молекула может содержать любые другие угле- родсодержащие функциональные группы. Таким образом, после обнаружения гетероэле- мента вещество испытывают также на содержание других упомянутых выше функциональ- ных групп.

46

47

48

49

50