Информация

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ СПИРТА В СПИРТО-ВОДНЫХ РАСТВОРАХ

В водных растворах этилового спирта линейная зависимость показателя пре­ломления и концентрации наблюдается в пределах до 50-60%. Если необходимо проводить определение крепости спирта в более концентрированных растворах методом рефрактометрии, то следует их предварительно разбавить и при расчетах концентрации учитывать разведение.

При определении показателя преломления спирто-водных растворов необходимо на призму рефрактометра наносить не менее 5-7 капель исследуемого раствора и измерять величину немедленно во избежание ошибки, связанной с улетучиванием спирта. Исследование необходимо проводить при температуре 20° С. Если оно осуществляется не при 20° С, следует вносить поправки на температуру. Величины поправок показателя преломления на 1° С представлены в таблице.

Если определение проводится при температуре выше 20° С, то поправку прибавляют к найденной величине показате­ля преломления; если анализ проводится при температуре ниже 20° С, поправку вычитают.

ПРИМЕР 1

Анализу подвергался 40% раствор спирта. Определение показателя пре­ломления проводили при 22° С. Показание рефрактометра – 1,3544. Согласно таб­лицы, поправка на 1° С для показателя преломления, близкого по величине к полу­ченному (1,35500), равна 2,4 х 10^-4 (т. е. 0,00024). Поскольку исследование прово­дилось при 22° С, то поправка будет составлять 0,00024 х 2 = 0,00048. Для приведения показателя преломления к стандартным 20° С, необходимо определённый показатель (1,3544) сложить с поправкой, умноженной на разность температур (0,00048):

1,3544 + 0,00048 = 1,35488

В таблице находим соответствующую данному показателю преломления концентрацию спирта. Найденной величины показателя преломления (1,35488) в таблице нет; ищем близкое по величине показателю преломления, оно равно 1,35500, что соответствует 40% спирта.

Следующее действие: необходимо определить, какая концентрация спирта соответствует разности показателей преломления между взятым нами в таблице (1,35500) и вычисленным значением (1,35488):

1,35500 – 1,35488 = 0,00012.

Продолжаем работать с таблицей: поправка на 1% спирта при 1,35500 равна 4,0 х 10^-4. Переводим эту величину в развёрнутый вид 0,0004 и проводим действие:

0,00012

----------- = 0,3

0,0004

Реальное содержание спирта в исследуемом растворе равно:

40 - 0,3 = 39,7%. Вычитание используется в том случае, если сравниваемое табличное значение больше исчисленного.

Таблица 1. Показатели преломления спирто-водных растворов, концентрация которых выражена в объёмных %.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ СПИРТА В СПИРТОВЫХ РАСТВОРАХ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ПРЕПАРАТОВ

ИНФОРМАЦИЯ

Для определения концентрации этилового спирта в спиртовых растворах ле­карственных препаратов, приготовленных на 70% спирте, по указанной выше причине, проводят разведение обычно 1:2, а приготовленных на 95% спирте - 1:3. Исключение составляют растворы салициловой кислоты, приготовленные на 70% спирте, которые разводят 2:1 вследствие ограниченной растворимости салициловой кислоты в воде. При этом необходимо учитывать, что при смешивании спирта с водой объем раствора несколько уменьшается, в связи с чем следует вносить поправку к фактору разве­дения: при смешивании 2 мл спирта с 1 мл воды для получения общего объёма 2 умножают не на 1,5, а на коэффициент 1,47; при смешивании 1 мл спирта с 2 мл воды - на 2,98 (вместо 3); при смешивании 1 мл спирта с 3 мл воды – на 3,93 вместо 4. После соответствующего разведения определяют показатель преломления полученного раствора, вычитают величину показателя преломления, приходящуюся на содержание растворенного препарата (или препаратов) в разбавленном растворе. Если необходимо, вносят по­правку на температуру и находят концентрацию спирта в приготовленном раство­ре. Для установления крепости спирта в лекарственной форме найденное значение концентрации умножают на коэффициент разведения.

Таблица 2. Поправки показателей преломления на содержание салициловой кислоты в разбавленном (2:1) спирто-водном растворе.

ПРИМЕР 2

1. Определение концентрации спирта в 2% растворе кислоты салициловой, приготовленного на 70% спирте.

Раствор анализируется при температуре 20° С.

В сухую склянку вносят пипеткой 2 мл раствора кислоты салициловой спиртовой и 1 мл воды, перемешивают и устанавливают показатель преломления полученного раствора (n = 1,3599).

Затем из его значения (табл.2) вы­читают поправку показателя преломления на содержание салициловой кислоты в разбавленном растворе (0,00188) для 2% раствора и находят показатель преломления спирта в раз­бавленном растворе:

1,3599 - 0,00188 = 1,35802

Далее вычисляют содержание спирта.

По таблице 1 находим, что близкому по значению к найденному эксперимен­тально показателю преломления 1,35700 соответствует 45% спирта. Поправка на 1% спирта равна 4,0 х 10^-4 (0,0004), этот показатель также берётся из таблицы 1. Поправка на разность (1,35802 – 1,35700 = 0,00102) равна 0,00102/0,0004 = 2,55% спирта.

Следовательно, содержание спирта в разбавленном 2:1 растворе равно:

45% + 2,55% = 47,55%,

а в исходном растворе:

47,55 x 1,47 = 69,90%

Возможна также ситуация, когда в спирто-водном растворе титриметрическими методами будет найдено несколько иное содержание растворённого компонента (в данном случае салициловой кислоты), отличное от исходной прописи. В этом случае поправку, приведённую для 1% раствора вещества, умножают на фактически найденное процентное содержание и затем вычитают её из найденной величины показателя преломления

ПРИМЕР 3

В 2% растворе салициловой кислоты найдено фактическое её содержание 1,85%. В этом случае поправка показателя преломления по содержанию салициловой кислоты будет подсчитана так:

0,00094 х 1,85 = 0,001739

Этот показатель надо будет отнять из найденного показателя преломления 2% раствора салициловой кислоты вместо 0,00188.

ПРИМЕР 4

2. Определение концентрации спирта в 1 - 4 % растворах борной ки­слоты, приготовленных на 70% спирте.

Для определения концентрации спирта к 1 мл лекарственной формы до­бавляют 2 мл воды очищенной, перемешивают и измеряют показатель преломления приготов­ленного разведения.

Далее вычитают поправку на содержание борной кислоты (табл. 3). Если необходимо, вносят поправку на температуру и устанавливают со­держание спирта, учитывая коэффициент разведения 2,98.

Т аблица 3. Поправка показателей преломления на содержание борной кислоты в разбавленном 1:2 спирто-водном растворе.

Количественное определение лекарственных препаратов в спиртовых раство­рах рекомендуется проводить объемно-аналитическим методом, так как рефракто­метрические методы требуют приготовления в качестве контроля (n₀) раствора спирта точно такой же концентрации, как и в исследуемом растворе, что усложняет анализ.

ИНФОРМАЦИЯ

Содержание в лекарственных смесях веществ, близких по химическому строению и свойствам (сульфаниламиды, соли галогеноводородных кислот и др.) затрудняет их раздельное определение общепринятыми титриметрическими методами. В этом случае как исключение допускается применять средний ориентировочный титр (СОТ) для определения суммы веществ. Иногда этот титр называют суммарным. СОТ – это масса смеси определяемых веществ в граммах, соответствующая 1 мл титранта.

Кулешова М. И. с соавторами предлагает его определять как результат отношения суммарного количества определяемых веществ в массе навески (а), взятой для анализа, в граммах к суммарному теоретическому объёму (А) титрованного раствора, необходимому для их титрования, в мл, то есть:

а

Т_ср = ------- ;

А

СОТ может быть рассчитан различными способами.

ПРИМЕР 1

При суммарном титровании хлоридов натрия, калия и кальция 0,1 моль/л раствором серебра нитрата в растворе Рингера средний титр (Т_ср) вычисляется следующим образом:

в 1 мл раство­ра, взятом для анализа, содержится: натрия хлорида 0,009 г, калия и кальция хлоридов по 0,0002 г.

Титр натрия хлорида - 0,005844 г, калия хлорида — 0,007456 г, кальция хлорида — 0,01095 г.

На титрование потребуется титранта:

0,009

1) на натрия хлорид - -------------=1,54 мл;

0,005844

0,0002

2) на калия хлорид - ------------ = 0,027 мл;

0,007456

0,0002 3) на кальция хлорид - ---------- = 0,018 мл.

0,01095

С использованием этих данных получим:

0,009 + 0,0002 + 0,0002 0,0094

T_cp = -------------------------------- = -----------= 0,00593

1,54 + 0,027 + 0,018 1,585

В случае, если титруемые совместно вещества находятся в ЛФ в одинаковом количестве, применяется упрощённая формула, позволяющая рассчитывать СОТ:

ПРИМЕР 2

1) Rp: Natrii bromidi

Kalii bromidi ana 4,0

Aq. purific. 200 ml

#

Сумму калия и натрия бромида определяют меркуриметрически, рассчитывая по СОТ. Титр для натрия бромида при использовании 0,1 N раствора Hg(NO₃)₂ = 0,01029; титр для калия бромида в тех же условиях = 0,0119. СОТ равен:

0,01029 + 0,0119

Т_ср =-----------------------= 0,011095

2

2) Упрощённый вариант для одновременного определения двух компонентов, которые содержатся в ЛФ в неодинаковом количестве:

Б + В

Т_ср =---------------, где

Б/Т₁ + В/Т₂

Б - прописанная масса первого компонента в прописи;

В - прописанная масса второго компонента в прописи;

Т₁ – титр первого компонента;

Т₂ – титр второго компонента.

ПРИМЕР 3

Rp: Natrii bromidi 4,0

Kalii bromidi 5,0

Aq. purific. 200 ml

#

4 + 5 9

Т_ср =-------------------------- = -------------------------= 0,01112

4/0,01029 + 5/0,0119 388,7269 + 420,1681

3) Ещё один вариант для расчёта СОТ:

Т₁ х Б + Т₂ х В

Т_ср =--------------------, где

Б + В

Б - прописанная масса первого компонента в прописи;

В - прописанная масса второго компонента в прописи;

Т₁ – титр первого компонента;

Т₂ – титр второго компонента.

УСЛОВНЫЙ ТИТР

ИНФОРМАЦИЯ

Некоторые лекарственные вещества представля­ют собой комплексные соединения, состоящие из двух веществ (кофеин-бензоат натрия, эуфиллин, темисал, протаргол и др.). Такие соединения в ле­карственных смесях можно определять по входящим в них компонен­там, содержание которых согласно требованиям ГФ и НД должно быть в строго определенных пределах.

Например, кофеин-бензоат натрия в экспресс-анализе чаще анали­зируют по бензоату натрия, которого в препарате должно быть от 58 до 62%. Если пользоваться титром 0,01441 г/мл, исходя из М. м. натрия бензоата (144,1 г/моль) и титрантом - 0,1 моль/л раствором кислоты хлоро­водородной, то в результате получим содержание натрия бензоата в ле­карственной форме. Для пересчета на кофеин-бензоат натрия получен­ный результат нужно дополнительно поделить на фактическое содер­жание (массовую долю) натрия бензоата в кофеин-бензоате натрия.

Для упрощения расчётов, можно использовать условный титр, пересчитанный на препарат. Для кофеина-бензоата натрия его определяют по формуле:

где а – содержание

натрия бензоата в данном образце кофеина-бензоата натрия (в %);

0,01441 - масса натрия бензоата (в г), соответствующая 1 мл 0,1 моль/л раствора кислоты хлороводородной.

Величина Т_{условн.} может значительно колебаться. При содержании в кофеине-бензоате натрия бензоата 58% Т_{условн =} 0,02484, а при 62% Т_условн = 0,02324. Поэтому для определения Т_условн. необходимо знать реальное содержание натрия бензоата в препарате.

Если таких данных нет, расчеты ведут по среднему пределy содержания данного компонента в препарате. Его рассчитывают так: складывают минимальное значение содержания компонента в препарате с максимальным и делят на 2. В нашем случае: (58 + 62)/2 =60; при этом Т_условн = 0,02402.

ПРИМЕР 4

1. Определение кофеина-бензоата натрия ацидиметрически (по натрия бензоату).

f_экв натрия бензоата равен 1. М. м. = 144,11 г/моль

0,1 х 144,11

Т_{(натрия бензоата по 0,1 моль/л хлороводородной кислоте)} = ------------------= 0,01441 г/мл.

1000

Для расчёта условного титра необходимо знать процентное содержание натрия бензоата в ЛП. По ФС, он должен находиться в препарате в пределах от 58 до 62%. Так как у нас нет предварительной информации о точном содержании натрия бензоата в конкретной партии, расчёт ведём по среднему пределу содержания данного компонента (см. выше):

0,01441 х 100%

Т_услов =--------------------= 0,02402 г/мл.

60%

2. Определение препарата кофеин-бензоат натрия по кофеину методом йодометрии.

f_экв кофеина ¼; М. м. = 194,19 г/моль.

194,19/4 х 0,1

Т_{(кофеина по 0,1 моль/л йоду)}= -------------------- = 0,004855 г/моль.

1000

По ФС содержание кофеина в ЛП кофеин-натрия бензоат должно находиться в пределах от 38 до 40%. Вычисляем средний предел содержания компонента (см. выше) – (38 + 40)/2=39, подставляем в формулу для расчёта условного титра:

0,004855 х 100%

Т_услов =--------------------= 0,01245 г/мл.

39%

ЗАДАЧА

По полученным экспериментальным данным рассчитать количественное содержание кофеина-бензоата натрия по кофеину методом обратной йодометрии, если на анализ взяли 0,3102 г препарата, растворили в мерной колбе на 200 мл и для анализа взяли 100 мл; при определении на титрование пошло 11,2 мл 0,1 моль/л раствора натрия тиосульфата, в контрольном опыте – 23,8 мл, К = 1,01.

РЕШЕНИЕ

Используем формулу для расчёта с учётом разведения:

0,01245 х (23,8-11,2) х 1,01 х 200 х 100%

С%=------------------------------------------------------ =102,15%

0,3102 х 100

ПРИМЕР 5

Эуфиллин (аминофиллин). Определение препарата по компоненту этилендиамину методом ацидиметрии.

f_экв этилендиамина ½; М. м. = 60,1 г/моль.

60,1/2 х 0,05

Т_{(этилендиамина по 0,05 моль/л HCl)} =------------------= 0,0015025 г/моль.

1000

По ФС содержание этилендиамина в препарате должно быть в пределах от 14 до 18%. В данной серии этилендиамина 15%.

0,0015025 х 100%

Т_услов =-----------------------= 0,010017 г/мл

15%

Рассчитать содержание эуфиллина, если на титрование 2 мл 0,5% раствора препарата израсходовано 1,04 мл 0,05 моль/л раствора хлороводородной кислоты, К =0,98. Содержание этилендиамина в данной партии эуфиллина 15%.

С использованием условного титра формула для расчёта выглядит так:

1,04 х 0,010017 х 0,98 х 100%

С% =---------------------------------------= 0,51%

2

Без использования условного титра формула для расчёта выглядит так:

1,04 х 0,0015025 х 0,98 х 100% х 100%

С% =--------------------------------------------------= 0,51%

2 х 15%

ИНФОРМАЦИЯ

Одним из общих свойств молекул является способность к избирательному поглощению электромагнитного излучения, что положено в основу определения строения и идентификации веществ. Человеческий глаз может воспринимать только малую часть волнового диапазона. Механизмы взаимодействия электромагнитного излучения и вещества значительно отличаются в разных частях спектра, но в любом случае происходит поглощение определённого количества энергии. Поглощение в ультрафиолетовой и видимой области связано с поглощением электромагнитного излучения электронами.

УЛЬТРАФИОЛЕТОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ

Электронные спектры молекул проявляются в ультрафиолетовой и видимой областях спектра, т. е. в области электромагнитных излуче­ний с длиной волны от 100 до 800 нм.

Спектральные свойства молекул зависят от типа содержащихся в них валентных электронов.

Электроны, образующие ординарную связь, называются σ-электронами (в соответствии с названиями молекулярных орбиталей). Харак­теристические функции и плотности заряда этих электронов враща-тельно-симметричны по отношению к валентной связи.

Электроны, образующие двойную связь, называются π-электронами. Характеристические функции и плотности их заряда имеют узло­вую плотность колебания, проходящую через валентную связь.

В молекулах, содержащих атомы азота, серы, кислорода и других, имеются неспаренные или несвязанные электроны, которые называют­ся n-электронами.

Поглощение световой энергии органическими соединениями в ви­димой и ультрафиолетовой областях спектра связано с переходом σ-, π- и n-электронов из основного состояния в состояние с более высокой энергией. Эти возбужденные состояния соответствуют молекуляр­ным орбиталям, которые называют обычно разрыхляющими или анти-связывающими орбиталями.

Разрыхляющие орбитали, соответствующие σ-связям, называются σ*-орбиталями, а π-связям — π*-орбиталями. Так как n-электроны не образуют связей, то соответствующих им разрыхляющих орбиталей не существует. Имеются следующие типы электронных переходов (→), происходящих в УФ- и видимой частях спектра: σ→σ*, п→σ*; п→π* и π→π*.

Энергия, необходимая для перехода σ→σ*, очень велика, поэтому соединения, у которых все валентные электроны участвуют в образо­вании ординарных связей, (насыщенные углеводороды), не поглощают света в ближней ультрафиолетовой области. Для σ→σ* перехода необходима энергия, которой обладают очень короткие волны дальней (вакуумной) ультрафиолетовой области, т. е. волны <200 нм.

Циклические парафины поглощают при более длинных волнах, чем соответствующие им соединения с открытой цепью, так как из-за напря­женности циклических молекул возникает некоторая ненасыщенность, п→σ* переходы требуют меньше энергии, чем переходы σ→σ*, по­этому молекулы с неспаренными электронами, как правило, имеют мак­симум поглощения в ближней УФ-области.

Переходы на разрыхляющие π*-орбитали обусловлены ненасыщен­ными участками молекулы; для них требуется еще меньшая энергия и наблюдаются они при больших длинах волн, вполне доступных для определения на обычных спектрофотометрах.

Следовательно, существенными элементами, обусловливающими на­личие электронных спектров органических молекул, являются кратная связь и неподеленная пара электронов. Их наличием в молекуле и их многочисленными сочетаниями объясняется вся совокупность электрон­ных спектров органических соединений в ближней ультрафиолетовой области.

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ МЕТОДЫ И АППАРАТУРА

Из физико-химических методов для количественного определения многих лекарственных препаратов в ГФХ и последующих ГФ наиболее широко представлены фо­тометрические методы: спектрофотометрия и фотоколориметрия. Эти методы отличаются простотой выполнения анализа, достаточ­ной точностью, высокой чувствительностью и небольшой затратой ис­следуемого вещества.

Фотоколориметрический метод основан на измерении поглощения света не строго монохроматического излучения окрашенными соедине­ниями в видимой области спектра. Если исследуемые соединения бес­цветны, их переводят в окрашенные соединения путем взаимодействия с различными реактивами. В этом случае окрашенные соединения в большинстве своем являются комплексными или внутрикомплексными соединениями. Последние должны быть прочными, иметь постоянный состав, высокую интенсивность окраски и т. д. Затем определяют опти­ческую плотность окрашенного раствора исследуемого вещества. Это делается или с помощью спек­трофотометров в видимой области спектра, либо чаще всего с помощью фотоэлектроколориметров. У последних имеется набор светофильтров, с помощью которых можно выделить более узкий интервал длин волн не монохроматического излучения.

Основной принцип работы всех систем электрофотоколориметров заключается в том, что световой поток определенного интервала длин волн, прошедший через кювету с окрашенным раствором или раство­рителем, попадает на фотоэлемент, который превращает световую энер­гию в электрическую, измеряемую гальванометром.

Спектрофотометрический метод основан на измерении поглощения света определенной длины волны (монохроматического излучения) точ­нее, очень узкого интервала длин волн (1-2 нм). Эти измере­ния поглощения света осуществляются при помощи спектрофотометров, в кото­рых используется всегда монохроматический поток световой энергии, получаемый посредством оптической системы — монохроматора.

Спектрофотометрический метод анализа имеет некоторые преимущества перед фотоколориметрическим. Основные из них следующие:

1. Значительное увеличение чувствительности и точности количе­ственного определения вследствие возможности работы в узкой обла­сти оптимального светопоглощения.

2. Метод спектрофотометрии может использоваться не только для анализа индивидуального вещества, но и для анализа смесей, содер­жащих несколько поглощающих и не взаимодействующих химически друг с другом компонентов.

3. Спектрофотометры позволяют работать не только с окрашенными растворами, которые поглощают свет в видимой части спектра (400-760 нм), но и с «бесцветными» для глаза растворами, которые поглощают излучение в ультрафиолетовой (200-400 нм) или ближней инфракрасной (760-1100 нм; 760-2500 нм) областях спектра.

4. Спектрофотометрические методы дают возможность определять константы диссоциации различных веществ, состав комплексных соеди­нений и т. п.

Таким образом, возможности спектрофотометрического метода анализа значительно шире, чем фотоколориметрического.

ХРОМОФОРЫ И АУКСОХРОМЫ

Еще более ста лет назад окраску веществ связывали с наличием в их струк­туре так называемых хромофорных групп, к которым относятся некоторые ненасыщенные группировки, например, двойные связи С=С, С=О, C=N, N=N, N=O, ароматические фрагменты.

Изолированные хромофоры имеют полосы поглощения в электронном спектре в дальней ультрафиолетовой области (165-200 нм) и являются прозрачными в видимой области спектра. Сопряжение одного хромофора с другим вызывает сдвиг полос поглощения в сторону больших длин волн с одновре­менным увеличением их интенсивности. Окрашенные вещества поглощают в видимой области спектра (400-800 нм). Очевидно, что такие соединения должны иметь в своей структуре длинную цепь сопряжения. Типичным при­мером окрашенных веществ служат азосоединения, характеризующиеся нали­чием в структуре в качестве главного хромофора фрагмента азобензола. Со­пряженная система азобензола включает два бензольных кольца и азогруппу:

Различные азосоединения в зависимости от длины сопряженной системы могут быть окрашены в желтый, оранжевый, красный, синий и зеленый цвета. Изменению и углублению окраски способствует наличие в структуре ауксохромов — атомов или групп атомов, вступающих в р, π- и π, π-сопряжение с π-электронной системой главного хромофора. Наиболее интенсивную окра­ску имеют те соединения, в которых с главным хромофором сопряжены одно­временно электронодонорные и электроноакцепторные группы, находящиеся в пара- или орто-положении по отношению друг к другу.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 3

Контрольная работа №3 содержит вопросы из раздела:

- лекарственные средства органической природы: