Medicine-Analysis-1

SO32– + 2H+ → SO2 + H2O

Сернистый газ легко распознается по резкому запаху горящей серы или по покраснению синей лакмусовой бумажки, предварительно смоченной водой.

Вторая реакция на сульфит заключается в действии на исследуемый раствор раствора хлорида бария; при этом выпадает белый осадок. Но сульфит-ион, в отличие от сульфат-иона, образует с ионом бария белый осадок, растворимый в минеральных кислотах. Эту реакцию дают лишь неорганические сульфиты:

Ba2+ + SO32– → BaSO3↓

BaSO3 + 2HCl → BaCl2 + SO2 + H2O

Третья реакция основана на окислении сульфитов йодом. Йод в водной среде восстанавливается не только минеральными сульфитами, но и органическими; приэтом раствор приобретает кислую реакцию:

SO32– + J2 + H2O → SO42– + 2Jˉ + 2H+

R-CH2SO3Na + J2 + 2H2O → R-H + CH2O + Н2SO4 + НJ + NaJ

Реакция некоторых органических сульфитов (анальгин и др.) с йодом лежит также в основе их количественного определения.

1.3.12. ОТКРЫТИЕ ТАРТРАТА

Тартратами называют соли винной кислоты. В медицине находят применение соли винной кислоты как с органическими основаниями

30

(адреналина гидротартрат, эрготамина гидротартрат и др.), так и с неорганическими, например антимонилнатрия тартрат. В ГФXI приведены два метода установления подлинности тартратов. Сама винная кислота или ее монозамещенная натриевая соль используются для открытия иона калия (см. п.1.2.4). Эта же реакция лежит в основе определения тартратов.

В основе второго метода лежит реакция с резорцином в концентрированной серной кислоте; при этом образуются ауриновые красители красного цвета:

На первой стадии процесса под действием концентрированной серной кислоты осуществляется дегидратация винной кислоты с образованием щавелево-уксусной кислоты, которая легко декарбоксилируется при нагревании с образованием двух продуктов - пировиноградной кислоты и мономалонового альдегида. Наконец, декарбоксилирование обоих этих продуктов приводит к уксусному альдегиду. При конденсации альдегидов с резорцином образуются производные дифенилметана, которые окисляются концентрированной серной кислотой с образованием ауриновых красителей красного цвета.

31

Возможна циклизация последних с отщеплением воды и образованием производных 3-изоксантона.

Для осуществления дегидратации, конденсации и окисления необходима именно концентрированная серная кислота, поэтому разбавление смеси водой сверх нормативного может привести к отрицательному результату или, по крайней мере, к замедлению развития окраски. Из уравнений реакций видно, что резорцин можно заменить каким-либо другим фенолом, например салициловой кислотой. При этом процесс будет идти лишь до стадии образования ауриновых красителей без образования продуктов циклизации. При этом также будет развиваться красная окраска, но с тем или иным оттенком в зависимости от строения взятого для реакции фенола.

1.3.13.ОТКРЫТИЕ ФОСФАТА

ВГФXI описаны три метода открытия фосфатов. Хотя основную массу фосфорсодержащих лекарственных веществ составляют фосфаты, известны и другие фосфорсодержащие соединения, например армин - производное этилфосфоновой кислоты. Обнаружение фосфора в различных соединениях основано на предварительном переводе его в фосфат-ион.

Первый метод идентификации фосфата заключается в действии раствора нитрата серебра на исследуемый раствор; при этом образуется желтый осадок фосфата серебра (Ag3PO4). Напомним, что очень сходный с фосфат-ионом арсенат-ион образует с нитратом серебра коричневый осадок.

Магнезиальная смесь (раствор сульфата магния и хлорида аммония в растворе аммиака) при добавлении к раствору фосфата выделяет белый кристаллический осадок MgNH4PO4. Эта реакция рассматривалась при обсуждении методов открытия иона магния.

Раствор молибдата аммония в разведенной азотной кислоте образует с фосфатом характерный желтый кристаллический осадок 12молибдофосфата аммония:

PO43– + 3NH4+ + 12MoO42– + 24H+ → (NH4)3[PMo12O40]↓ + 12H2O

32

Следует иметь в виду, что осадок растворим не только в растворе аммиака, но и в избытке фосфата. Это обуславливает необходимость точного выдерживания указанных соотношений при выполнении этого анализа. Поскольку в фармакопейной методике ни температура нагрева, ни время выдержки не регламентированы, важно иметь в виду следующее. Осадок выпадает не сразу, поэтому, если нужно, реакционную смесь выдерживают некоторое время. Для ускорения реакции смесь нагревают до 40-50°С.

Выше нагревать нецелесообразно, так как увеличивается растворимость осадка, что препятствует его формированию.

Присутствие в растворе восстановителей мешает определению фосфата рассматриваемым методом, так как они восстанавливают гетерополианион 12-молибдофосфат до так называемой молибденовой сини. Реакция образования молибденовой сини используется как для определения восстановителей, так и для определения самого фосфора с использованием в качестве восстановителя, например, бензидина. В растворе также не должно быть больших количеств хлоридов, которые мешают образованию осадка. Этот третий метод по сравнению с двумя первыми более чувствителен и специфичен.

1.3.14. ОТКРЫТИЕ ХЛОРИДА

При добавлении к раствору, содержащему хлорид-ион раствора нитрата серебра в присутствии азотной кислоты, образуется белый творожистый осадок хлорида серебра. Надо иметь в виду, что хлорид серебра на свету постепенно становится серо-фиолетовым, а затем чернеет (фотохимическое разложение).

Как малорастворимая соль сильной кислоты хлорид серебра нерастворим в кислотах, однако он легко растворяется при действии веществ, связывающих ион серебра в более прочный водорастворимый комплекс, чем хлорид, например, таких, как KCN, Na2S2O3, NH3:

AgCl + 2NH3 → Ag(NH3)2Cl

Комплексные соединения с ионом серебра образуют не только указанные вещества, но и различные азотсодержащие соединения с

33

первичным, вторичным или третичным атомом азота (четвертичные азотсодержащие соединения комплексов не образуют). Растворимо ли комплексное соединение серебра или нет в воде зависит от свойств азотсодержащего лиганда, но никак не связано с растворимостью самого азотсодержащего соединения.

Например, гексаметилентетрамин легкорастворим в воде, но его комплексное соединение с нитратом серебра нерастворимо в воде:

3AgNO3 + 2(CH2)6N4 → [Ag3((CH2)6N4)2](NO3)3↓

Азотная кислота добавляется к испытуемому раствору для того, чтобы предотвратить образование других нерастворимых соединений серебра. После образования осадка его испытывают на растворимость в растворе аммиака.

Среди лекарственных веществ имеется большая группа гидрохлоридов органических оснований. При испытании таких соединений следует иметь в виду, что осадок может не раствориться при добавлении аммиака к реакционной массе, поскольку органическое основание данного препарата может быть нерастворимо в водном аммиаке и его образование будет мешать определению. Вот почему ГФXI предписывает при анализе таких соединений отфильтровывать осадок хлорида серебра перед испытанием его растворимости в аммиаке.

1.3.15. ОТКРЫТИЕ ЦИТРАТОВ

Цитратами называют соли лимонной кислоты. В медицине находят применение соли лимонной кислоты как с неорганическими основаниями (натрия гидроцитрат для инъекций и др.), так и с органическими, например дитразина цитрат, тусупрекс и др. В ГФXI приведены два метода установления подлинности цитратов.

В основе первого метода лежит реакция с хлоридом кальция, которая интересна тем, что растворимость цитрата кальция уменьшается при увеличении температуры раствора. Длительность нагревания здесь не имеет значения. Доведя смесь до кипения, можно наблюдать образование белого осадка (обычно помутнение раствора), который вновь растворяется при охлаждении:

34

Поскольку растворение образовавшегося осадка при охлаждении раствора происходит весьма медленно, в методике ГФ XI не предусматривается эта операция. Вместо этого проводят испытание растворимости его в разведенной хлористо-водородной кислоте, которая как более сильная вытесняет лимонную, что и приводит к растворению осадка. Для получения достоверных результатов важно точно придерживаться указанных концентраций растворов и их соотношения.

Второй метод открытия цитрата более специфичен и дает положительные результаты со всеми цитратами, как неорганическими, так и органическими. Он заключается в реакции с уксусным ангидридом при нагревании. Кроме того, нет необходимости предварительно готовить и нейтрализовать раствор. Более того, вода мешает проведению этой пробы, поскольку гидролизует уксусный ангидрид до уксусной кислоты, которая никакой окраски с цитратом не даёт. В основе этого метода лежит сложное взаимодействие, в котором уксусный ангидрид выполняет роль водоотнимающего и ацилирующего средства.

Прежде всего при дегидратации лимонной кислоты образуется аконитовая кислота (HOOCCH=C(COOH)CH2COOH), при циклизации и декарбоксилировании которой получаются соединения фуранового и пиранового рядов. Носителем окраски, по-видимому, является 6-ацетоксипиранон-2, образующийся в результате этих превращений:

CH2COOH

35

1.4.ОТКРЫТИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ

1.4.1.ОТКРЫТИЕ ПЕРВИЧНЫХ АРОМАТИЧЕСКИХ АМИНОВ

Воснове метода лежат реакции диазотирования ароматического амина (I) и азосочетания получающейся соли диазония с β-нафтолом

вщелочной среде (II) с образованием азокрасителей краснооранжевого цвета:

Ar-NH2 + 2HCl + NaNO2 → [Ar-N≡N]+Cl– + NaCl + 2H2O (I)

Первым этапом этого метода является растворение ароматического амина в разведенной хлористоводородной кислоте. Если оно затруднено, то смесь нагревают для ускорения процесса растворения, но затем её необходимо обязательно охладить.

Диазотирование в препаративных целях или в количественном анализе (нитритометрия) всегда проводят при температуре не выше 18°С или, ещё лучше, при охлаждении реакционной смеси льдом. Это обусловлено тем, что соли диазония термически нестабильны.

Практически все соли диазония, за редким исключением, очень быстро полностью разлагаются при температуре выше 35°С. C понижением температуры скорость разложения падает, но оно еще имеет место и при 0°С:

[Ar-N≡N]+Clˉ + H2O → Ar-OH + HCl + N2

Для качественного анализа, где время выполнения операций невелико и количественное течение процесса необязательно, приемлемой является комнатная температура.

Важнейшим условием осуществления реакции азосочетания является создание необходимого значения рН реакционной массы. Зависимость скорости реакции азосочетания от рH среды имеет куполообразный вид с максимумом при рН, равном pKa азосоставляющей (фенола или ароматического амина). Фенолы обычно азосочетают в

36

щелочной среде (почти всегда при рН 8-11), а ароматические амины в слабокислой (рН 3,5-6). Лишь некоторые реакционноспособные фенолы, в частности β-нафтол, можно сочетать в слабокислой или нейтральной среде при рН 5-7.

Проводить азосочетание с фенолами в щелочной среде целесообразно не только потому, что скорость реакции при этом максимальна, но и потому, что в этих условиях отсутствуют побочные реакции между фенолом и нитритом, которые происходят лишь в кислой среде. В кислой среде нитрит реагирует с β-нафтолом с образованием нескольких окрашенных продуктов: α-нитрозо-β-нафтола зеленоватожелтого цвета, орто-нафтохинона красного цвета, индофенольного красителя синего цвета и смолообразных продуктов более глубокого превращения, что придает смеси грязно-бурую окраску:

N=

OH O

Индофенольный краситель

Таким образом, проводить реакцию азосочетания в кислой среде нельзя еще и по этой причине.

Эти побочные продукты могут образоваться только в том случае, если имеется избыток нитрита натрия и среда при азосочетании кислая.

Анализ фармакопейной методики показывает, что при диазотировании ароматических аминов с молекулярной массой более 173 г/моль остается избыток нитрита натрия тем больший, чем больше молекулярная масса амина.

37

Среда при смешении кислого раствора соли диазония и щелочного раствора β-нафтола была бы сильнокислой и неприемлемой для азосочетания вообще, но с добавлением ацетата натрия она имеет слабокислую реакцию (рН 5-6).

Таким образом, при анализе ароматических аминов с большой молекулярной массой имеется некоторая возможность образования побочных продуктов. В связи с этим ГФXI допускает некоторый диапазон окраски осадка от желто-оранжевого до красно-оранжевого. Это оправдано еще и потому, что цвет образующегося азокрасителя в некоторой степени, хотя и в очень небольшой, зависит от природы ароматического амина. Незначительное влияние природы ароматического амина на цвет азокрасителя объясняется тем, что π-электроны ароматического ядра амина обычно сопряжены с неподеленной электронной парой атома азота связи N=N (n-π сопряжение), а не с π- электронами этой связи, т.е. нафталиновое кольцо и ароматическое ядро амина находятся в разных плоскостях. Cобственно тот факт, что цвет образующихся азокрасителей практически не зависит от природы амина, и позволяет использовать этот метод в качестве общей реакции подлинности на первичные ароматические амины.

Очень важен и порядок смешения растворов. Казалось бы, удобнее к раствору соли диазония добавить раствор β-нафтола, а не наоборот. Однако при таком порядке смешения реакционная масса некоторое время оставалась бы достаточно кислой, что привело бы к образованию некоторого количества побочных продуктов.

Рассматриваемая методика отличается от аналогичной, приведенной в ГФХ, по нескольким пунктам. По методике ГФХ реакция среды при азосочетании щелочная, что выгодно отличает ее от методики ГФXI. Это достигается тем, что для растворения амина используется не 1 мл разведенной хлористоводородной кислоты, а всего лишь 3 капли. Не добавляют также ацетат натрия, поскольку количество едкого натра, находящееся в щелочном растворе β-нафтола, достаточно для нейтрализации 3 капель разведенной хлористоводородной кислоты. Порядок смешения щелочного раствора β- нафтола с кислым раствором соли диазония одинаков в обоих мето-

38

дах, однако наблюдаемые проявления разные: в одном случае появляется красное окрашивание или выпадает оранжево-красный осадок (ГФХ), а в другом всегда выпадает осадок оранжевого с желтым или красным оттенком цвета (ГФXI).

Красное окрашивание объясняется тем, что азокраситель в щелочном растворе находится в растворенном состоянии в виде натриевой соли по фенольному гидроксилу, а вкислой средеон выпадает в осадок.

Интенсивность окраски красителя в растворе выше, чем в твердой фазе, которая к тому же содержит значительное количество непрореагировавшего β-нафтола белого цвета, поэтому чувствительность методики ГФХ выше. Методика ГФХ предусматривает и образование осадка, что возможно при передозировке кислоты или при недостатке щелочного раствора β-нафтола. Такая неопределенность нормативного требования является одним из главных недостатков методики ГФХ. Второй основной недостаток этой методики - малое количество хлористоводородной кислоты, что создает трудности с растворением амина, но, главное, обуславливает возможность побочных реакций на стадии диазотирования, особенно при анализе ароматических аминов в форме оснований. При недостатке кислоты могут образоваться диазоамино- и аминоазосоединения, что мешает наблюдению, поскольку эти вещества, как правило, окрашены и малорастворимы в слабокислых водных растворах:

2Ar-NH2 + NaNO2 + HCl → Ar-N=N-NH-Ar + NaCl + 2H2O

2Ar-NH2 + NaNO2 + HCl → Ar-N=N-Ar-NH2 + NaCl + 2H2O

Таким образом, обе методики не лишены недостатков. Но в целом методика определения первичных ароматических аминов по ГФXI более надежна и воспроизводима, хотя чувствительность ее меньше. Следует отметить, что методику ГФХI нецелесообразно использовать для открытия фенолов; для этой цели болееподходит методика ГФХ.

1.4.2. ОТКРЫТИЕ АМИДОВ И ЭФИРОВ УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ

Методика А опыта 11 позволяет открыть не только уксусную кислоту и ее соли, но также амиды и эфиры уксусной кислоты. Причем

39