Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Фармацевтическая химия. Учебно-методическое пособие
.pdf
R–COONa + HCl → R–COOH + NaCl
N + HCl → [R3N] HCl
R
3
Алкалиметрия используется для определения неорганических
и органических кислот, а также солей органических оснований с
различными кислотами:
HCl + NaOH → NaCl + H
R–COOH + NaOH → R–COONa + H
[R
N] HA + NaOH → R3N + NaA + H2O
3
O
2
O
2
Косвенная (заместительная) нейтрализация основана на
реакции осаждения ионами серебра органических оснований,
содержащих в молекуле вторичную аминогруппу или меркаптогруппу:
>NH + AgNO
R–SH + AgNO3 → R–SAg↓ + HNO
→ >N–Ag↓ + HNO
3
3
3
Выделившуюся кислоту титруют алкалиметрическим методом.
Оксимный метод также основан на косвенной нейтрализации
эквивалентного количества хлороводородной кислоты, выделившейся при взаимодействии гидроксиламина гидрохлорида с кетопроизводными:
>C=O + NH2OH·HCl → >C=N–OH + H2O + HCl
Этерификация в сочетании с алкалиметрией используется при
определении спиртов и фенолов. Их ацетилируют уксусным ангидридом, а его избыток гидролизуют до уксусной кислоты, которую
затем оттитровывают раствором гидроксида натрия:
R–OH + (CH
CH
CО)2O → R–O–COCH3 + CH3COOH
3
(CH
CO)2O + H2O → 2CH3COOH
3
COOH + NaOH → CH3COONa + H2O
3
Параллельно выполняют контрольный опыт с тем же количе-
ством уксусного ангидрида.
121
Гидролиз сложных эфиров в сочетании с ацидиметрией.
Сложные эфиры гидролизуют титрованным раствором гидроксида
натрия, избыток которого титруют хлороводородной кислотой:
R–COOR
+ NaOH → R–COONa + R1–OH
1
NaOH + HCl → NaCl + H
O
2
Гидролиз может быть выполнен в кислой среде:
H
2SO4
R–COOR1 + H2O ––––→ R–COOH + R1–OH
Образовавшуюся при гидролизе органическую кислоту можно
извлечь эфиром и оттитровать алкалиметрическим методом.
III.8.2.2. Титрование в смешанных растворителях
Используют в тех случаях, когда ЛВ плохо растворяются в воде
или водные растворы имеют слабо выраженные кислотные (щелочные) свойства. Они усиливаются в присутствии этанола (ацетона).
Титрование в воде в присутствии несмешивающихся с ней
эфира или хлороформа используют для извлечения органического
основания или кислоты из водной фазы, что исключает их влияние
на результаты титрования.
3.8.2.3. Титрование в среде неводных растворителей
(неводное титрование)
Метод позволяет количественно определить органические вещества, проявляющие в водной среде очень слабые основные или
кислотные свойства. В качестве титрантов используют растворы
сильных кислот или сильных оснований.
Неводное титрование органических оснований (R
солей (R
N·HA) выполняют, используя в качестве растворителей
3
N) и их
3
безводные уксусную кислоту, уксусный ангидрид, муравьиную
кислоту или их сочетания. Титрантом служит раствор хлорной
кислоты, индикаторами – кристаллический фиолетовый, тропеолин 00, метиловый оранжевый.
Титрование слабых органических оснований хлорной кислотой
в среде ледяной уксусной кислоты включает несколько этапов:
1. Растворение HClO
HClO
в ледяной CH3COOH:
4
+ CH3COOH ⇄ CH3COOH
4
+
+ ClO
2
–
4
122
2. Растворение основания (R3N) в ледяной CH3COOH:
N + CH3COOH → [R3NH]+ + CH3COO
R
3
–
3. Взаимодействие ацетоний- и ацетат-ионов:
CH
COOH
3
+
+ CH3COO– → 2CH3COOH
2
4. Взаимодействие протонированного амина с хлорат-ионом:
NH]+ + ClO
[R
3
–
→ [R3NH]+·ClO
4
–
4
–––––––––––––––––––––––––––––
R
N + HClO4 → [R3NH]+·ClO
3
–
4
Очень слабые органические основания (рК>12) необходимо титровать хлорной кислотой в среде уксусного ангидрида (УА ), т.к.
он более активно (чем ледяная уксусная кислота) усиливает основные свойства аминов.
1. Взаимодействие HClO
+ (CH3CO)2O ⇄ (CH3CO)2OH+ + ClO
HClO
4
с УА :
4
–
4
2. Растворение амина (R3N) в УА :
N + (CH3CO)2O ⇄ R3NCH3CO+ + CH3COO
R
3
–
ацетилий-ион
3. Взаимодействие кислоты с основанием:
CO)2OH+ + CH3COO– ⇄ (CH3CO)2O + CH3COOH
(CH
3
4. Взаимодействие ацетилий-иона с хлорат-ионом:
NCH3CO+ + ClO
R
3
–
+ CH3COOH → [R3NH]+·ClO
4
–
+ (CH3CO)2O
4
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
R
N + HClO4 → [R3NH]+·ClO
3
–
4
Соли органических оснований с галогеноводородными кислотами (R
N·HX) проявляют кислотные свойства даже в неводной
3
среде. Поэтому их титруют в присутствии ацетата ртути (II), который нейтрализует галогенпроизводную кислоту. Малодиссоциированные галогениды ртути (HgX
) и (CH3COO)2Hg не мешают
2
определению. Образующийся ацетат органического основания оттитровывают хлорной кислотой:
N·HX + (CH3COO)2Hg → HgX2 + 2[R3NH]+·CH3COO
2R
3
2[R3NH]+·CH3COO– + 2HClO4 → 2[R3NH]+·ClO
–
+ 2CH3COOH
4
–
123
Неводное титрование галогеноводородов может быть выполнено без добавления ацетата ртути, если в качестве протогенных растворителей использовать безводную муравьиную кислоту в присутствии уксусного ангидрида.
Неводное титрование органических веществ, проявляющих
кислотные свойства (фенолы, барбитураты, карбоновые кислоты,
сульфаниламиды и др.) выполняют, используя в качестве растворителя
диметилформамид или его смесь с бензолом
. Титрантом служит раствор гидроксида натрия в смеси метанола и бензола или раствор метилата натрия. В качестве индикатора используют тимоловый синий.
R–OH + O=CН–N(CH
→ R–O– + O=CН–NH+(CH3)
3)2
2
R–O– + CH3ONa → R–ONa + CH3O–
CH
O– + O=CН–NH+(CH3)2 → CH3OH + O=CН–N(CH3)
3
2
Суммарно процесс нейтрализации фенолов (енолов) можно
представить так:
R–OH + CH
3.8.3. Окислительно-восстановительное титрование
ONa → R–ONa + CH3OH
3
Иодометрия – метод, основанный на окислительных свойствах
иода и восстановительных свойствах иодид-ионов:
+ 2e– → 2I–
I
2
–
2I
– 2e– → I
2
Титрант – раствор иода (индикатор – крахмал) используют для
прямого титрования неорганических и органических веществ, способных окисляться или образовывать с иодом продукты присоединения или замещения. Используют также обратное иодометрическое титрование. При этом избыток иода титруют 0,1 М раствором
тиосульфата натрия:
I
+ 2Na2S2O3 → 2NaI + Na2S4O
2
6
Восстановительные свойства иодида калия используют для
количественного определения веществ, обладающих окислительными свойствами. Выделившееся эквивалентное количество иода
оттитровывают тиосульфатом натрия.
124
Используют также сочетание реакции замещения (получение
нерастворимых в воде моно-, ди- и трииодпроизводных) и обратной иодиметрии. Иодпроизводные отфильтровывают, а в фильтрате определяют избыток титрованного раствора иода. Аналогичным
образом используют реакцию образования полииодидов [R
N]·HI·I4
3
органических оснований. При выполнении определения необходимо учитывать влияние рН среды.
Иодхлорометрия – отличается от иодометрии использованием
в качестве титранта не раствора иода, а более устойчивого раствора иодмонохлорида. Аналогично иоду иодмонохлорид образует иодпроизводные органических оснований. Избыток титранта
устанавливают иодометрически:
ICl + KI → I
I
+ 2Na2S2O3 → 2NaI + Na2S4O
2
+ KCl
2
6
Иодатометрия основана на окислении органических соединений
иодатом калия. Избыток титранта устанавливают иодометрически:
+ 5KI + 6HCl → 3I2 + 6KCl + 3H2O
KIO
3
Броматометрия (бромид-броматометрия) основана на использовании окислительных свойств или реакции замещения (получение моно-, ди- или трибромпроизводных) за счет образующегося
свободного брома:
+ 5KBr + 6HCl → 3Br2 + 6KCl + 3H2O
KBrO
3
Индикаторами при прямом титровании служат азокрасители, которые обесцвечиваются бромом в эквивалентной точке (метиловый
красный). В случае обратного титрования эквивалентную точку устанавливают иодометрически по избытку титранта (бромата калия).
Перманганатометрия основана на использовании окислительных свойств титранта – перманганата калия в кислой среде:
–
+ 8H+ + 5e– → Mn2+ + 4H2O
MnO
4
Индикатором при прямом титровании служит сам титрант (появляется розовое окрашивание), а при обратном титровании избыток титранта устанавливают иодометрическим методом.
Цериметрия основана на использовании окислительных
свойств титранта – соли церия (IV), который в кислой среде восстанавливается до церия (III):
125
Ce4+ + e– → Ce
3+
Индикатором служат дифениламин, о-фенантролин, а при обрат-
ном титровании избыток титранта устанавливают иодометрически:
2Ce(SO
+ 2KI → I2 + Ce2(SO4)3 + K2SO
4)2
4
3.8.4. Комплексонометрия
Метод основан на образовании прочных, растворимых в воде
комплексов катионов металлов с трилоном Б – динатриевой солью
этилендиаминтетрауксусной кислоты (Na
ЭДТА) или другими
2
комплексонами. Независимо от заряда катиона взаимодействие его
с титрантом (Na
ЭДТА) происходит в стехиометрическом соотно-
2
шении 1:1:
CH2COONa
N
CH2COOH
CH
2
CH
2
CH2COOH
N
CH2COONa
Me
2+
Me
3+
CH2COO
N
CH2COO
CH
2
CH
2
CH2COO
N
CH
COO
_
Me
Na+ + 2H+ + Na
CH2COONa
N
CH2COO
CH
2
CH
2
CH2COO
N
CH2COONa
Me
+
+ 2H
Используют метод для количественного определения неорганических и органических ЛВ, содержащих катионы магния, кальция,
цинка, висмута, свинца, алюминия и др. Точ ку эквивалентности устанавливают с помощью металлоиндикаторов – органических красителей (ксиленоловый оранжевый, пирокатехиновый фиолетовый, кислотный хром темно-синий), образующих с указанными катионами
непрочные, ярко
окрашенные комплексы. В эквивалентной точке эти
комплексы разрушаются до образования свободного индикатора, по
окраске которого делают заключение о конце титрования.
Непременным условием комплексонометрии является строгое
соблюдение при титровании определенного интервала рН, что до-
+
126
стигается с помощью буферных растворов. Комплексонометрическое титрование может быть выполнено прямым, обратным и косвенным (заместительным) методом.
3.8.5. Нитритометрия
Метод количественного определения первичных и вторичных
ароматических аминов, основанный на использовании титранта –
раствора нитрита натрия, в присутствии бромида натрия:
NaNO
+ NaBr + 2HCl → О=N–Br + 2 NaCl + H2O
2
нитрозил бромид
В этих условиях с первичными ароматическими аминами образуются диазосоединения (в кислой среде):
Ar–NH
+ O=N–Br → Ar–NH–N=O + HBr + HCl → [Ar–N+≡N]Cl– + H2O
2
Вторичные ароматические амины в тех же условиях образуют
N-нитрозосоединения:
Ar–NH(R) + О=N–Br → Ar–N(R)NO + HBr
Эквивалентную точку устанавливают различными путями: потенциометрически, с помощью указанных в ФС внутренних индикаторов
(тропеолин 00, нейтральный красный), с внешним индикатором (иодкрахмальная бумага). Титрование с иодкрахмальной бумагой ведут до
тех пор, пока капля титруемого раствора, взятая через 1 мин
после
прибавления титранта, не вызовет тотчас же посинение бумаги:
2KI + 2NaNO
+ 4HCl → I2 + 2NO + 2NaCl + 2KCl + 2H2O
2
На результаты определения влияют температура (смесь охлаж-
о
дают до 5-15
С), концентрация хлороводородной кислоты, при-
рода растворителя.
При использовании внутренних индикаторов наблюдают изменение их окраски в эквивалентной точке.
3.8.6. Элементный анализ
3.8.6.1. Определение азота в органических соединениях
(метод Кьельдаля)
Метод основан на предварительной минерализации азотсодер-
жащего органического соединения до гидросульфата аммония.
127
Определение выполняют с помощью прибора, состоящего из колбы Кьельдаля, парообразователя, холодильника, приемника. Оно
состоит из нескольких стадий.
1. Минерализация (нагревание с конц. H
[O]
R–СН2–NR2 ––→ CO2↑ + H2O + (NH4)HSO
2SO4
):
4
2. Разложение (NH4)HSO4 гидроксидом натрия и отгонка обра-
зующегося аммиака в приемник:
)HSO4 + 2OH– → NH3↑ + 2H2O + SO
(NH
4
3. Взаимодействие NH
в приемнике с борной кислотой с об-
3
2–
4
разованием тетрагидроксибората аммония:
+ H2O → H[B(OH)4]
H
3BO3
NH
+ H[B(OH)4] → NH4[B(OH)4]
3
4. Титрование отгона 0,1М раствором хлороводородной кислоты:
[B(OH)4] + HCl → NH4Cl + H3BO3 + H2O
NH
4
Параллельно выполняют контрольный опыт (без анализируе-
мого вещества) для повышения точности результатов анализа.
Для определения веществ, содержащих в молекуле амидную
группу, используют упрощенный вариант метода Кьельдаля, исключающий стадию минерализации. Методика сводится к гидролизу амида в колбе Кьельдаля 30% раствором гидроксида натрия,
отгонке выделяющегося аммиака или амина в приемник и
титрова-
нии его 0,1 М хлороводородной кислотой.
3.8.6.2. Метод сжигания в колбе с кислородом.
Используется для анализа ЛВ, содержащих в молекуле галогены, серу, фосфор. Сжигание проводят в колбе из термостойкого
стекла, наполненной кислородом. В пробку колбы впаяна платиновая или нихромовая проволока, заканчивающаяся спиралью (держатель), в которую помещают точную навеску ЛВ, завернутую в
фильтровальную бумагу. На дно колбы наливают поглощающую
жидкость. По окончании
сжигания колбу оставляют на 30-60 мин,
периодически перемешивая. После этого химическим или физикохимическим методом идентифицируют или определяют образовавшиеся ионы.
128
Так, например, иодсодержащие органические соединения по-
следовательно количественно превращают в иодаты.
1. Сжигание ЛВ в атмосфере кислорода приводит к окислению
до свободного иода, растворяющегося в растворе гидроксида натрия (поглощающая жидкость) с образованием иодида и гипоиодита натрия:
O
2
R–CH2I ⎯→ I2 + CO2 + H2O
I
+ 2NaOH → NaIO + NaI + H2O
2
2. Для окисления образовавшихся иодидов до иодатов в колбу
вносят раствор ацетата брома до появления желтого окрашивания:
+
(CH3COO)– + NaI + H2O → Br2 + 2CH3COOH + NaIO
2Br
NaI + NaIO + 5Br
+ 5H2O → 2NaIO3 + 10HBr
2
3. Для удаления избытка брома добавляют концентрированную
муравьиную кислоту до обесцвечивания раствора:
HCOOH + Br
→ 2HBr + CO
2
2
4. Выдерживают 5 мин в темном месте после добавления ио-
дида калия и раствора серной кислоты, а затем титруют выделившийся иод, содержание которого эквивалентно его количеству в
испытуемом ЛВ:
2NaIO3 + 10KI + 6H2SO4 → 6I2 + Na2SO4 + 5K2SO4 + 6H2O
I
+ 2Na2S2O3 → 2NaI + Na2S4O
2
6
3.9. Физические и физико-химические методы анализа
Физические и физико-химические методы могут быть классифицированы на следующие группы: оптические методы, методы,
основанные на поглощении электромагнитного излучения, методы, основанные на испускании излучения, методы, основанные на
использовании магнитного поля, электрохимические методы, термические методы, методы разделения.
129
Физико-химические методы основаны на использовании зависимости физических свойств от химического состава веществ. В
большинстве случаев физико-химические методы отличаются быстротой выполнения, избирательностью, высокой чувствительностью, возможностью унификации и автоматизации. Поэтому данная группа методов приобретает все большее значение для объективной оценки качества ЛС, в т.ч. для
испытания на подлинность,
испытания на чистоту и для количественного определения.
3.9.1. Оптические методы
Рефрактометрия основана на наличии зависимости величины показателя преломления света от концентрации раствора испытуемого вещества. Показатель преломления зависит также от
температуры, длины волны света, концентрации вещества и природы растворителя. Рефрактометрию используют для установления подлинности лекарственных веществ по молярной рефракции.
Для количественного определения выбирают интервал линейной
зависимости между концентрацией
раствора и коэффициентом
преломления. В этом интервале концентрацию (х) вычисляют по
формуле: х=(n – n
вещества; n
– показатель преломления растворителя; F – фактор,
O
)/F, где n – показатель преломления раствора
O
равный величине прироста показателя преломления при увеличении концентрации вещества на 1% (устанавливается экспериментально).
Рефрактометрические определения выполняют на рефрактометрах, при стабильной температуре (20±0,3°C) и длине волны линии
D спектра натрия (589,3 нм) в диапозоне показателей преломления
от 1,3 до 1,7. Прибор юстируют по эталонным жидкостям или воде
очищенной, для
которой n
20
= 1,3330.
D
Поляриметрия – метод, основанный на способности вещества
вращать плоскость поляризованного света. Эта способность обусловлена наличием в молекулах ассиметрических атомов углерода.
Степень отклонения плоскости поляризации от первоначального
положения выражается в угловых градусах. Эту величину называют углом вращения (α). Правовращающие вещества вращают
плоскость поляризации по часовой стрелке (обозначают “+”), левовращающие – против
часовой стрелки (“–“).
Для растворов величина α зависит от природы растворителя,
концентрации оптически активного вещества и длины рабочего
130
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]