Окисление лекарственных веществ происходит в процессе изготовления растворов в присутствии кислорода, содержащегося в воде и над раствором.
Образуются продукты окисления, часто более токсичные или физиологически неактивные.
В растворах наблюдается изменение цвета, выпадение осадка (особенно во время тепловой стерилизации).
В основе современных представлений о механизме окисления лежит перекисная теория А.Н.Баха и И.О.Энглера и теория разветвленных цепных реакций К.Н.Семенова.
Окисление развивается путем взаимодействия молекул исходных веществ со свободными радикалами.
Радикалы образуются под влиянием инициирующих факторов: световой и тепловой энергии, малых добавок веществ, легко распадающихся на радикалы, ряда примесей и др.
Свободный радикал начинает цепь окислительных превращений, в результате которых образуется первичный промежуточный продукт - гидроперекись и новый свободный радикал.
Гидроперекись распадается с образованием свободных радикалов.
Это приводит к зарождению новых цепей, т.е. разветвлению первичной цепи.
Упрощенно процесс окисления можно представить в виде последовательных этапов:
O2 RH RH
RH R RO2 ROOH R,
где RH- окисляемый субстрат
R- алкильный радикал
RO2 - перекисный радикал
ROOH - гидроперекись
а) ввести вещество, быстро реагирующее с алкильными радикалами, в результате чего в RO2 будет превращаться только часть радикалов R.
б) ввести соединения, быстро реагирующие с перекисными радикалами.
в) ввести вещества, разрушающие гидроперекиси с образованием молекулярных продуктов.
1. Ингибиторы, обрывающие цепи по реакции с алкильными радикалами
хиноны, нитроксильные радикалы, нитросоединения, молекулярный йод и в некоторых случаях ароматические многоядерные углеводороды (например, антрацен).
Они осуществляют обрыв цепей окисления путем связывания алкильных радикалов R, т.е. до стадии
разветвления цепи. В связи с тем, что молекула кислорода очень быстро реагирует с алкильными радикалами, такие ингибиторы малоэффективны.
|
2. Ингибиторы, обрывающие |
|
цепи по реакции с |
|
перекисными радикалами. |
|
фенолы, нафтолы, ароматические |
|
амины, аминофенолы. |
Такие антиоксиданты реагируют с перекисными |
|
|
радикалами по реакции: |
|
RO2 + JnH → ROOH + Jn, |
|
где JnH – антиокислитель |
|
Jn- малоактивный радикал антиокислителя |
Тормозящее действие ингибитора зависит от скорости реакции перекисных радикалов с ингибитором, активности образующихся радикалов Jn (чем активнее Jn, тем сильнее эффект торможения), устойчивости ингибитора к прямому воздействию кислорода.
3. Ингибиторы, разрушающие гидроперекиси.
К этой группе относятся соединения, содержащие атомы серы, фосфора, азота, мышьяка.
Эти ингибиторы превращают гидроперекиси в вещества, не образующие свободных радикалов. Они не могут остановить цепной процесс окисления, но, снижая скорость разветвления цепей, замедляют окислительный процесс.
введение антиоксидантов (для прерывания цепной реакции окисления, для связывания кислорода);
введение в раствор комплексонов или других веществ, связывающих ионы тяжелых металлов;
создание оптимальных границ рН;
уменьшение содержания кислорода в растворителе и в воздухе над раствором (насыщение CO2;
заполнение в токе инертного газа);
использование темной, светонепроницаемой тары для уменьшения инициирующего влияния света.