Анализ лекарственных смесей с разделением на компоненты
Глава 18. Анализ лекарственных смесей в условиях аптек
- Разделение смесей веществ, близких по растворимости, но различающихся по кислотно-основным свойствам
- Разделение лекарственных веществ в мягких лекарственных формах
Для разделения смесей лекарственных веществ на основе их различной растворимости в воде и органических растворителях используют разнообразные приемы.
Твердые лекарственные формы (порошки, таблетки) для разделения на ингредиенты обрабатывают соответствующим растворителем и фильтруют. В зависимости от дальнейшей методики анализа растворитель удаляют (отгоняют или выпаривают) или проводят определение в полученном растворе.
Примером могут служить смеси фенилсалицилата с гексаметилентетрамином и висмута нитратом основным.
Пропись 28.
Фенилсалицилата
Гексаметилентетрамина по 0,25.
Гексаметилентетрамин легко растворим в воде и спирте, растворим в хлороформе, очень малорастворим в эфире.
Фенилсалицилат практически нерастворим в воде, растворим в спирте и растворах щелочей, легко растворим в хлороформе, очень легко — в эфире.
Для количественного определения компонентов смеси навеску порошка взбалтывают с водой и фильтруют. Остаток промывают водой и определяют гексаметилентетрамин в фильтрате ацидиметрически:
Фенилсалинилат определяют в нерастворившемся остатке по общей методике анализа для сложных эфиров.
Пропись 29.
Висмута нитрата основного
Фенилсалицилата по 0,25.
Висмута нитрат основной практически нерастворим в воде и спирте, легко растворим в кислотах азотной и хлороводородной. Растворимость феяилсалицилата — см. пропись 28.
Так как фенилсалинилат растворим в органических растворителях, смесь разделяют, извлекая его эфиром. После отгонки растворителя феяилсалицилат определяют по сложно-эфирной группе.
После извлечения феяилсалицилата висмута нитрат основной определяют в остатке тригонометрически.
При анализе жидких лекарственных форм разделение веществ проводят методом экстракции органическим растворителем, не смешивающимся с водой (эфир, хлороформ) в нейтральной среде или при других значениях pH. Такой подход к анализу является классическим.
Согласно закону Периста, коэффициентом распределения вещества называется отношение концентраций, в которых определяемое вещество распределяется между 2 несмешивающимися фазами:
где Кн (X) — коэффициент распределения вещества X, не зависящий от концентрации;
Са (X), Сβ(Х) — молярные концентрации растворенного вещества в фазах аир соответственно.
Он зависит от природы вещества и растворителя, величины pH, температуры, но не зависит от исходной концентрации распределяющегося вещества и от наличия сопутствующих соединений.
Однократное извлечение анализируемого вещества органическим растворителем будет более полным, если объем водной фазы взят по возможности меньшим, а органического растворителя — большим. Лучшие результаты дает многократное извлечение относительно малыми порниями органического растворителя.
Для исключения попадания водной фазы в органическую (а вместе с ней и сопутствующих ингредиентов) последнюю обезвоживают высушенным при 120 °С натрия сульфатом.
Извлечение органическими растворителями позволяет селективно определять вещества в смеси, близкие по химическим свойствам, определять 2, а иногда и 3 компонента в одной пробе, повышает точность экспресс-анализа веществ, находящихся в смеси в малых количествах.
Способы извлечения веществ зависят от их природы.
Большинство солей алкалоидов и других органических оснований растворимы в воде и практически нерастворимы в органических растворителях, не смешивающихся с водой. Поэтому с помощью эфира, хлороформа можно отделять растворимые в них соединения (амидопирин, резорцин, фенобарбитал, кислоту ацетилсалициловую, бромкамфору и др.).
Некоторые соли алкалоидов и других оснований могул растворяться в органических растворителях. Например, папаверина гидрохлорид растворяется в хлороформе, но практически не растворяется в эфире. Часто сопутствующие ему вещества (амидопирин, фенобарбитал, кислота ацетилсалициловая) растворимы в обоих растворителях. Поэтому для отделения папаверина гидрохлорида от указанных соединений следует применять в качестве экстрагента эфир, а не хлороформ (пропись 30).
Пропись 30.
Папаверина гидрохлорида 0,03
Фенобарбитала 0,02 Сахара 0,3.
Папаверина гидрохлорид медленно растворим в воде, растворим в хлороформе, нерастворим в эфире.
Фенобарбитал очень мало растворим в холодной воде, трудно растворим в кипящей воде и хлороформе, легко растворим в спирте и в растворах щелочей, растворим в эфире.
Сахар растворим в воде и нерастворим в органических растворителях.
Для определения смеси навеску порошка взбалтывают с эфиром, филируют, проверяя полноту извлечения фенобарбитала по отсутствию пятна после испарения части извлечения. Эфир отгоняют, остаток растворяют в спирте и фенобарбитал определяют алкалиметрически (см. пропись 25).
Остаток после извлечения фенобарбитала эфиром растворяют в воде и определяют папаверина гидрохлорид алкалиметрически:
Основания алкалоидов растворимы в органических растворителях и мало растворимы в воде. Исключение составляют эфедрин, пилокарпин, кодеин, кофеин, растворяющиеся в воде. Некоторые органические основания могут растворяться и в воде, и в органических растворителях (амидопирин, антипирин, гексаметилентетрамин), причем растворимость в эфире, хлороформе может быть различной (пропись 31).
Пропись 31.
Раствора амидопирина 1% — 100,0 мл
Кофеина-бензоата натрия 0,5
Гексаметилентетрамина 1,0,
Амидопирин растворим в эфире и хлороформе. Кофеин-бензоат натрия и гексаметилентерамин нерастворимы в эфире.
Данную смесь 3 органических оснований можно разделить, экстрагируя амидопирин эфиром (при этом кофеин-бензоат натрия и гексаметилентетрамин из водного раствора не экстрагируются). Амидопирин после отгонки растворителя определяют ацидиметрически (см. пропись 26).
Кофеин-бензоат натрия и гексаметилентерамин в водном растворе титруют в сумме ацидиметрически (индикатор — метиловый оранжевый) в присутствии эфира:
Далее кислоту бензойную оттитровывают в эфирном слое стандартным раствором натрия гидроксида и объем титранта пересчитывают на содержание кофеин-бензоата натрия. Содержание натрия бензоата в кофеин-бензоате натрия находится в пределах 58—62%, поэтому при определении данного лекарственного вещества в лекарственных формах по натрия бензоату титр рассчитывают по содержанию последнего в кофеин-бензоате натрия. Так, при содержании натрия бензоата 62% условный титр рассчитывают следующим образом:
где 0,01441 — количество натрия бензоата, г, соответствующее 1 мл 0.1 н. раствора кислоты хлороводородной.
Гексаметилентетрамин рассчитывают по разности объемов стандартных растворов кислоты и щелочи.
Основания алкалоидов чаще извлекают хлороформом из растворов, подщелоченных натрия гидроксидом, натрия карбонатом или аммиаком. При экстракции основания морфина или других оснований, содержащих в структуре фенольный гидроксил, а также теобромина, теофиллина для подщелачивания нельзя применять гидроксиды натрия или калия, так как при этом образуются соли, хорошо растворимые в воде.
Не рекомендуется использовать щелочи и при извлечении оснований, имеющих сложно-эфирную группу, так как последняя может легко гидролизоваться.
Некоторые органические основания (например, кофеин) не образуют с кислотами прочных солей и могут экстрагироваться хлороформом из подкисленных растворов.
Фенолы, хорошо растворимые в органических растворителях (резорцин, кислота салициловая и др.), в присутствии алкалоидов и их солей следует извлекать из подкисленных растворов. Например, броматометрическое определение резорцина нельзя проводить в присутствии новокаина или дикаина, поэтому необходимо предварительно извлечь резорцин эфиром (см. пропись 6, содержащую новокаина 0,05 г, резорцина 0,1 г, кислоты борной 0,2 г и воды для инъекций до 10,0 мл).
Новокаин очень легко растворим в воде, легко растворим в спирте, мало растворим в хлороформе, практически нерастворим в эфире.
Резорцин очень легко растворим в воде, спирте, легко растворим в эфире, очень мало растворим в хлороформе.
Кислота борная растворима в 25 частях воды, в 4 частях кипящей воды, в 25 частях спирта и медленно — в 7 частях глицерина.
Резорцин из подкисленного раствора экстрагируют эфиром и после отгонки последнего определяют броматометрически:
Водный слой используют для определения новокаина и кислоты борной. Новокаин определяют нитритометрически (химизм — см. пропись 16),
Количество кислоты борной рассчитывают по разности объемов стандартных растворов натрия гидроксида и натрия нитрита, поскольку новокаин (как соль хлороводородной кислоты) также взаимодействует со щелочью:
Химизм реакции между кислотой борной и натрия гидроксидом в присутствии глицерина — см. пропись 23.
Способность фенолов образовывать растворимые в воде феноляты используют при разделении полиалкалоидных смесей. Так, при добавлении натрия гидроксида к водному раствору гидрохлоридов морфина и хинина основание хинина переходит в эфирный (или хлороформный) слой, а натриевая соль морфина (по фенольному гидроксилу) остается в водной фазе.
Соли карбоновых кислот, сульфаниламидов, барбитуратов легко растворимы в воде и при щелочной реакции среды не извлекаются органическими растворителями. Поэтому в их присутствия можно извлекать хлороформом основания алкалоидов млн другие органические основания.
Кислотные формы барбитуратов растворимы в эфире и других органических растворителях. При отделении фенобарбитала от сопутствующих веществ в порошках чаще всего используют эфир.
Солевые формы барбитуратов из микстур также экстрагируют эфиром после перевода их в кислотные формы с помощью растворов минеральных кислот.
Пропись 32.
Микстура Равкина:
Настоя травы пустырника u:s 12,0 — 200,0 мл
Натрия бромида 3,0
Барбитал -натрия 2,0.
Барбитал-натрий экстрагируют эфиром из подкисленного раствора микстуры. Отделяют эфирный слой, пропуская его через безводный натрия сульфат. Эфир отгоняют, остаток растворяют в спирте и проводят алкалиметрическое титрование кислотной формы барбитала (химизм — см. пропись 25 на примере фенобарбитала).
Натрия бромид определяют по методу Фольгарда (см. пропись 19 на примере кальция хлорида и калия йодида).
Аналогичным образом можно перевести в эфир карбоновые кислоты, полученные при подкислении их солей. Так, при титровании стандартным раствором кислоты хлороводородной натрия бензоата и натрия салицилата выделяются бензойная и салициловая кислоты, для экстрагирования которых необходимо применять эфир (см. пропись 11, содержащую натрия салицилата и натрия бензоата по 2,0 г и воды очищенной до 100,0 мл).
Сумму натриевых солей ароматических карбоновых кислот титруют 0,1 н. раствором кислоты хлороводородной в присутствии эфира:
Натрия салицилат (как фенол) определяют броматометрически или йолхлорметрически.
Количество натрия бензоата рассчитывают по разности между ацидиметрическим и окислительно-восстановительным титрованием с учетом различных величин М (1/z.).
Если в порошках одновременно находятся растворимые и практически нерастворимые в воде вещества, в экспресс-анализе для их разделения можно использовать воду. Так отделяют анальгин от анестезина, кислоты ацетилсалициловой, фенацетина и ряда других лекарственных веществ.
Иногда воду, применяемую для разделения, насыщают малорастворимым компонентом («фенацетиновая вода»), чтобы практически исключить его растворение.
Фильтр, на котором проводят разделение, должен быть плотным, чтобы не было проскока частиц малорастворимого вещества. Прием с использованием «фенацетиновой воды» применяют для разделения фенацетина и кофеина (пропись 33).
Пропись 33.
Кофеина 0,05
Фенацетина 0,3.
Кофеин медленно растворим в воде (1:60), легко растворим в горячей воде и хлороформе, трудно растворим в спирте, очень малорастворим в эфире.
Фенацетин очень мало растворим в воде, трудно растворим в кипящей воде, растворим в спирте, мало растворим в эфире, хлороформе.
Навеску смеси обрабатывают водой, насыщенной фенацетином. Насыщенную фенацетином воду следует употреблять только после 24-часового настаивания, после чего в нее добавляют определенное количество натрия бензоата для лучшего растворения кофеина (в виде кофеин-бензоата натрия), Смесь взбалтывают и фильтруют. Остаток на фильтре (фенацетин) растворяют в хлороформе, высушивают и определяют гравиметрическим методом.
Фильтрат подщелачивают раствором натрия гидроксида, экстрагируют из него кофеин хлороформом и определяют гравиметрически.
С помощью воды можно разделять и некоторые неорганические вещества (например, натрия гидрокарбонат и магния оксид). Многие из них также практически нерастворимы в органических растворителях (магния оксид, цинка сульфат, натрия тетраборат, висмута нитра т основной и др.) и при анализе с использованием эфира (хлороформа) остаются на фильтре (пропись 34).
Пропись 34.
Магния оксида
Натрия гидрокарбоната по 0,25.
Магния оксид практически нерастворим в воде, свободной от углекислоты, и в спирте. Растворим в разведенных хлороводородной, серной, уксусной кислотах.
Натрия гидрокарбонат растворим в воде, нерастворим в спирте и эфире.
Навеску порошка взбалтывают с водой и фильтруют. Натрия гидрокарбонат количественно определяют в фильтрате ацидиметрически.
Магния оксид переносят с фильтра в колбу, растворяют в 0,1 н. растворе кислоты хлороводородной, добавляют аммиачный буферный раствор и определяют лекарственное вещество комплексонометрически.
Разделение смесей веществ, близких по растворимости, но различающихся по кислотно-основным свойствам
Для разделения смесей лекарственных веществ, растворимых в одних и тех же растворителях, но имеющих различные кислотноосновные свойства, используют химические реакции, в результате которых один из компонентов превращается в производное, обладающее иными химическими свойствами и иной растворимостью. С этой целью чаще проводят реакции нейтрализации или гидролиза.
Известно, что органические кислоты и основания при взаимодействии с растворами щелочей или кислот переходят в соответствующие соли, вследствие чего меняется их растворимость в органических растворителях. В связи с этим для разделения лекарственных смесей, содержащих вещества I и III, I и V, Ш и V групп, используют экстракцию органическим растворителем из кислого или щелочного раствора.
Так как для анализа лекарственных веществ I и III групп часто используют методы кислотно-основного титрования, иногда удобно сочетать разделение смесей этих веществ с одновременным титрованием одного из компонентов. Таким образом из смеси веществ, растворенных в органическом растворителе, экстрагируют титрованным раствором кислоты или щелочи вещества основного или кислотного характера в присутствии соответствующего индикатора.
Максимальное разделение компонентов возможно при добавлении (для подавления гидролиза солей) избытка титранта после достижения точки эквивалентности. Для уменьшения ошибок при определении конкретного лекарственного вещества, остающегося в органическом растворителе, необходимо тщательно разделять не- смешивающиеся фазы растворителей и органический слой тщательно промывать водой до нейтральной реакции (пропись 35).
Пропись 35.
Кислоты ацетилсалициловой 0,0’25
Кофеина 0,05.
Для разделения ингредиентов используют извлечение кофеина хлороформом из щелочного раствора, в котором остается натриевая соль кислоты ацетилсалициловой. Предварительное разделение компонентов данной прописи необходимо, так как йодометрическому определению кофеина мешает кислота ацетилсалициловая.
Для определения кислоты ацетилсалициловой навеску смеси помещают в делительную воронку, прибавляют воду, хлороформ, 2-3 капли раствора фенолфталеина и быстро титруют, хорошо взбалтывая, 0,1 н. раствором натрия гидроксида. Быстрое титрование необходимо, чтобы предотвратить гидролиз сложно-эфирной группы, а хорошее взбалтывание — для полного перевода кислоты ацетилсалициловой в водную фазу в виде натриевой соли. После достижения точки эквивалентности добавляют несколько избыточных капель титрованного раствора щелочи для предотвращения гидролиза натриевой соли кислоты ацетилсалициловой и хлороформный слой отделяют от водного (химизм реакции кислоты ацетилсалициловой и натрия гидроксида — см. пропись 25).
Для определения кофеина хлороформ отгоняют и определяют лекарственное вещество в сухом остатке йодометрически:
Определение кофеина (как азотистого основания) в смеси с лекарственным веществом нейтрального характера (фенацетином) можно рассмотреть на примере прописи 33 (сравните обе методики). Компоненты смеси обладают примерно одинаковой растворимостью в воде и органических растворителях. При этом кофеин является слабым основанием, а фенацетин обладает нейтральным характером. Для разделения компонентов фенацетин подвергают кислотному гидролизу, в результате которого образуется n-фенете- тидин. Последний, обладая основными свойствами, образует соль, растворимую в воде и нерастворимую в органических растворителях.
Для определения кофеина навеску смеси кипятят с раствором кислоты хлороводородной и кофеин извлекают хлороформом. После отгонки растворителя кофеин определяют йодометрически (химизм — см. пропись 35) или ацидиметрически в неполной среде:
Подкисленный водный раствор, оставшийся после извлечения кофеина, содержит гидрохлорид л-фенетидина, который может быть определен нитритометрически (химизм — см. пропись 16 на примере новокаина).
Разделение лекарственных веществ в мягких лекарственных формах
Для идентификации и количественного определения ингредиентов мягких лекарственных форм в экспресс-анализе используют методы, позволяющие проводить исследование в присутствии основы. В ряде случаев определяемое вещество приходится извлекать подходящим растворителем, чтобы освободиться от основы, мешающей анализу. Основа в зависимости от природы может оказывать активное действие на скорость и полноту высвобождения лекарственного вещества.
Животные жиры (ланолин), растительные масла (масло какао, подсолнечное, персиковое и другие косточковые масла), углеводороды (вазелин, вазелиновое масло) относятся к числу гидрофобных основ. Они не растворяются в воде и этаноле, но хорошо растворяются в неполярных растворителях (хлороформ, эфир, гексан, бензол).
Для достижения полноты отделения лекарственного вещества важно правильно подобрать растворитель, учитывая при этом свой- едва не только анализируемого вещества, но и основы. Резорцин, калия йодид, кислота борная, димедрол и другие водорастворимые вещества можно извлекать водой, тогда как анестезин, оксиды цинка, магния и другие лучше извлекать кислотой хлороводородной, разведенной в виде соответствующих гидрохлоридов. Так поступают при извлечении анестезина и цинка оксида из мягкой лекарственной формы (пропись 36).
Пропись 36.
Анестезина 5,0
Цинка окиси
Талька по 10,0
Аэросила 5,0
Масла подсолнечного до 100.0.
Методика.
Анестезин. 0,5 г мази помещают в коническую колбу, добавляют 5 мл кислоты хлороводородной разведенной, 10 мл воды и нагревают на кипящей водяной бане в течение 5-7 мин, охлаждают и фильтруют через вату в коническую колбу. К фильтрату добавляют 0,5 г калия бромида, 2 капли раствора тропеолина 00, 1 каплю раствора метиленового синего и титруют 0,1 М раствором натрия нигрита при температуре 18-20 °С, прибавляя его но 0,3 мл в начале титрования, а в конце титрования (за 0,2 мл до точки эквивалентности) — по 1 капле до перехода красно-фиолетового окрашивания в голубое (химизм — ем. пропись 16 на примере новокаина).
Параллельно проводят контрольный опыт на индикаторы.
1мл 0,1 M раствора натрия нитрита соответствует 0,01652 г С9Н11NО2 (анестезина).
Цинка окись. 0,5 г мази помешают в коническую колбу, прибавляют 5 мл кислоты хлороводородной разведенной, 10 мл воды, кипятят на водяной бане в течение 10 мин, охлаждают и фильтруют через вату в коническую колбу.
Фильтрат нейтрализуют раствором аммиака (индикатор метиловый красный), прибавляют 5-7 мл аммиачного буферного раствора, 0,05 г индикаторной смеси кислотного хром-черного специального и титруют 0,05 М раствором трилона Б до появления синего окрашивания.
1 мл 0,05 М раствора трилона Б соответствует 0,004069 г ZnO.
При подборе какой-либо кислоты в качестве растворителя следует помнить о свойствах анализируемых веществ. Например, хлористоводородные соли висмута мало растворимы. Поэтому для извлечения ксероформа, висмута нитрата основного, дерматола необходимо использовать кислоту азотную.
Количественный анализ суппозиториев, содержащих новокаин и ксероформ, иллюстрирует пропись 37.
Пропись 37.
Экстракта белладонны 0,015
Новокаина
Ксероформа по 0,12
Масла какао 1,0.
Новокаин. К 0,3 г навески суппозиториев прибавляют по 0,2 мл хлороформа и кислоты хлороводородной разведенной, 10 мл воды и перемешивают в течение 3—5 мин до растворения основы и новокаина. Затем прибавляют 0,2 г калия бромида, 2 капли раствора тропеолина 00, 1 каплю раствора метиленового синего и титруют 0, 1 М раствором натрия нитрита при 18—20 °С, прибавляя его по 0,3 мл в минуту в начале титрования, а в конце титрования (за 0,2 мл до точки эквивалентности) — по 1 капле в минуту до перехода красно-фиолетового окрашивания в голубое (химизм — см. пропись 16).
Параллельно проводят контрольный опыт на индикаторы.
1 мл 0,1 М раствора натрия нитрита соответствует 0,02728 г C13H20N2O2 * НО (новокаина).
Ксероформ. 0,3 г навески суппозиториев помещают в коническую колбу, добавляют- 2 мл азотной кислоты разведенной, 5 мл пергидроля и кипятят в течение 5-7 мин. Смесь охлаждают, прибавляют 10 мл воды, 2 мл хлороформа, 3-4 капли раствора ксиленолового оранжевого и титруют 0,05 М раствором трилона Б до перехода красного окрашивания водного слоя в желтое.
1 мл 0,05 М раствора трилона Б соответствует 0,01165 г В12О3, коэффициент пересчета на ксероформ 1,91.
Растворимость фурацилина повышается в присутствии натрия хлорида, поэтому для извлечения лекарственного вещества из мягкой лекарственной формы используют 0,9% раствор натрия хлорида.
Для анализа левомицетина вещество обрабатывают раствором кислоты хлороводородной с добавлением цинковой пыли. В результате нигрогруппа в молекуле лекарственного вещества восстанавливается до первичной ароматической аминогруппы и растворимость образовавшегося соединения значительно повышается в присутствии кислоты (пропись 38).
Пропись 38.
Мазь левомицетиновая 0,5%.
Методика.
К 1,5 г мази прибавляют 5 мл кислоты хлороводородной разведенной и нагревают на водяной бане до расплавления основы. После охлаждения водное солянокислое извлечение отделяют от основы и фильтруют. Экстракцию кислотой повторяют еще 2 раза но 5 мл, фильтруя через тог же фильтр.
К фильтрату добавляют 2 мл кислоты хлороводородной концентрированной, 0,25 г цинковой пыли и нагревают на водяной бане 15 мин. После охлаждения жидкость фильтруют. Колбу и фильтр промывают 40 мл воды, присоединяя ее к основному фильтрату, и далее проводят нитритометрическое определение аминопроизводного левомицетина.
Титрант — 0,02 М раствор натрия нитрита: химизм — см, пропись 16 на примере новокаина).
Параллельно проводят контрольный опыт.
1 мл 0,02 М раствора натрия нитрита соответствует 0,006462 г С11Н12С12N205 (левомицетина).
При анализе мазей, содержащих оксиды металлов, карбонаты, анестезин и другие вещества, растворимость которых повышается в присутствии кислот, последние нужно добавлять в необходимом количестве и нагревать на водяной бане не только до расплавления основы, но несколько дольше, чтобы исследуемое вещество провзаимодействовало с кислотой.
Более длительно нагревают мягкую лекарственную форму и при извлечении веществ, мало растворимых в воде (кислота борная, кислота салициловая, левомицетин и др.),
В полученном извлечении исследуют вещества с помощью соответствующих реакций подлинности и методов количественного определения.
В мягких лекарственных формах определение чаще проводят в присутствии основы, Исследуемые вещества растворяют при нагревании на водяной бане в соответствующих растворителях (вода, кислоты и др.). После охлаждения прибавляют эфир или хлороформ для растворения основы и титруют.
Основы часто не бывают нейтральными. Поэтому при кислотно-основном титровании желательно ставить контрольный опыт или учитывать поправку, установленную на данную партию основы.
Титрование окислительно-восстановительными методами в присутствии основы не рекомендуется, поскольку последняя также может вступать во взаимодействие с титрантом.