Анализ смесей, содержащих вещества с различными кислотно­-основными и окислительно-восстановительными свойствами

Глава 18. Анализ лекарственных смесей в условиях аптек

• Определение ингредиентов смесей с различными кислотно-­основными свойствами.
• Определение смесей кислот и смесей оснований

Если 2 ингредиента смеси обладают кислотными свойствами, а один из них является восстановителем, возможно их количествен­ное определение в одной навеске. Примером такой лекарственной смеси является пропись 22.

Пропись 22.

Кислоты глутаминовой 0,3

Кислоты аскорбиновой 0.1

Для количественного определения ингредиентов проводят пос­ледовательное титрование вначале суммы кислот стандартным ра­створом натрия гидроксида, а затем йодометрическим методом в той же аликвотной доле определяют кислоту аскорбиновую.

Расчет содержания кислоты глутаминовой проводят по разности титрований с учетом эквивалентных объемов титрантов, когда ко­личество 0,1 н. раствора йода, пошедшего на титрование кислоты аскорбиновой, в 2 раза больше, чем количество 0,1 н. раствора на­трия гидроксида, израсходованного на такую же массу кислоты ас­корбиновой

Реакции кислоты аскорбиновой с натрия гидроксидом и йодом — см. пропись 15.

Методика.

Кислота глутаминовая и кислота аскорбиновая. 0,1 г порошка растворяют в 5 мл воды, добавляют 2 капли раствора ней­трального красного и титруют 0,1 н, pacтвором натрия гидроксида до желтого окрашивания.

Кислота аскорбиновая. К оттитрованной жидкости прибавляют крахмал и титруют 0,1 н. раствором йода до синего окрашивания.

1 мл 0,1 н. корбиновой раствора йода соответствует 0,008806 г кислоты аскорбиновой

1 мл 0,1 и. раствора натрия гидроксида соответствует 0,01471 г С₅Н₉NО₄ (кислоты глутаминовой).

Определение натрия гидрокарбоната и натрия тетрабората также можно провести в одной навеске на основании того, что при аци­диметрическом титровании смеси образуется эквивалентное натрия тетраборату количество кислоты борной, которое определяется ме­тодом алкалиметрии.

Примером является пропись 23.

Пропись 23.

Натрия хлорида 0,2

Натрия гидрокарбоната

Натрия тетрабората по 0,4

Воды очищенной до 40,0 мл.

Смесь титруют стандартным раствором кислоты хлороводород­ной, объем которой соответствует сумме натрия гидрокарбоната и натрия тетрабората:

Выделившуюся борную кислоту в присутствии глицерина титру­ют стандартным раствором натрия гидроксида:

Количество 0.1 н. раствора натрия гидроксида используют .для расчета натрия тетрабората. А натрия гидрокарбонат определяют по разности между объемами стандартных растворов кислоты хло­роводородной и натрия гидроксида.

Методика.

Натрия хлорид. К 1 мл раствора прибавляют 3—4 капли раствора бромфенолового синего и по каплям кислоту уксусную разведенную — до прекращения выделения пузырьков углерода (IV) оксида и появления зеленовато-желтого окрашивания и титруют 0,1 н. раствором серебра нитрата до окрашивания осадка в фиоле­товый цвет.

1 мл 0,1 и. раствора серебра нитрата соответствует 0,005844 г NaCl

Натрия тетраборат и натрия гидрокарбонат. К 1 мл раствора прибавляют 3 мл свежепрокиняченной охлажденной воды, 2-3 капли метилового оранжевого и титруют 0,1 и. раствором кислоты хлоро­водородной до появления розового окрашивания.

Оттитрованный раствор нагревают до кипения (для удаления углекислоты), охлаждают, прибавляют 2 мл нейтрализованного по фенолфталеину глицерина и титруют 0,1 н. раствором натрия гид­роксида.

1 мл 0.1 н. раствора натрия гидроксида соответствует 0,009534 г Na₂B₄O_7*10H₂O

Содержание натрия гидрокарбоната определяют по формуле:

 

1 мл 0,1 н. раствора кислоты хлороводородной соответствует 0,008400 г NaНСО₃ (натрия гидрокарбоната).

Расчет содержания ингредиентов смеси по разности возможен с использованием 2 и более титрованных растворов (как в прописи 24).

Пропись 24.

Кислоты аскорбиновой 0,2

Пиридоксина гидрохлорида 0,05

Кислоты никотиновой 0,02,

Сумму 3 кислот — аскорбиновой, никотиновой и хлороводород­ной (пиридоксина гидрохлорид является солью слабого основания и сильной кислоты) — определяют алкалиметрически с применени­ем 0,1 н. раствора натрия гидроксида.

Кислоту аскорбиновую (как восстановитель) определяют мето­дом йодометрии в отдельной навеске 0,1 н. раствором йода.

Пиридоксина гидрохлорид определяют аргентометрически.

Расчет содержания кислоты никотиновой проводят по разности титрований с учетом эквивалентных объемов титрантов.

Методика.

Кислота аскорбиновая, кислота никотиновая, пири­доксина гидрохлорид. Точную навеску, соответствующую массе I порошка, помещают в мерную колбу емкостью 50 мл, растворяют в 10 мл воды, добавляют 1—2 капли нейтрального красного и титруют 0,1 н. раствором натрия гидроксида до желтого окрашивания. Объем оттитрованного раствора доводят водой до метки (раствор А).

Кислота аскорбиновая, К 10 мл раствора А прибавляют 1 мл раствора крахмала и титруют 0,1 н. раствором йода до синего окра­шивания.

1 мл 0,1 н. раствора йода соответствует 0,008806 г кислоты ас­корбиновой.

где а — масса навески, г;

10,0 — объем аликвотной части, мл;

50,0 — объем разведения, мл;

0,27 — масса порошка по прописи.

Пиридоксина гидрохлорид. К 10 мл раствора А прибавляют 2—3 капли бромфенолового синего, по каплям кислоту уксусную, разве­денную до получения зеленовато-желтого окрашивания, и титруют 0,1 н. раствором серебра нитрата до сине-фиолетового окрашивания.

1 мл 0,1 н. раствора серебра нитрата соответствует 0,02056 г C₈H₁₁NO₃ • HCl (пиридоксина гидрохлорида).

Содержание кислоты никотиновой в граммах на один порошок рассчитывают по формуле:

где V_NaОН/5 — объем 0,1 н. раствора натрия гидроксида, пошедший на титрование суммы ингредиентов с учетом последовательного титрования лекарственных веществ, в мл.

1 мл 0,1 н. раствора натрия гидроксида соответствует 0,01231 г С₆Н₅О₂N (кислоты никотиновой).

Определение ингредиентов смесей с различными кислотно­основными свойствами

Если в состав смеси входят вещества, различающиеся по кис­лотным или основным свойствам, их определение возможно в од­ной пробе методом нейтрализации путем последовательного титро­вания с различными индикаторами. Таким образом могут быть определены смеси, содержащие кислоты, основания, а также соли, образованные сильными основаниями и слабыми кислотами или сильными кислотами и слабыми основаниями.

Известно, что при титровании сильных кислот и сильных осно­ваний можно применять любые индикаторы, предназначенные для метода нейтрализации и имеющие интервал перехода окраски от pH 4 до pH 10, так как в результате реакции образуются вода и негидролизующаяся соль и реакция среды раствора становится ней­тральной.

При добавлении избытка титрованного раствора концентрация ионов Н₃О⁺ или ОН^— в растворе быстро возрастает, что приводит к резкому изменению цвета индикатора.

При титровании слабых кислот, слабых оснований или солен, подвергающихся гидролизу, следует подбирать индикатор таким образом, чтобы среднее значение pH интервала перехода окраски индикатора совпало с pH среды в конечной точке титрования или было близким к нему.

При титровании сильных кислот сильными основаниями (и наоборот) к концу титрования происходил резкий скачок pH. При титровании слабых кислот, слабых оснований или их солей скачок pH значительно меньше. В этих случаях для выбора индикатора рассчитывают значение pH в точке эквивалентности с использова­нием констант ионизации по следующим формулам:

• для титрования слабой кислоты сильным основанием:

• для титрования слабого основания сильной кислотой:

• для титрования солей, образованных сильными основаниями и слабыми кислотами:

где рH — отрицательный десятичный логарифм константы иониза­ции;

С — концентрация соля или кислоты, образующихся в конце тит­рования, моль/л.

Таким образом, при титровании смесей слабых кислот или оснований, или солей возможно последовательное — ступенчатое — титрование с использованием различных индикаторов при нали­чии 2 резких скачков pH. Такое раздельное титрование возможно, если отношение величин констант диссоциации компонентов сме­си не меньше 10³ — 10⁴. Если эго отношение меньше, ступенчатое титрование невозможно.

При выборе индикаторов для последовательного титрования необ­ходимо учитывать вклад каждого компонента в суммарную величи­ну pH раствора.

При кислотно-основном титровании смесей веществ, близких по свойствам, эквивалентную точку лучше устанавливать потенцио­метрически (индикаторный электрод — стеклянный; электрод срав­нения — каломельный или хлор-серебряный).

Установление точки эквивалентности с помощью потенциомет­ра дает возможность с большей точностью и воспроизводимостью, чем индикаторное титрование, анализировать лекарственные ве­ществ; в сильно окрашенных жидкостях (например, определять соли алкалоидов и азотистых оснований в присутствии метиленового синего), исключать индикаторную ошибку, особенно при титрова­нии разбавленных растворов.

Кривая потенциометрического титрования, позволяющая судить о ходе изменения pH в процессе титрования, может быть использо­вана и при подборе индикаторов для определения ингредиентов смеси, особенно если в одной пробе проводят титрование по раз­ным индикаторам. Зная величины pH, соответствующие эквива­лентным точкам для каждого вещества, легко подобрать кислотно-­основной индикатор.

Большие возможности в определении близких по химическим свойствам веществ дает метод кислотно-основного титрования в среде неводных растворителей. С помощью дифференцирующих растворителей (кислота уксусная ледяная, ангидрид уксусный, диметилформамид и их смеси с хлороформом, диоксаном, бензолом) можно добиться значительного различия в кислотно-основных свой­ствах веществ, титруемых вместе. Изменение величин констант ионизации анализируемых веществ с помощью неводных раство­рителей позволяет потенциометрически фиксировать конец титро­вания каждого из веществ без разделения смеси на составные ком­поненты.

Определение смесей кислот

Большинство лекарственных веществ, относящихся к кислотам, являются слабыми кислотами.

При титрований слабых кислот стандартными растворами ще­лочей образуются соли, подвергающиеся гидролизу, в результате чего получаются растворы со значением pH > 7.

Выбор индикато­ра, изменяющего цвет вблизи точки эквивалентности, определяет­ся значением pH раствора соли, образующейся при титровании,

Пропись 25 является примером смеси лекарственных веществ, об­ладающих в разной степени выраженными кислотными свойствами.

Пропись 25.

Кислоты ацетилсалициловой 0,3 г

Фенобарбитала 0,05 г.

Кислота ацетилсалициловая как вещество, обладающее более сильными кислотными свойствами (рК_а = 3,48), титруется раство­ром щелочи первой (см. рисунок):

Фенобарбитал имеет значение рК_s = 7,43. Значение pH в 1-й точке эквивалентности вычисляют по формуле:

Этой величине pH соответствует индикатор метиловый красный (интервал изменения окраски 4,2—6,3).

Для определения 2-й точки эквивалентности (соответствующей фенобарбиталу) необходимо рассчитать значение pH раствора на­триевой соли фенобарбитала, образующейся в результате 2-го тит­рования (см. рисунок):

Такой расчет возможен только по конкретной методике.

Методика. 0,2 г порошка растворяют в 10 мл нейтрализованного по тимолфталеину спирта и титруют 0,1 н. раствором натрия гид­роксида, а затем титруют с индикатором метиловым красным до желтого окрашивания.

pH раствора натриевой соли фенобарбитала вычисляют по фор­муле:

Для определения концентрации натриевой соли фенобарбитала необходимо сделать дополнительные расчеты:

— определить теоретический объем 0,1 н. раствора натрия гидро­ксида, эквивалентный количеству кислоты ацетилсалициловой:

— определить теоретический объем 0,1 и. раствора натрия гидро­ксида, эквивалентный количеству фенобарбитала:

Теоретический расчет показывает, что на связывание кислоты ацетилсалициловой и фенобарбитала должно расходоваться 9,51 мл (на 1-е титрование) и 1,23 мл (на 2-е титрование) 0,1 и. раствора натрия гидроксида. Общий объем раствора после титрования со­ставит — 20,74 мл (9,51 + 10 + 1,23 мл). Отсюда молярную концен­трацию натриевой соли фенобарбитала рассчитывают следующим образом:

Этой величине pH соответствует индикатор тимолфталеин (ин­тервал изменения окраски 9,3 — 10,5).

Методика.

Кислота ацетилсалициловая. 0,2 г порошка растворя­ют в 10 мл 95% спирта, прибавляют 5—6 капель раствора метилово­го красного и титруют 0,1 н. раствором натрия гидроксида до жел­того окрашивания.

1 мл 0,1 и. раствора натрия гидроксида соответствует 0,018016 г С₉Н₈О₄ (кислоты ацетилсалициловой):

где V₁ — объем 0,1 н. раствора натрия гидроксида, пошедший на титрование кислоты ацетилсалициловой по индикатору метилово­му красному.

Фенобарбитал. К оттитрованному раствору прибавляют 2—3 ками раствора тимолфталеина и титруют 0,1 и. раствором натрия гидро­ксида до появления синего окрашивания.

1 мл 0,1 н. раствора натрия гидроксида соответствует 0,02322 г С₁₂Н₁₂N₂O₃(фенобарбитала).

где V₂ — объем 0,1 н. раствора натрия гидроксида, пошедший на титрование фенобарбитала по тимолфталеину.

Определение смесей оснований

Органические основания, применяющиеся в медицине, пред­ставляют собой слабые основания. При титровании слабых основа­ний растворами сильных минеральных кислот образуются гидро­лизующиеся соли, pH растворов которых < 7. Выбор индикатора для фиксирования конечной точки титрования определяется зна­чением pH раствора соли, образующейся при титровании.

При расчете pH следует учесть, что для оснований приводят зна­чение рК_ь которое связано с рК_а соотношением:

Рассмотрим титрование смеси лекарственных веществ, облада­ющих основными свойствами, на примере прописи 26, содержа­щей кодеин и амидопирин.

Пропись 26.

Кодеина 0,015

Амидопирина 0,25.

Кодеин как более сильное основание (рК_b = 6,05) титруется стан­дартным раствором кислоты первым (см. рисунок):

Значение pH в 1-й точке эквивалентности рассчитывают но фор­муле:

где рК_b1 — значение рК_b кодеина, равное 6,05;

рКb₂ — значение рК_b амидопирина, равное 9,0.

Этой величине pH соответствует область изменения окраски индикатора бромтимолового синего (6,0—7,6).

Для определения 2-й точки эквивалентности (при титровании амидопирина) необходимо рассчитать pH раствора образующегося гидрохлорида амидопирина по реакции (см. рисунок):

Определение значения pH проводят на основе методики: 0,05 г порошка растворяют в 1 мл спирта, добавляют 5 мл воды и титруют кодеин 0,01 я., а амидопирин — 0,1 н. раствором кислоты хлороводородной.

pH раствора гидрохлорида амидопирина вычисляют по формуле:

Для определения концентрации гидрохлорида амидопирина необ­ходимо сделать дополнительные расчеты:

— определить теоретический объем 0,01н. раствора кислоты хлоро­водородной, эквивалентный количеству кодеина:

— определить теоретический объем 0,1 н, раствора кислоты хлоро­водородной, эквивалентный количеству амидопирина:

Теоретический расчет показывает, что на титрование кодеина и амидопирина должно быть израсходовано 0,88 мл 0.01н, раствора кислоты хлороводородной и 2,04 мл 0,1 н. раствора кислоты хлороводородной. Обший объем раствора после титрования соста­вит 8,92 мл (0,88 + 2,04 + 1,0 + 5,0). Отсюда молярную концентра­цию гидрохлорида амидопирина можно вычислить следующим об­разом:

Значение pH в точке эквивалентности при титровании амидо­пирина попадает в интервал перехода окраски индикатора бромфе­нолового синего (pH 3,0 — 4,6).

Методика. Кодеин. 0,05 г порошка растворяют в 1 мл спирта, прибавляют 1—2 капли раствора бромфенолового синего, 5 мл воды до ясного синего окрашивания и титруют 0,0 !н. раствором кисло­ты хлороводородной до появления желтого с зеленоватым опен­ком окрашивания.

1мл 0,01н. раствора кислоты хлороводородной соответствует 0,003174 г С₁₈Н₂₁NО_{3 *} Н₂О (кодеина).

Амидопирин. К оттитрованной жидкости прибавляют 3 — 4 кап­ли раствора бромфенолового синего до фиолетового окрашивания раствора и титруют 0,1 я. раствором кислоты хлороводородной до появления золотисто-желтого окрашивания.

I мл 0,1 н. раствора кислоты хлороводородной соответствует 0,02313 г С₁₃Н₁₇N₂О (амидопирина).