Глава 1. Общие методы и приемы анализа качества лекарственных средств

Фармацевтическая химия — Арзамасцев А. П. — 2004

• I. Определение подлинности лекарственных средств
• II. Анализ чистоты лекарственных средств
• III. Количественное определение лекарственных средств

Все химические вещества, применяемые как лекарственные сред­ства (ЛС), должны отвечать требованиям Государственной фарма­копеи (ГФ) по внешнему виду (раздел «Описание»), растворимости (раздел «Растворимость»), химическому составу (раздел «Испыта­ния на подлинность»), чистоте (раздел «Испытания на чистоту»), а также по таким показателям качества, как величина pH, удельный показатель поглощения, удельное вращение, температура плавле­ния и др. Количественное содержание действующего вещества (не­скольких веществ) должно находиться в пределах, указанных в раз­деле «Количественное определение».

I. Определение подлинности лекарственных средств

Для установления подлинности ЛС в ГФ используется комплекс испытаний: характеристика внешнего вида, растворимость, темпе­ратура плавления, температурные пределы перегонки, удельное вращение или угол вращения, значение величины pH, удельный показатель поглощения и другие показатели в ультрафиолетовой (УФ) или видимой области спектра, химические реакции на катио­ны, анионы или функциональные группы и др.

В настоящее время с целью совершенствования способов иден­тификации вводятся современные физические и физико-химические методы— такие, как инфракрасная (ИК)-спектроскопия, спек­троскопия ядерно-магнитного (ЯМР) и протонного магнитного ре­зонанса. Применение этих методов требует использования стан­дартных образцов лекарственных веществ.

Характеристика внешнего вида

В частной статье на каждое лекарственное вещество в разделе «Описание» в ГФ дается характеристика главным образом физи­ческих свойств (агрегатное состояние, цвет, запах). Указывается, является данное лекарственное вещество аморфным или кристал­лическим порошком, характеризуются размеры кристаллов и их форма (игольчатые, кубические и др.). Иногда приводятся допол­нительные сведения (тяжелый, рыхлый, легкий порошок и др.).

Агрегатное состояние лекарства имеет большое значение для характеристики его качества; известна взаимосвязь степени дис­персности кристаллов с химической и фармакологической актив­ностью лекарственных веществ.

В зависимости от условий технологического процесса форма кристаллов одного и того же лекарственного вещества может быть различной.

Важным показателем подлинности и чистоты лекарственных веществ является их цвет. Цвет порошков определяется визуально; для объективной оценки цвета в настоящее время применяется метод отражательной спектрофотометрии, позволяющий использовать оптические свойства порошкообразных веществ.

В ГФ включена общая фармакопейная статья (ФС) «Определе­ние степени белизны порошкообразных лекарственных средств». Степень белизны оценивается инструментальным методом на ос­нове спектральной характеристики света, отраженного от образца лекарственного вещества. На специальных приборах измеряют ко­эффициент отражения (отношение величины отраженного к вели­чине падающего на вещество светового потока).

Характеризуя цвет лекарственного вещества, ГФ иногда указы­вает на возможность его изменения. Так, резорцин описывается как белый или белый со слегка желтоватым оттенком порошок, который под влиянием света и воздуха постепенно приобретает ро­зовый цвет. Таким образом, обращается внимание на нестабиль­ность и возможность изменения химической структуры вещества под влиянием факторов окружающей среды, влекущих за собой изменение его внешнего вида. В данном случае изменение цвета является следствием легкого окисления двухатомного фенола.

Внешний вид лекарственных веществ может изменяться под вли­янием различных факторов окружающей среды (света, влаги, по­ниженной и повышенной температуры, кислорода, воздействие диоксида углерода и других газов, сухого воздуха, пыли), что выра­жается в увлажнении, изменении цвета, выпадении осадков из ра­створов и др. При этом могут проходить химические реакции раз­личных типов (окисление, восстановление, осаждение, гидролиз).

В связи с этим в разделе «Описание» указывается на возмож­ность изменения лекарственных веществ при хранении. Так, отме­чается, что натрия йодид на воздухе сыреет и разлагается с выделе­нием йода. Некоторые кристаллогидраты (меди сульфат, натрия тетраборат-, магния сульфат и др.) выветриваются на воздухе (теряют часть кристаллизационной воды), что обусловливает появление белых вкраплений наряду с бесцветными (натрия тетраборат, маг­ния сульфат) и синими (меди сульфат) кристаллами.

Выветривание кристаллизационной воды может привести к на­рушению дозировки (увеличению количества основного вещества в навеске) ЛС, в том числе сильнодействующих и ядовитых.

Для правильного вывода о соответствии внешнего вида лекар­ственного вещества требованиям Г’Ф важно уметь связать измене­ния внешнего вида с химическими, которые могут произойти под влиянием факторов окружающей среды. Провизор должен обеспе­чить правильное хранение ЛС, для каждого из которых установле­ны режим (в прохладном или темном месте и др.) и сроки хране­ния.

Растворимость

Для обозначения растворимости лекарственных веществ в ГФ приняты условные термины («очень легко растворим», «растворим», практически нерастворим» и др.), которые определяют соотноше­ние объема растворителя к одной весовой части лекарственного вещества. Так, для сульфацил-натрия растворимость обозначается термином «легко растворим в воде», что означает растворимость 1 г лекарственного вещества в воде объемом от 1 до 10 мл.

Для характеристики растворимости некоторых лекарственных веществ ГФ приводит соотношения веществ и растворителя (на­пример, для натрия хлорида: растворим в 3 частях воды).

ГФ характеризует растворимость ЛС, как правило, в воде, а так­же в ряде растворителей (чаще — в 95% спирте, хлороформе, эфи­ре, реже — в кислотах и щелочах). Растворимость и в кислотах, и в щелочах характерна для таких амфотерных соединений, как цинка оксид, большинство сульфаниламидов, кислота глутаминовая, та­ким образом, этот показатель является одним из характерных для них.

Изменение растворимости лекарственного вещества указывает на присутствие или появление в процессе хранения менее раство­римых примесей и, таким образом, характеризует изменение его качества. Так, в теофиллине, хорошо растворимом в растворе ам­миака, примесь сопутствующих пуриновых алкалоидов можно об­наружить по неполному растворению ЛС в растворе аммиака, по­скольку остальные пуриновые алкалоиды не растворяются в этом реактиве.

У некоторых лекарственных веществ растворимость изменяется под влиянием факторов окружающей среды. Например, растворы натриевых солей барбитуратов под действием углекислого газа вы­деляют осадок нерастворимой в воде кислотной формы.

Определение подлинности химическими реакциями

В нормативных документах (НД) приводится сочетание группо­вых и специфических химических реакций для идентификации лекарственных веществ. Так, реакция диазотирования и образова­ния азокрасителя является групповой на первичные ароматические амины и доказывает принадлежность лекарственного вещества к этом группе. Хроматическую аминогруппу содержат сульфанила­миды, производные п-аминобензойной, п-аминосалициловой кис­лот и др. Групповой является мурексидная реакция на пуриновые алкалоиды, идентификацию же отдельных алкалоидов этой группы проводят с помощью специфических реакций. Сочетание группо­вых и специфических реакций, характерных для каждого ЛС, наря­ду с учетом всех физических и химических свойств позволяет на­дежно идентифицировать ЛС.

Большое количество лекарственных веществ содержат один и тот же ион или одну и ту же функциональную группу. Эго позволи­ло создать унифицированные методики для их идентификации с помощью химических реакций на ионы или функциональные группы и объединить в ФС «Общие реакции на подлинность».

Амины ароматические первичные. Для лекарственных веществ, содержащих первичную ароматическую аминогруппу, характерна реакция диазотирования и азосочетания, в результате которой об­разуется азокраситель (химизм и методики — см. тему II).

Аммонии. При нагревании растворов солей аммония с раствора­ми щелочей выделяется аммиак, который может быть обнаружен по характерному запаху и посинению влажной красной лакмусовой бумаги:

Ацетаты. Ацетаты определяют по реакции образования слож­ного эфира — этилацетата, имеющего характерный запах свежих яблок:

В условиях проведения реакции обнаруживаются ацетат-ион и ацетильный радикал в органических соединениях.

Другое испытание на ацетат-ион, включенное в ГФ, — взаимо­действие с железа (III) хлоридом. При добавлении к нейтральному раствору, содержащему ацетат-ион, раствора железа (III) хлорида появляется красно-бурое окрашивание из-за образования железа (III) ацетата или гидроксиацетата (последний образуется на 1-й ступени гидролиза средней соли):

При кипячении полученного раствора выпадает хлопьевидный осадок из-за углубления гидролиза, на 2-й ступени становящегося необратимым:

Бензоаты. Нейтральные растворы бензоатов с железа (III) хло­ридом образуют осадок розовато-желтого цвета, растворимый в эфи­ре:

Полученное окрашенное соединение разрушается при действии растворов кислот и щелочей.

Бромиды. Бромиды идентифицируют по реакции выделения брома в результате окислительно-восстановительной реакции между бро­мидом и хлорамином в кислой среде. Выделяющийся в результате реакции молекулярный бром извлекают хлороформом. Хлороформ­ный слой окрашивается при этом в желто-бурый цвет:

Растворы бромидов с раствором серебра нитрата образуют жел­товатый творожистый осадок серебра нитрата, нерастворимый в кислоте азотной и трудно растворимый в растворе аммиака (хи­мизм ~ см. тему 2).

Висмут. Растворы солей висмута, подкисленные кислотой хлороводородном, образуют коричневато-черный осадок с сульфида­ми (химизм — см. тему 4).

Железо (11). Растворы солей железа (II) с гексацианоферрат(Ш)- ионом образуют синий осадок гекеацианоферрата (III) железа (II), возможно также образование

Осадок нерастворим в минеральных кислотах; разрушается при действии ще­лочей с образованием железа (II) гидроксида (химизм — см. тему 4).

Железо (1Н). Растворы солей железа (Ш)образуют с раствором гекеацианоферрата (II) калия синий осадок берлинской лазури:

При реакции с тиоцианатами растворы солей железа (III) обра­зуются продукты красного цвета:

С растворимыми сульфидами в нейтральной или слабощелоч­ной среде соли железа (III) дают черный осадок:

Осадок железа (III) сульфида растворяется в минеральных кис­лотах.

Йодиды. Йодиды являются выраженными восстановителями, поэтому слабые окислители выделяют молекулярный йод из йоди­дов. Йод окрашивает крахмал в синий цвет; раствор йода в хлоро­форме окрашен в фиолетовый цвет.

Сильные окислители переводят йодиды в бесцветные гипойоди- ты (IO) или йодаты (IO₃-), поэтому выбор окислителя и его кон­центрация имеют большое значение, ГФ рекомендует использовать для окисления йодидов растворы железа (III) хлорида или натрия нитрита:

В качестве окислителя ГФ предлагает также применять кислоту серную концентрированную, при действии которой на йодиды яри нагревании выделяются фиолетовые пары йода.

С раствором серебра нитрата в присутствии кислоты азотной йодиды образуют желтый творожистый осадок, нерастворимый в избытке аммиака:

Калий. Соли калия с раствором кислоты виннокаменной образу­ют белый кристаллический осадок кислой соли:

Осадок нерастворим в кислоте уксусной. К реакционной смеси добавляют натрия ацетат:

Образованию осадка способствуют добавление 95% спирта и встряхивание пробирки.

Осадок растворим в минеральных кислотах и растворах едких щелочей.

С раствором гексанитрокобальтата (III) натрия соли калия обра­зуют желтый кристаллический осадок гексанитрокобальтата (III) калия, натрия, нерастворимый в кислоте уксусной, растворимый в минеральных кислотах:

В сильнокислой среде образуется нестойкая кислота гексанит­рокобальтовая разлагающаяся в момент выделения. В щелочной среде образуется бурый осадок

Поскольку с данным реактивом образуют осадок и ионы аммо­ния, соль калия предварительно (перед проведением реакции) про­каливают для удаления солей аммония.

Соль калия, внесенная в бесцветное пламя, окрашивает его в фиолетовый цвет, а при рассматривании через синее стекло пламя приобретает пурпурно-красный цвет.

Кальций. Растворы солей кальция с оксалат-ионом образуют бе­лый осадок, нерастворимый в кислоте уксусной, растворимый в разведенных минеральных кислотах:

Соль кальция, смоченная кислотой хлороводородной, окраши­вает бесцветное пламя горелки в кирпично-красный цвет.

Карбонаты и гидрокарбонаты. При действии на карбонаты и гид­рокарбонаты разведенных кислот появляются пузырьки диоксида углерода вследствие разложения выделяющейся нестойкой кисло­ты угольной:

При пропускании выделяющегося диоксида углерода через из­вестковую воду образуется осадок кальция карбоната:

Отличить карбонаты от гидрокарбонатов можно по реакции среды с использованием индикатора — фенолфталеина. Карбонаты и гид­рокарбонаты в растворе подвергаются гидролизу:

Карбонаты имеют сильно щелочную реакцию среды, в отличие от гидрокарбонатов, в которых происходит, помимо гидролиза, и диссоциация НСО₃-иона:

В связи с этим реакция среды растворов гидрокарбонатов стано­вится слабощелочной.

Таким образом, растворы карбонатов окрашивают фенолфтале­ин в розовый цвет, а растворы гидрокарбонатов не окрашивают его.

С насыщенным раствором магния сульфата растворы карбона­тов образуют белый осадок:

Растворы гидрокарбонатов образуют такой же осадок, но при кипячении смеси (из-за перехода гидрокарбоната в карбонат):

Магний. Соли магния образуют е раствором натрия фосфата в присутствии аммония хлорида белый кристаллический осадок маг­ний-аммоний фосфата, растворимый в кислоте уксусной:

Для предупреждения образования осадка магния гидроксида к реакционной смеси добавляют аммония хлорид, избытка которого, однако, следует избегать вследствие образования растворимых ком­плексных ионов [МgCl₃]^—, [МgCl₄]^2-

Мышьяк. Мышьяк в ЛС присутствует в виде соединений, в кото­рых его степень окисления равна +3 и +5, поэтому в ГФ приводят­ся реакции на арсениты (AsO₃^3-) и арсенаты (AsO₄^3-).

В среде кислоты хлороводородной арсениты и арсенаты образу­ют желтые осадки с сульфид-ионом, нерастворимые в концентри­рованной кислоте хлороводородной, но образующие растворимые комплексы с раствором аммиака:

С раствором серебра нитрата арсениты образуют желтый осадок серебра арсенита, растворимый как в кислоте азотной, так и в ра­створе аммиака;

Арсенаты с раствором серебра нитрата образуют коричневый осадок серебра арсената Аg₃АgО₄, также растворимый в кислоте азот­ной и растворе аммиака с образованием в последнем случае комп­лекса | Ag(NH₃)₂ |AsО₄.

С ионами магния и аммония в присутствии аммония хлорида арсенаты образуют белый кристаллический осадок, растворимый в разведенной кислоте хлороводородной. Эта реакция позволяет от­личить арсенаты от арсенитов:

Натрий. Соль натрия, внесенная в бесцветное пламя, окраши­вает его в желтый цвет. Соли натрия образуют желтый кристалли­ческий осадок с цинка уранилацетатом. Осадок нерастворим в кис­лоте уксусной:

Нитраты. Обшей реакцией на нитраты и нитриты является ре­акция с дифениламином, основанная на окислении этого реактива (в присутствии нитратов или нитритов) в среде концентрирован­ной кислоты серной до дифенилдифенохинондиимина гидросуль­фата, окрашенного в синий цвет. Раствор дифениламина готовится на концентрированной Н₂SО₄:

Нитраты можно открыть, используя реакцию с концентрированной H₂SO₄ и металлической медью по выделению бурых паров азота ди­оксида:

В отличие от нитритов, обладающих еще и восстановительными свойствами, нитраты не обесцвечивают раствор калия перманганата.

Нитриты. Нитриты, как и нитраты, можно идентифицировать с помощью дифениламина в присутствии кислоты серной концент­рированной (см. Нитраты).

Нитриты являются солями неустойчивой кислоты азотистой. При выделении последней из ее солей она разлагается с выделением характерных газообразных продуктов:

Нитриты при реакции с антипирином в кислой среде образуют продукт замещения — нитрозоантипирин зеленого цвета (химизм — см. тему 12).

В отличие от нитратов, нитриты обесцвечивают раствор калия перманганата:

Ртуть (II). При действии щелочей на водные растворы солей ртути (II) образуется желтый осадок ртути оксида (II):

Ион Hg²⁺ способен образовывать комплексные соли. При дей­ствии калия йодида на раствор ртути (II) хлорида образуется крас­ный осадок ртути (II) йодида, растворимый в избытке реактива с образованием бесцветного раствора калия тетрайодидмеркурата:

Соли ртути (II) осаждаются сульфид-ионом из водных раство­ров в виде осадка черного цвета, нерастворимого в кислоте азот­ной:

Салицилаты. Салицилаты, обладающие кислотными свойства­ми, обусловленными наличием карбоксильной группы и феноль­ного гидроксила, образуют с железа (III) хлоридом в нейтральной среде соли, окрашенные в красно-фиолетовый или сине-фиолето­вый цвет. Состав и соответственно цвет соли зависят от соотноше­ния количества реактива и салицилат-иона (различная степень кис­лотности карбоксила и фенольного гидроксила). Минеральные кислоты вытесняют кислоту’ салициловую из солей с ионом железа (III), окраска исчезает, выпадает белый осадок кислоты салицило­вой (химизм — см. тему 6).

Сульфаты, Сульфаты с растворимыми солями бария дают белый осадок, нерастворимый в кислотах и щелочах:

Сульфиты. Кислота сернистая, являясь неустойчивой, при раз­ложении выделяет сернистый газ, имеющий резкий характерный запах. Это свойство кислоты сернистой используется для обнару­жения ее солей — сульфитов, из которых кислоту вытесняют разве­денной кислотой хлороводородной:

С ионами бария сульфиты образуют белый осадок, который, в отличие от сульфата бария, растворим в разведенной кислоте хло­роводородной:

Сульфиты, являясь восстановителями, обесцвечивают растворы брома и йода:

Тартраты. Тартраты с солями калия образуют белый кристал­лический осадок (см. Калий).

При нагревании тартратов с концентрированной Н₂SО₄ и резор­цином появляется вишнево-красное окрашивание вследствие об­разования легко окисляющегося продукта конденсации резорцина с карбонильным производным, получающимся в результате взаи­модействия тартрата с концентрированной Н₂SО₄.

Фосфаты. Фосфат-ион осаждается из растворов серебра нитра­том с образованием желтого осадка, растворимого в кислоте азот­ной и растворе аммиака:

Магнезиальная смесь осаждает из растворов фосфат-ион в виде осадка магний-аммоний фосфата (см. Магний).

Растворы фосфатов в разведенной кислоте азотной при взаимо­действии с аммония молибдатом при нагревании окрашиваются в желтый цвет, затем образуется желтый кристаллический осадок аммония фосфомолибдата:

Хлориды. Растворы хлоридов с серебра нитратом образуют белый творожистый осадок, растворимый в аммиаке, аммония карбонате и нерастворимый в кислоте азотной:

Для солей органических оснований испытание растворимости образовавшегося осадка серебра хлорида проводят после отделения осадка и промывания его водой.

Цинк. Растворы солей цинка образуют с сульфид-ионом осадок цинка сульфида белого цвета, легко растворимый в разведенной кислоте хлороводородной и нерастворимый в кислоте уксусной:

С гексацианоферрат (П)-ионом соли цинка образуют белый сту­денистый осадок гексацианоферрат (II) цинка, калия, нераствори­мый в разведенной кислоте хлороводородной:

Цитраты. Цитрат-ион образует с ионом кальция соль, раство­римую в воде при комнатной температуре и выпадающую в осадок при кипячении:

Осадок растворим в кислоте хлороводородной.

При нагревании цитратов с ангидридом уксусным появляется красное окрашивание.