СПИРТЫ

 Глава 5. Анализ лекарственных средств группы алифатических алканов, их галогено- и кислородсодержащих соединений.

Спиртами называют производные углеводородов, в которых один или несколько атомов водорода заменены на гидроксильные груп­пы. В зависимости от числа гидроксильных групп спирты подраз­деляются на одно-, двух-, трёхатомные и др., а в зависимости от характера углеводородного радикала — на алифатические, алицик­лические и ароматические.

К лекарственным веществам группы алифатических спиртов от­носятся спирт этиловый и глицерин (табл. 7).

Физические свойства спиртов существенно зависят от строения углеводородного радикала и положения гидроксильной группы. Так, этанол и глицерин смешиваются с водой при любых соотношени­ях. С ростом молекулярной массы растворимость спиртов в воде резко падает.

С увеличением числа гидроксильных групп повышаются относи­тельная плотность и температура кипения спиртов. Спиртам прису­щи очень высокие по сравнению с представителями таких классов органических соединений, как алканы, тиолы, амины, температуры кипения, например температура кипения этанола 78 °С , хлорэтана — 13 °С, а этана — 88,5 °С . Эти различия объясняются особенностями строения спиртов. Атом кислорода в молекуле спирта обладает боль­шой электроотрицательностью и оттягивает на себя электронную плотность связанных с ним атомов, в частности атома водорода. Связь О-Н в молекуле спирта сильно поляризована.

Электронная плотность на атоме водорода оказывается понижен­ной, поэтому он может взаимодействовать с неподелённой парой электронов атома кислорода другой молекулы спирта. Между 2 мо­лекулами возникает водородная связь. Молекулы, связанные между собой водородными связями, образуют ассоциаты.

Прочность водородных связей невелика, но для их разрыва при переходе молекулы из газообразного состояния требуется дополни­тельная энергия. Этим и объясняются высокие температуры кипе­ния спиртов. Наибольшую склонность к образованию водородных связей проявляют первичные спирты. Способность вторичных и особенно третичных спиртов к ассоциация уменьшается, посколь­ку образованию водородных связей препятствуют разветвлённые углеводородные радикалы.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Следствием большой электроотрицательности атома кислорода в молекуле спирта является поляризация связей О-Н и С-О. На ато­мах водорода и углерода, непосредственно связанных с атомом кис­лорода, возникают частичные положительные заряды. Полярность связи О—Н определяет её склонность к гетероциклическому разры­ву. Атом водорода гидроксильной группы становится подвижным, способным отщепляться в виде протона. Следовательно, спирты могут выступать в роли ОН-кислот. В то же время наличие в молекуле спирта атома кислорода, имеющего неподелённую пару электронов, предопределяет проявление спиртами свойств оснований.

Связь С—О вследствие её полярности способна к гетеролитическому разрыву. Атом углерода, связанный с гидроксильной группой, несёт частичный положительный заряд и может выступать в роли элек­трофильного центра, следовательно, подвергаться атаке нуклеофильным реагентом, а благодаря наличию в молекуле спирта атома кислорода с неподелённой парой электронов спирты способны выступать в роли нуклеофильных реагентов в реакциях с другими соединениями.

Кислотные свойства

Спирты как кислоты взаимодействуют с активными металлами (К, Nа, Са) с образованием алкоголятов:

В присутствии следов влаги алкоголяты разлагаются до исход­ных спиртов. Эго доказывает, что спирты — более слабые кислоты, чем вода. Другим доказательством слабых кислотных свойств спир­тов является отсутствие у них способности образовывать алкоголя­ты при действии щелочей.

Основные свойства

Основным центром в молекуле спирта является гетероатом кис­лорода, обладающий неподелённой парой электронов. При действии на спирты сильными кислотами происходит присоединение к нему протона и образуется неустойчивый алкилоксоневый ион:

Нуклеофильное замещение

При действии на спирты минеральной или органической кисло­ты образуются сложные эфиры

Реакции окисления

Первичные спирты окисляются до альдегидов, которые в свою очередь могут окисляться до карбоновых кислот. Вторичные спир­ты окисляются до кетонов. Третичные спирты более устойчивы к окислению. Если окисление все же происходит, то при этом на­блюдается разрыв углеродной цепи и образуются карбоновые кислоты (или кетоны), содержащие меньшее число атомов углерода, чем исходный спирт.

Окисление спиртов обычно проводят сильными окислителями — хромовой смесью или смесью перманганата калия с серной кислотой.

Получение

Спирт этиловый для медицинских целей получают из природного сырья, богатого сахаридами или полисахаридами (картофель, злаки, фрукты и др.). Процесс сводится к обогащению углеводной фрак­ции, гидролизу полисахаридов до мальтозы или глюкозы и получе­нию спирта в результате брожения последней:

Глицерин впервые был выделен из жиров К. Шееле в 1779 г. Этот способ, заключающийся в гидролизе жиров как триглицеридов под действием липаз или других катализаторов, лежит в основе совре­менного получения глицерина:

АНАЛИЗ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ВЕЩЕСТВ

Спирт этиловый 95%

Подлинность.

1) Образование этилацетата. Испытание основа­но на способности спиртов (в частности, этилового) к реакции эте­рификации, в результате которой из сложных эфиров, полученных при взаимодействии этанола с карбоновыми кислотами с малым числом атомов углерода, образуются продукты с приятным фрукто­вым или цветочным запахом:

2) Образование йодоформа. При нагревании спирта этилового с йодом в щелочной среде ощущается характерный запах йодоформа и постепенно образуется жёлтый осадок йодоформа:

Данная реакция неспецифична. В неё вступают и некоторые другие вещества (например, кетоны, оксикислоты).

При действии сильных окислителей спирт этиловый окисляется до ацетальдегида и далее до кислоты уксусной- так, спирт этило­вый окисляют калия перманганатом в Н₂SО₄ в пробирке и одно­временно накрывают пробирку фильтровальной бумагой, смочен­ной растворами натрия нитропруссида и пиперидина. Образующийся в результате окисления спирта летучий ацетальдегид даёт с указан­ными реактивами синее пятно.

Чистота. У спирта этилового определяют такие показатели, как плотность, предел кислотности или щелочности. Спирт этиловый не должен содержать примесей метанола, сивушных масел, альде­гидов, фурфурола.

Примесь альдегидов определяют с помощью метода ФЭК по ре­акции с кислотой фуксинсернистой. При взаимодействии альдеги­дов с бесцветной кислотой фуксинсернистой образуется краситель арилмеганового ряда пурпурно-красного цвета:

Спирт метиловый и другие летучие вещества определяют мето­дом ГЖХ.

Наличие примеси восстанавливающих веществ определяют по реакции испытуемого спирта с калия перманганатом. Для этого к пробе спирта этилового при температуре 15 °С добавляют определённое количество калия перманганата. При стоянии красно-фио­летовая окраска смеси постепенно изменяется и должна достиг­нуть окраски эталона не ранее чем через 20 мин.

Для определения сивушных масел полоску фильтровальной бума­ги смачивают смесью, состоящей из испытуемого спирта, воды и глицерина. После испарения жидкости не должен ощущаться по­сторонний запах.

Фурфурол определяют реакцией образования окрашенного осно­вания Шиффа с анилином:

Количественное определение. ФС на спирт этиловый 95% не предусматривает его количественного определения. Среди извест­ных методов количественного анализа препарата оптимальным яв­ляется ГЖХ.

Титриметрически спирт этиловый можно определить методом ацетилирования. Суть метода, проходящего в 3 этапа, заключается в образовании сложного эфира при взаимодействии спиртов (а также фенолов и енолов) с ангидридом уксусным, гидролизе избытка ан­гидрида уксусного и титровании получившейся после гидролиза кислоты уксусной.

На 1-м этапе спирт этиловый кипятят с ангидридом уксусным в присутствии безводного пиридина на песчаной бане с обратным холодильником:

На 2-м этапе остаток ангидрида уксусного подвергают гидролизу:

На 3-м, последнем этапе выделившуюся кислоту уксусную от- титровывают стандартным раствором натрия гидроксида:

Параллельно проводят контрольный опыт, данные которого учи­тывают при расчёте:

• где С — содержание этанола, %;
• V_ко — объем 0,1М раствора NaОН, пошедший на титрование контрольного опыта, мл;
• V_оо— объем 0,1М раствора NaОН, пошедший на титрование основного опыта, мл;
• k — поправочный коэффициент;
• Т — титриметрический фактор пересчёта;
• а — объем анализируемой пробы, мл.

Глицерин

Подлинность.

Дегидратация глицерина в присутствии калия гид­росульфата приводит к образованию непредельного альдегида — акролеина, характеризующегося неприятным специфическим и раз­дражающим запахом;

Глицерин как многоатомный спирт проявляет более сильные кислотные свойства и взаимодействует не только с металлическим натрием, но и с гидроксидами металлов. Так, с меди гидроксидом образуется комплекс синего цвета:

Чистота. ФС на препарат регламентирует определение таких показателей, как плотность, температура кипения, предел кислот­ности и щёлочности.

У глицерина определяют примеси альдегидов, эфиров, этилен­гликоля и др.

Количественное определение глицерина можно провести раз­личными методами, например с помощью кислотно-основного тит­рования или по реакции окисления препарата перйодатами.

Вариантами кислотно-основного титрования глицерина являют­ся ацетилирование и алкалиметрия. При алкалиметрическом опре­делении глицерина навеску препарата нагревают с избытком титро­ванного раствора натрия гидроксида. Затем остаток натрия гидроксида оттитровывают стандартным раствором кислоты хлороводородной.

Окисление глицерина перйодатами (реакция Малапрада) как многоатомного спирта со смежными гидроксильными группами происходит по общей схеме:

В соответствии с этой схемой окисление глицерина стандарт­ным раствором натрия перйодата приводит к образованию 2 моле­кул формальдегида и 1 молекулы кислоты муравьиной:

Выделившуюся в эквивалентном по отношению к глицерину количестве кислоту муравьиную оттитровывают стандартным ра­створом натрия гидроксида:

Параллельно проводят контрольный опыт.