ГФ11-1. Общие методы анализа редакционная коллегия государственной фармакопеи ссср
 Скачать 1.83 Mb.
|
|
Метод пептидных карт представляет собой сочетание бумажной и тонкослойной хроматографии с высоковольтным электрофорезом. В качестве носителей используют силикагель или порошок целлюлозы. Вначале проводят хроматографию, для чего пробу наносят в точку вблизи одной стороны бумаги или пластинки, а затем под углом 90 град. проводят высоковольтный электрофорез. Метод применяют для разделения смеси низкомолекулярных соединений. МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ И РЕГИСТРАЦИИ РАЗДЕЛЕННЫХ ВЕЩЕСТВ В зависимости от варианта метода результаты электрофореза оцениваются разными способами: - документирование (фотографирование или зарисовка); - определение величины абсолютной или относительной электрофоретической подвижности; - денситометрия; - определение характерных химических, физико-химических или биологических показателей фракций. Для окраски электрофореграмм наиболее часто применяют следующие красители: для белков - амидошварц 10 В, кумаси, бромфеноловый синий, азокармин В; для липидов и липопротеидов - жировой краситель 0, судан черный; для моносахаридов - водородно - анилино - фталатный реактив; для высших жирных кислот - краситель, состоящий из метилового красного и бромтимолового синего. МЕТОД ФАЗОВОЙ РАСТВОРИМОСТИ Метод фазовой растворимости - это количественное определение чистоты вещества путем точных измерений величины растворимости. Практическое выполнение анализа данным методом заключается в определении величины растворимости исследуемого вещества в растворителе в условиях равновесия при постоянных температуре и давлении. Для этой цели прибавляют возрастающие количества образца к постоянному количеству растворителя, помещенному в одинаковые емкости. Системы, состоящие из вещества и растворителя, приводят в состояние равновесия длительным встряхиванием при постоянной температуре. Затем определяют содержание растворенного вещества в каждой системе. Строят диаграмму (рис. 12) <*>, откладывая по оси ординат массу растворенного вещества на единицу массы растворителя (состав раствора) и по оси абсцисс - массу прибавленного вещества на единицу массы растворителя (состав системы). -------------------------------- <*> Рис. 12. Типичная диаграмма фазовой растворимости. АВ - состав системы, соответствующей ненасыщенным истинным растворам; ВС - состав системы, соответствующей насыщенным растворам; СД - линия растворимости; ДЕ - состав системы, насыщенной всеми компонентами испытуемого вещества. (Рисунок не приводится). При данной температуре в определенном количестве растворителя растворяется определенное количество чистого вещества. Полученный раствор насыщен определенным веществом, но этот же раствор остается ненасыщенным в отношении других веществ, даже если эти вещества могут быть близки по химическому строению и физическим свойствам к данному исследуемому веществу. Равные величины растворимости, полученные в каждой системе, указывают на то, что материал чист или свободен от посторонних веществ. Исключением является случай, когда процентный состав исследуемого вещества равен отношению величин растворимости соответствующих компонентов. Различие в значениях растворимости для каждой системы указывают на наличие примеси или примесей. Метод фазовой растворимости применим ко всем видам соединений, которые образуют устойчивые истинные растворы. Растворители. При выборе подходящего растворителя для метода фазовой растворимости пользуются следующими критериями. 1. Растворитель должен иметь такую летучесть, чтобы его можно было выпарить в условиях вакуума - 1 кгс/кв. см, но не настолько летучим, чтобы в процессе анализа происходили его потери. Обычно подходят растворители с точкой кипения от + 60 до + 150 град. С. 2. Растворитель не должен неблагоприятно влиять на образец. Нельзя использовать растворители, которые вызывают разложение образца или реагируют с ним. Следует избегать растворителей, образующих сольваты или соли, так как при высушивании подобных соединений возможно растрескивание кристаллов и как следствие этого - изменение массы высушенных остатков. 3. Степень чистоты и состав растворителя должны быть известны. Допускаются тщательно приготовленные смешанные растворители. Следовые количества примесей в растворителях могут существенно влиять на растворимость. 4. Оптимальной растворимостью испытуемого вещества в избранном растворителе является растворимость в пределах от 5 до 25 мг на 1 г растворителя. Приборы. Используют термостат, способный поддерживать заданную температуру в пределах +/-0,1 град. С. Для удобства работы обычно выбирают температуру от +25 до +30 град. С. Термостат оборудуют подходящим вибратором, обеспечивающим 100-120 колебаний в секунду и имеющим приспособление с зажимами для ампул. Вместо этого термостат может быть снабжен горизонтальным устройством, способным вращаться со скоростью приблизительно 25 об/мин и имеющим зажимы для ампул. Емкости, используемые в анализе. Используют любые ампулы вместимостью 15 мл. Можно использовать и другие емкости при условии, что они герметичны и подходят во всех других отношениях (рис. 13) <*>. Выпаривание растворителя проводят в колбочках, пригодных для лиофилизации, или в бюксах подходящей емкости. -------------------------------- <*> Рис. 13. Ампула (слева) и колбочки (справа), применяемые при анализе методом фазовой растворимости. (Рисунок не приводится). Весы. Используют весы и метод взвешивания, обеспечивающие точность взвешивания в пределах +/- 10 мкг. Методика. Описанная ниже методика является общепринятой. Однако в некоторых случаях можно предпочесть и другие условия (объем растворителя и т. д.). Состав системы. Точно взвешивают не менее 7 помеченных, тщательно вымытых ампул и в каждой из них точно взвешивают постоянно увеличиваемые количества исследуемого вещества. Массу вещества подбирают таким образом, чтобы первая ампула содержала немного меньше вещества, чем будет растворяться в объеме выбранного растворителя, обычно в 5 мл, а вторая и последующие ампулы - несколько больше, чем указанная величина растворимости. В каждую из ампул пипеткой вносят 5 мл растворителя, охлаждают в смеси сухой лед - ацетон, если это необходимо, и запаивают с помощью двухструйной газовой горелки. Принимают меры предосторожности, чтобы сохранить все кусочки стекла. Дают ампулам вместе с их содержимым остыть до комнатной температуры и взвешивают отдельно каждую ампулу вместе с относящимися к ней кусочками стекла. Рассчитывают состав системы в миллиграммах вещества на грамм растворителя для каждой ампулы по формуле: 1000(W2 - W1) / (W3 - W2), где W1 - масса пустой ампулы; W2 - масса ампулы с исследуемым веществом; W3 - масса ампулы с исследуемым веществом, растворителем и кусочками стекла. Равновесие. Время, необходимое для достижения состояния равновесия, зависит от вещества, метода перемешивания (вибрация или вращение) и температуры. Обычно с помощью вибрационного метода равновесие устанавливается быстрее (2-7 сут), чем с помощью ротационного метода (7-14 сут). Убедиться в том, что состояние равновесия достигнуто, можно следующим образом. В одной из ампул - предпоследней в этой серии - получают пересыщенный раствор нагреванием при температуре на 10 град. С выше, чем температура термостата, принимая меры предосторожности, чтобы твердое вещество в ампуле не растворилось полностью. После этого с "пересыщенной" ампулой поступают так же, как с другими. Если величина растворимости, полученная для этой ампулы, будет находиться на одной прямой с другими величинами на графике, то это указывает на то, что состояние равновесия достигнуто. Однако, если величина растворимости из "пересыщенной" ампулы окажется вне прямой, на которой лежат другие значения растворимости, это не обязательно означает, что в других ампулах не достигнуто равновесие, так как в ряде случаев это может быть обусловлено тенденцией определенных веществ образовывать пересыщенные растворы. Для достижения состояния равновесия в таких случаях проводят ряд определений методом фазовой растворимости, подбирая различные отрезки времени для достижения состояния равновесия: таким образом можно убедиться, что получены постоянные величины наклона кривой растворимости. Состав раствора. После достижения состояния равновесия ампулы помещают вертикально в стойку в термостат и дают нерастворившемуся веществу осесть. Соблюдая все меры предосторожности для уменьшения потерь растворителя за счет испарения, открывают ампулы и берут пипеткой 2 мл из каждой ампулы. На кончик пипетки необходимо поместить комочек ваты или другого подходящего материала, служащего фильтром. Удаляют вату, переносят прозрачный раствор из каждой ампулы в помеченную, предварительно взвешенную колбочку или бюкс и взвешивают каждую емкость вместе с раствором: таким образом, получают массу раствора. Охлаждают колбочки в смеси сухой лед - ацетон и затем выпаривают растворитель в вакууме. Постепенно увеличивают температуру вакуум - сушильного шкафа до 50-80 град. С, высушивают остаток до постоянной массы. Рассчитывают состав раствора в миллиграммах вещества на грамм растворителя по формуле: 1000(F3 - F1) / (F2 - F3), где F1 - масса колбочки; F2 - масса колбочки вместе с раствором; F3 - масса колбочки с остатком. Расчет. Для каждой части взятого исследуемого вещества на оси абсцисс откладывают состав системы и по оси ординат - состав раствора. Как показано на рис. 12, точки для тех ампул, в которых получены ненасыщенные истинные растворы, должны приближаться к прямой линии (АВ) с наклоном 1, проходящей через начало координат; точки, соответствующие насыщенным растворам, должны приближаться к другой прямой линии (ВС) с наклоном, который отражает содержание суммы примесей в исследуемом веществе. Если точки не приближаются к прямой линии, это означает, что состояние равновесия достигнуто не было, хотя это может быть также обусловлено образованием твердого раствора. Процентное содержание примесей в исследуемом веществе рассчитывают по формуле: 100 - 100 х S. Наклон (S) рассчитывают по уравнению: S = (Y2 - Y1) / (Х2 - Х1), где Y2 и Y1 - составы растворов, Х2 и Х1 - составы систем, соответствующие точкам, взятым на второй прямой линии ВС. Кроме того, суммарное содержание примеси может быть вычислено статистически, например методом наименьших квадратов. Значение растворимости основного компонента получают продлением линии растворимости ВС до оси Y. Точка пересечения на оси Y дает величину экстраполированной растворимости в миллиграммах на грамм и должна быть постоянной для данного вещества. В идеальных условиях число примесей в исследуемом веществе соответствует числу изломов кривой растворимости выше точки насыщения (В), и значения растворимости соответствующих компонентов могут быть получены продлением соответствующих линий растворимости до пересечения с осью Y и вычитанием из общей величины растворимости соответствующих величин растворимости компонентов. Между точками Д и Е на диаграмме раствор насыщен всеми компонентами испытуемого вещества и его состав остается постоянным. Метод фазовой растворимости рекомендуется использовать для оценки качества стандартных образцов и серийных субстанций стероидных соединений, тетрациклинов, цефалоспоринов и некоторых пенициллинов. ПОЛЯРОГРАФИЯ Полярография - электрохимический метод анализа, основанный на измерении силы тока, возникающего при электролизе раствора анализируемого вещества на микроэлектроде. При помощи полярографического метода обычно изучаются вещества, способные к электровосстановлению, реже - вещества, окисляющиеся при электролизе. Обычная область концентраций -2 -4 анализируемых веществ составляет 10 - 10 моль/л. Электролиз проводят в полярографической ячейке, состоящей из сосуда - электролизера и двух электродов. Микроэлектродом является ртуть, вытекающая каплями из тонкого стеклянного капилляра (ртутный капающий электрод), макроэлектродом служит либо слой ртути на дне электролизера, либо внешний стандартный электрод, чаще всего насыщенный каломельный электрод. Обыкновенно микроэлектрод функционирует в качестве катода, на котором происходит электрохимическое восстановление анализируемого вещества. При подаче на электроды постепенно возрастающего напряжения вначале через электролизер протекает очень слабый ток, называемый остаточным, который линейно зависит от величины приложенного напряжения. Когда достигается потенциал выделения, характерный для данного электроактивного вещества - деполяризатора, начинается электролиз и сила тока резко возрастает, при этом средняя концентрация деполяризатора у поверхности ртутного капающего электрода уменьшается, а скорость диффузии соответственно возрастает. При дальнейшем увеличении напряжения концентрация деполяризатора у поверхности электрода становится настолько малой по сравнению с концентрацией в основной части раствора, что разность концентраций по величине приближается к концентрации анализируемого вещества в растворе. При этом через систему будет протекать максимально возможный ток, который называют предельным диффузионным током. В результате на графике зависимости силы тока от напряжения появляется так называемая полярографическая волна (рис. 14) <*>. -------------------------------- <*> Рис. 14. Вольтамперная кривая (полярографическая волна). 1 - предельный диффузионный ток; 2 - ток разряда полярографического фона; 3 - потенциал полуволны; 4 - потенциал выделения; 5 - остаточный ток. На оси ординат - величина среднего диффузного тока (мкА); на оси абсцисс - прилагаемое напряжение в вольтах. (Рисунок не приводится). Величина диффузионного тока выражается уравнением Ильковича: 1/2 2/3 1/6 i = 607ncD m t , d где i - величина среднего диффузионного тока в микроамперах d (мкА); n - число электронов, расходуемых на электрохимическое превращение одной молекулы деполяризатора; с - концентрация определяемого вещества (ммоль/л); D - коэффициент диффузии деполяризатора (кв.см/с); m - масса ртути, вытекающей в секунду из капилляра (мг/с); t - период капания капающего электрода (с). Уравнение Ильковича отражает линейную зависимость величины предельного диффузионного тока от концентрации вещества в растворе, а также указывает на зависимость диффузионного тока от характеристики применяемого в эксперименте капающего электрода 2/3 1/6 1/2 (m t ) и характера электроактивных частиц (nD ). В водных растворах в интервале температур от 20 до 50 град. С коэффициенты диффузии с повышением температуры возрастают приблизительно на 3% на градус, а значения i на 1-2% на градус повышения температуры, d поэтому температуру полярографической ячейки следует соблюдать с точностью до +/-0,5 град. С при стандартной температуре 25 град. С. Величины m и t зависят от параметров ртутного капающего электрода и высоты столба ртути. Ртутный капающий электрод представляет собой стеклянный капилляр с внешним диаметром 3-7 мм и внутренним 0,03-0,05 мм, длина капилляра 7-15 см. Высота ртутного столба (расстояние от конца капилляра до поверхности ртути в резервуаре) должна составлять 40-80 см. Количество электричества, проходящее через испытуемый раствор за время регистрации полярограммы, очень мало, поэтому изменение концентрации деполяризатора в исследуемом растворе ничтожно, что позволяет многократно регистрировать полярограммы. Для создания достаточной электропроводности к испытуемому раствору прибавляют избыток (в 50-100 раз) индифферентного электролита, так называемого полярографического фона, т. е. соли, ионы которой не принимают участия в электродной реакции, но участвуют в переносе электрических зарядов через раствор. Ток разряда электролита фона не должен мешать наблюдению тока восстановления или окисления анализируемого вещества. Полярографический анализ может быть проведен как в водной среде, так и в смешанной водно - органической (водно - спиртовой, водно - ацетоновой, водно - диметилформамидной и др.) или неводных средах (спирт, ацетон, диметилформамид, диметилсульфоксид и т.д.). Потенциал полуволны E 1/2 (см. рис. 14) характеризует природу электроактивного вещества. E 1/2 сильно зависит от состава и рН раствора, но обычно мало зависит от концентрации диполяризатора и характеристики капилляра, вследствие чего он может служить критерием при качественной идентификации определяемого вещества. Количественный полярографический анализ основан на измерении предельного диффузионного тока определяемого вещества (высоты волны). Высота волны определяется графически либо проведением касательных по способу, представленному на рис. 15, а, <*> либо вычитанием остаточного тока фона (полярографируемого раствора, содержащего все реактивы в той же концентрации, в какой они содержатся в испытуемом растворе, но без определяемого вещества) в соответствии с рис. 15, б <*>. ------------------------------- <*> Рис. 15. Способы измерения высоты полярографической волны. а - определение проведением касательных; б - определение вычитанием остаточного тока фона; 1 - полярограмма раствора определяемого вещества; 2 - полярограмма раствора фона. (Рисунок не приводится). Второй способ пригоден в случае, если полярограмма имеет недостаточно четко выраженную площадку предельного диффузионного тока, к тому же позволяет проверить чистоту реактивов, используемых для приготовления исследуемого раствора. Методика определения. Для аналитических целей обычно применяются электроды с величиной t = 2 - 3 c, m = 1 - 2 мг/с или электроды с принудительным отрывом капли, имеющие t = 0,2 - 0,5 с при тех же величинах m. Испытуемый раствор, приготовленный, как указано в соответствующей частной статье, помещают в полярографическую ячейку и снимают полярограмму. Перед снятием полярограммы для удаления растворенного кислорода из полярографируемого раствора через него пропускают инертный газ (аргон, очищенный азот) в течение 5-20 мин в зависимости от применяемого растворителя. В отдельных случаях кислород связывают химически (сульфитом натрия, метолом). Для предотвращения потерь растворителя за счет испарения инертный газ следует предварительно пропускать через раствор фона. |