фарм химия дневник. Программа и дневник практики
 Скачать 5.43 Mb.
|
|
Часть 6. Определение концентрации спирта этилового. Этиловый спирт является одним из наиболее часто применяемых растворителей в производстве фармацевтических препаратов. Если в рецепте не дана концентрация, то в соответствии с указанием ГФ применяют 90%-ный этанол. Концентрация этанола выражается в объемных процентах (%) и в процентах по массе [%(m)]. Если нет специального обозначения, подразумевается объемный процент. Концентрация этанола в объемных процентах (Cv) показывает, какое количество миллилитров безводного этанола содержится в 100 мл водно-спиртового раствора при 20°С. Концентрация этанола в процентах по массе (Сm) показывает, какое количество граммов безводного этанола содержится в 100 г водно-спиртового раствора. Соотношение между объемными процентами и процентами по массе приведены в таблице 1 ГФ XI, составленной на основании зависимости Cvρб/в = Cmρp-pa где ρб/в – плотность безводного этанола; ρр-ра – плотность водно-спиртового раствора. Количественное содержание этилового спирта можно определить как химическими так и физическими методами. Физические методы определения количественного содержания спирта этилового основаны на зависимости между концентрацией спирта и температурой кипения, плотностью, поверхностным натяжением, показателем преломления (рефракции). Ареометрический метод определения концентрации спирта Ареометры и необходимая стеклянная аппаратура (термометры, цилиндры) должны быть тщательно обмыты чистым этиловым спиртом с концентрацией не ниже 95% (по объему). Стеклянный цилиндр для ареометра должен быть вымыт хромовой смесью, теплой питьевой водой и ополоснут дистиллированной водой, затем водно-спиртовым раствором. Не разрешается касаться руками внутренней поверхности цилиндра. Промытые ареометры должны быть выдержаны на воздухе до их высыхания. После подготовки ареометра к измерению нельзя касаться его рабочей части. При необходимости ареометр берут за верхний конец стержня, свободный от шкалы. Во избежание появления пузырьков воздуха водно-спиртовой раствор наливают в цилиндр по стенке. Если образуется пена, ее снимают стеклянной мешалкой. Перед измерением необходимо тщательно перемешать раствор мешалкой, перемещая ее не менее 5 раз вверх и вниз по всей высоте столба жидкости, не вынимая ее из раствора. Перед определением концентрации спирта необходимо измерить температуру t1 водно-спиртового раствора. Для определения концентрации спирта ареометр берут за верхний конец стержня, свободный от шкалы, опускают в водно-спиртовой раствор, погружая его до тех пор, пока до предполагаемой отметки ареометрической шкалы не останется 3–4 мм, затем дают ареометру свободно плавать. По истечении 3 минут снимают отсчет показаний ареометра, используя при необходимости лупу. Если ареометр погрузился в раствор более, чем на 5 мм по отношению к предполагаемой отметке шкалы, то его вынимают, протирают льняным полотенцем и измерение повторяют. Если ареометр при погружении не колеблется вдоль своей оси, то необходимо приподнять его на 3–4 мм и снова отпустить. Ареометр должен плавать в растворе, не касаясь стенок цилиндра. отсчет показаний производят по нижнему краю мениска с точностью до 0,2 наименьшего деления. Затем снова измеряют температуру t2 водно-спиртового раствора. За температуру водно-спиртового раствора принимают среднеарифметическое значение температур t1 и t2. Ареометр вынимают из раствора, вытирают льняным полотенцем и повторяют измерение (при значительном расхождении двух этих результатов производят также и третье измерение). Используя полученные данные, определяют концентрацию спирта в растворе (с помощью специальных таблиц издательства стандартов). Рефрактометрическое определение концентрации спирта Рефрактометрический метод анализа заключается в установлении концентрации спирта в водно-спиртовых растворах с помощью показателя преломления. В водных растворах этилового спирта наблюдается линейная зависимость показателя преломления от его концентрации, что позволяет использовать метод рефрактометрии для определения концентрации этанола. Однако значительное увеличение показателя преломления наблюдается лишь при повышении концентрации этанола до 50–55%. В пределах концентрации спирта 55–75% величина показателя преломления изменяется менее заметно, при концентрациях 75–90% остается практически постоянной, а для 90–95% растворов становится отрицательной. Исходя из указанного возможно непосредственное рефрактометрическое определение этанола в растворах при его концентрации до 50–55%. Для анализа этанола в более концентрированных растворах необходимо их предварительно разбавлять водой и при расчетах концентрации учитывать разведение. Следует иметь ввиду, что на точность рефрактометрического анализа спиртовых растворов значительное влияние оказывает температура. Поэтому, если определение показателя преломления проводится при температуре, отличающейся от 20°С, необходимо вносить поправку. Величины поправок показателя преломления на 1°С (температурный коэффициент) приведен в табл. 1. Для рефрактометрического определения концентрации спирта в растворах, содержащих менее 55% этанола, наносят на призму рефрактометра 5–6 капель спиртового раствора, быстро закрывают ее и определяют показатель преломления не позднее, чем через 1 мин. Далее, если определение проводилось не при температуре 20°С, по таблице 1 находят концентрацию этанола, соответствующую полученной величине показателя преломления. Для рефрактометрического определения концентрации этанола в растворах с концентрацией выше 50–55% предварительное разведение водой можно проводить в мерной колбе. Например, 10 мл анализируемого раствора этанола вносят пипеткой в мерную колбу вместимостью 50 мл, доводят объем раствора водой до метки, перемешивают и определяют показатель преломления полученного раствора. Далее по таблице 1 находят соответствующий процент этанола и умножают на коэффициент разведения. С целью уменьшения расхода этанола на анализ объемы жидкостей отмеряют пипетками. Анализ спиртовых растворов лекарственных веществ Для определения концентрации этилового спирта в спиртовых растворах лекарственных препаратов, приготовленных на 70% этаноле разбавление проводят обычно 1:2, а приготовленных на 95% этаноле – 1:3. Исключение составляют растворы салициловой кислоты, приготовленные на 70% этаноле, которые разводят 2:1 вследствие ограниченной растворимости салициловой кислоты в воде. При этом необходимо учитывать, что при смешивании этанола с водой объем раствора несколько уменьшается, в связи с чем следует вносить поправку к фактору разведения: при смешивании 2 мл спирта с 1 мл воды умножают на коэффициент 1,47 (вместо 1,5); 1 мл спирта с 2 мл воды – на 2,98 (вместо 3,0); 1 мл спирта с 3 мл воды – на 3,93 вместо (4.0). После соответствующего разведения определяют показатель преломления полученного раствора, вычитают величину показателя преломления, приходящуюся на содержание растворенного препарата (или препаратов) в разбавленном растворе, если необходимо, вносят поправку на температуру и находят концентрацию спирта в приготовленном растворе (см. табл. 1). Для определения концентрации этанола в лекарственной форме найденное значение умножают на коэффициент разведения. Определение концентрации спирта с помощью алкоголеметрических таблиц В аптеки обычно поступает этанол в концентрации не ниже 95–96%, поэтому для получения более разбавленных растворов к нему добавляют воду. Этот процесс сопровождается явлением контракции (т.е. уменьшением объема полученной смеси по сравнению с суммарным объемом исходных жидкостей) вследствие образования спиртогидратов, а также выделением тепла и повышением температуры смеси. Например, при смешивании 1 л этилового спирта и 1 л воды получается всего 1,930 л раствора. В связи с этим разбавление этанола водой до нужной крепости требует проведения предварительных расчетов. Они осуществляются с помощью специальных алкоголеметрических таблиц ГФ. В ГФ XI издания на с.303–321 приведены 5 алкоголеметрических таблиц (в ГФ X – лишь 4 таблицы), которые используются для проведения необходимых расчетов как при приготовлении спирто-водных растворов, так и при их анализе. Рассмотрим подробнее их предназначение. Таблица 1 ГФ XI изд. отражает соотношение между плотностью водно-спиртового раствора и содержанием безводного спирта в растворе (в процентах по массе; в процентах по объему; в граммах в 100 мл при 20°С; в мл в 100 г при взвешивании в воздухе). С помощью данной таблицы возможно переведение одной известной величины, характеризующей спирто-водный раствор, в другую (например, объемные проценты могут быть переведены в массовые). Кроме того, денсиметр (ареометр) при температуре 20°С показывает плотность водно-спиртового раствора, по которой можно найти концентрацию этанола, пользуясь алкоголеметрической таблицей 1 ГФ XI. Концентрацию этанола по показаниям денсиметра при температуре, отличающейся от 20°С, определяют с помощью таблицы II издательства стандартов. Точность определений в данном случае составляет 0,01. Более точные определения плотности растворов (0,001) проводят с помощью пикнометра при 20°С, по полученным данным рассчитывают плотность при 20°С (с учетом плотности воздуха при нормальном барометрическом давлении) и находят концентрацию этанола по алкоголеметрической таблице 1 ГФ XI. Часть 7. Методики инструментального анализа лекарственных средств. Хроматографические методы Хроматографией называется процесс разделения смесей веществ, основанный на количественных различиях в поведении разделяемых компонентов при их непрерывном перераспределении между двумя контактирующими фазами, одна из которых неподвижна, а другая имеет постоянное направление движения. По механизму, лежащему в основе разделения, различают адсорбционную, распределительную, ионообменную и некоторые другие виды хроматографии. Тонкослойная хроматография (ТСХ) Хроматографический процесс, протекающий при движении подвижной фазы в тонком слое сорбента (носителя), нанесенном на инертную поверхность, называется хроматографией в тонком слое сорбента. Неподвижной фазой в данном случае являются сам твердый сорбент либо вещества, предварительно на него нанесенные. Механизм хроматографического разделения может быть различным, но чаще всего он является адсорбционным. Перемещение подвижной фазы в слое сорбента с целью упрощения аппаратурного оформления процесса хроматографирования, как правило, осуществляется восходящим методом, то есть под действием капиллярных сил. По сравнению с хроматографией на бумаге хроматография в тонком слое сорбента имеет ряд преимуществ, основными из которых являются: высокая скорость процесса хроматографирования, возможность использования в качестве неподвижных фаз (носителей) разнообразных сорбентов, а также сильнокислых, щелочных или иных взаимодействующих с бумагой подвижных фаз и жестких методов открытия пятен путем обработки хроматограмм агрессивными веществами при повышенных температурах. Для хроматографирования могут использоваться готовые пластинки с закрепленным слоем сорбента, выпускаемые промышленностью, и пластинки со специально приготовленным тонким слоем сорбента. Для разделения веществ методом хроматографии в тонком слое сорбента используют хроматографические камеры подходящего размера. На дно камеры наливают подвижную фазу в количестве, достаточном для образования слоя глубиной 0,5 см, камеру закрывают и выдерживают для насыщения парами растворителей 30–60 мин. Стенки камеры для полноты насыщения можно обкладывать фильтровальной бумагой. Анализируемый раствор наносят микропипеткой или микрошприцем на линию старта, проведенную на расстоянии 2–3 см от нижнего края пластинки, так, чтобы пятна образцов отстояли друг от друга и от краев слоя сорбента не менее чем на 2 см. Нежелательное растекание пятен анализируемых проб при нанесении предотвращают путем периодического подсушивания. После окончательного высыхания нанесенных на линию старта пятен пластинку вносят в камеру. Нижний край пластинки при этом должен погрузиться в подвижную фазу на 0,5–1 см. Пластинки с закрепленным слоем сорбента располагают под углом 60–90°, а пластинки с незакрепленным слоем сорбента – под углом 15–20° к поверхности жидкости. Когда фронт растворителя пройдет 10–15 см, пластинку вынимают, отмечают положение фронта и открывают пятна хроматографировавшихся веществ, как указано в соответствующей частной статье. Опрыскивание незакрепленного слоя сорбента проводят немедленно после завершения процесса хроматографирования, не допуская высыхания хроматограммы. Результаты хроматографирования оценивают, как описано в разделе «Хроматография на бумаге» статьи ГФ XI. Газожидкостная хроматография (ГЖХ) Газовая хроматография – это хроматография, в которой подвижная фаза находится в состоянии газа или пара. В фармацевтическом анализе находит применение как газожидкостная, так и газоадсорбционная хроматография. В газожидкостной хроматографии неподвижной фазой служит жидкость, нанесенная на твердый носитель, в газоадсорбционной хроматографии неподвижной фазой служит твердый адсорбент. В дальнейшем твердый носитель с нанесенной на него жидкой фазой и адсорбент будут обозначаться термином «сорбент». Анализируемые вещества вводятся в поток газа-носителя, испаряются и в парообразном состоянии проходят через колонку с сорбентом, распределяясь в результате многократного повторения актов сорбции и десорбции между газовой и жидкой или газовой и твердой фазами. Отношение количества вещества в неподвижной фазе к количеству вещества в подвижной фазе представляет собой коэффициент распределения, который, в частности, зависит от природы растворенного вещества и количества неподвижной фазы. Разделенные вещества элюируются из хроматографической колонки потоком газа-носителя, регистрируются детектором и фиксируются на хроматограмме в виде пиков. Полученная хроматограмма служит основой для качественного и количественного анализа смеси веществ. Метод газовой хроматографии применяется для анализа летучих веществ либо веществ, которые могут быть переведены в летучие с помощью специальных приемов и устройств в парообразное состояние. Газовый хроматограф состоит из систем: измерения и регулирования скорости потока газа-носителя и вспомогательных газов (для детектора); ввода пробы анализируемого образца; газохроматографических колонок, а также систем детектирования, регистрации (и обработки) хроматографической информации; термостатирования и контроля температуры колонок, детектора и системы ввода проб. Газ-носитель поступает в хроматограф из баллона через редуктор. Обычно в качестве газа-носителя применяют гелий, азот, аргон. При работе с детектором по теплопроводности предпочтительнее гелий, так как он обеспечивает максимальную чувствительность детектора благодаря высокой теплопроводности по сравнению с большинством органических соединений. Система ввода пробы анализируемого образца обычно состоит из испарителя и мембраны из термостойкой резины, которая прокалывается при вводе пробы. Некоторые хроматографы снабжены также специальными дозаторами для ввода газообразных и твердых веществ. Анализируемые вещества поступают в колонку в парообразном состоянии, поэтому температура испарителя должна обеспечить возможно быстрое испарение компонентов пробы. Жидкие пробы вводят в хроматограф микрошприцем. Объем вводимой пробы зависит от типа детектора, количества неподвижной жидкой фазы и диаметра колонки. Обычно для насадочной аналитической колонки объем пробы жидкости составляет 0,1–1 мкл, а газа – от 0,5 до 5 мл. Газохроматографическая колонка представляет собой прямую, спиральную или U‑образную трубку, обычно изготовленную из нержавеющей стали или стекла с внутренним диаметром от 0,6 до 5 мм. Наиболее часто используются колонки длиной 1–3 м. Эффективность газохроматографической колонки n, характеризующая степень расширения зоны определяемого вещества на выходе газохроматографической колонки, определяется по формуле:  ,где l – время удерживания вещества, выраженное в единицах длины диаграммной ленты (например, мм); μ0,5 – ширина хроматографического пика, измеренная на половине его высоты и выраженная в тех же единицах, что и расстояние удерживания. Степень газохроматографического разделения веществ R определяют по формуле:  ,где ∆l – разность расстояний времен удерживания разделяемых веществ 1 и 2. Температура колонки должна обеспечивать оптимальное разделение компонентов смеси при достаточно коротком времени анализа. Для анализа смесей с широким диапазоном температур кипения компонентов целесообразно применять газовую хроматографию с программированием температуры либо газовую хроматографию с программированием расхода газа-носителя, либо сочетание этих видов газовой хроматографии. Твердый носитель служит для удержания тонкой равномерной пленки неподвижной жидкой фазы, его поверхность должна обеспечивать достаточное разделение. Он должен иметь достаточную механическую прочность и быть инертным как по отношению к анализируемым веществам, так и к жидкой фазе. В качестве твердых носителей применяют материалы на основе кремнезема – диатомита или кизельгура (например, сферохромы, хроматоны, хезосорбы, целиты); фторуглеродных полимеров (например, тефлон, полихром); полистирола и сополимеров стирола и дивинилбензола (полисорбы). В отдельных случаях в качестве твердых носителей могут использоваться кристаллы некоторых солей (например, хлорида натрия), стеклянные шарики и графитированная сажа (карбохром). Наиболее часто используемый размер частиц твердого носителя от 0,1 до 0,5 мм. В зависимости от задач анализа свойства носителей можно изменять обработкой их кислотами или щелочами, а также силанизированием. Неподвижная жидкая фаза представляет собой, как правило, высококипящую жидкость. В качестве жидкой фазы обычно применяют: индивидуальные углеводороды или их смеси, например вазелиновое масло, апиезоны; силоксановые полимеры без функциональных групп: сложные эфиры и полиэфиры; простые эфиры; полифенилы; амиды; силоксановые полимеры с привитыми нитрильными или галогеналкильными группами; одно- и многоатомные спирты; полигликоли; амины; жирные кислоты и т. д. Перед работой с новой колонкой ее следует кондиционировать при температуре, как правило, на 10–30°С превышающей рабочую температуру, в токе газа-носителя в течение нескольких часов. Важно следить за тем, чтобы температура термостата колонки не превышала температурного предела применения данной фазы. Как правило, неподвижная жидкая фаза наносится на твердый носитель в количестве 1–20% от его массы, наиболее часто используются колонки с содержанием жидкой фазы до 5–10% от массы твердого носителя. Нанесение жидкой фазы на носитель осуществляется из ее раствора в подходящем растворителе. Существует несколько методов нанесения жидкой фазы, из которых предпочтительнее пользоваться наиболее воспроизводимыми методами упаривания раствора при перемешивании в фарфоровой чашке или удаления растворителя в ротационном вакуумном испарителе. Для обеспечения высокой эффективности разделения применяют капиллярную газовую хроматографию, в которой неподвижная жидкая фаза нанесена в виде тонкой пленки непосредственно на внутреннюю поверхность капилляра. Длина капиллярных колонок обычно составляет от 10 до 100 м, внутренний диаметр – от 0,1 до 0,6 мм. Автоматическая система измерения, регистрации и обработки хроматографической информации включает в себя детектор, электронные устройства усиления, самопишущий измерительный прибор и интегратор. Наиболее часто применяют детектор по теплопроводности и пламенно-ионизационный. Действие детектора по теплопроводности основано на изменении теплопроводности газа-носителя в присутствии других веществ. Он характеризуется большой универсальностью, так как чувствителен практически ко всем летучим органическим соединениям. Действие более чувствительного пламенно-ионизационного детектора основано на измерении тока насыщения ионизированной газовой смеси в зависимости от ее состава. Детектор чувствителен к органическим соединениям и нечувствителен к парам воды. Кроме этих двух детекторов, в газохроматографической анализе лекарственных веществ, особенно если требуется повышенная чувствительность определения, можно использовать селективные детекторы, такие, как термоионный и электронозахватный. Системы термостатирования и контроля температуры колонок, детектора, узла ввода пробы предназначены для обеспечения необходимых температурных режимов анализа. В методике рекомендуется приводить следующие условия анализа: размеры газохроматографической колонки; тип неподвижной жидкости фазы и ее количество; тип твердого носителя; температуры колонки, испарителя и детектора; газ- носитель и его расход; тип детектора. В случае необходимости в частных статьях могут быть приведены дополнительные условия проведения хроматографического анализа. |