5fan_ru_Функциональный анализ органических лекарственных веществ. Функциональный анализ органических лекарственных веществ

• Название: Функциональный анализ органических лекарственных веществ
• Дата: 15.09.2021
• Размер: 1.02 Mb.
• Имя файла: 5fan_ru_Функциональный анализ органических лекарственных веществ.doc
• Тип: Документы; #232400
• страница: 1 из 5

Функциональный анализ органических лекарственных веществ

Подавляющую часть применяемых в медицинской практике лекарственных веществ составляют соединения органической природы. В отличие от анализа неорганических веществ, в котором используются свойства образующих их ионов, основу анализа органических лекарственных веществ составляют свойства функциональных групп.

Функциональные группы - это связанные с углеводородным радикалом отдельные атомы или группы атомов, которые вследствие своих характерных свойств могут быть использованы для целей идентификации и количественного определения лекарственных веществ.

Наличие нескольких функциональных групп оказывает влияние на эффекты некоторых общих реакций и на свойства продуктов, образующихся в результате их протекания.
Классификация функциональных групп

1. Кислородсодержащие функциональные группы:
—ОН - гидроксильная (спиртовая или фенольная);

—С=О; —С=О - карбонильная (кетонная или альдегидная);

| \

Н

—СООН - карбоксильная;
—C—О— - сложноэфирная группа;

||

O

—CH—(CH₂)_n—C=O – лактонная группа.

|____ O _____|

2. Азотсодержащие функциональные группы:

—NH₂ - первичная аминогруппа алифатическая или ароматическая;
—NO₂ - ароматическая нитрогруппа;
—NH— - вторичная аминогруппа;
—N— - третичный атом азота;

|

—C—NH— - амидная группа;

||

O

—CH—(CH₂)_n—C=O – лактамная группа;

|____ NH ____|
—С—NH—C— - имидная группа;

|| ||

O O
—SO₂—NH— - сульфамидная группа;
—СН = N— - азометиновая группа;
3. Прочие функциональные группы:

_{- ароматический (фенильный) радикал;}

- пиридиновый цикл;
R―Gal - ковалентно-связанный галоген (Cl, Br, I, F);
R―S― - ковалентно-связанная сера.

Спиртовый гидроксил: Alk — ОН

Спиртовый гидроксил - это гидроксил, связанный с алифатическим углеводородным радикалом. Его содержат спирты, карбоновые кислоты и их соли, терпены, производные фенилалкиламинов, соединения стероидного строения, антибиотики ароматического ряда и некоторых другие лекарственные вещества.
Идентификация

1. Реакция этерификации с кислотами или их ангидридами в присутствии водоотнимающих средств. Основана на свойстве спиртов образовывать сложные эфиры. В случае низкомолекулярных соединений эфиры обнаруживают по запаху, а при анализе высокомолекулярных веществ - по температуре плавления.

С₂Н₅ОН + СН₃СООН + Н₂SО₄ к. → СН₃-С = О + Н₂О

\

ОС₂Н₅

спирт этиловый этилацетат (фруктовый запах)



2. Реакция окисления. Основана на свойстве спиртов окисляться до альдегидов, которые обнаруживают по запаху. В качестве реагентов используют различные окислители: калия перманганат, калия бихромат, калия гексацианоферрат (III) и др. Наибольшую аналитическую ценность имеет калия перманганат, который, восстанавливаясь, меняет степень окисления от

3

+7 до +2 и обесцвечивается, т.е. делает реакцию наиболее эффектной.

С₂Н₅ОН + [О] → СН₃-С=О + Н₂О

\

Н

спирт этиловый ацетальдегид (запах яблок)

Окислению могут сопутствовать побочные химические реакции. Например, в случае эфедрина - гидраминное разложение, в случае молочной кислоты – декарбоксилирование.

3. Реакция комплексообразования, основанная на свойстве многоатомных спиртов образовывать комплексные соединения с сульфатом меди (II) в щелочной среде.

CuSO₄ + 2 NaOH → Cu(OH)₂ + Na₂SO₄


глицерин синего цвета комплекс

Аналогичную цветную реакцию дают аминоспитры (эфедрин, мезатон и др.). В комплексообразовании принимают участие спиртовый гидроксил и вторичная аминогруппа. Полученные окрашенные комплексы имеют структуру:



В случае эфедрина образующийся комплекс при извлечении в эфир окрашивает его в фиолетово-красный цвет, а водный слой сохраняет синее окрашивание.
Количественное определение

1. Метод ацетилирования: алкалиметрия, вариант нейтрализации, способ косвенного титрования. Основан на свойстве спиртов образовывать нерастворимые сложные эфиры. Ацетилирование проводят избытком уксусного ангидрида при нагревании в присутствии пиридина. В процессе титрования выделяется эквивалентное количество уксусной кислоты, которую оттитровывают натрия гидроксидом с индикатором фенолфталеин.

СН₂—ОН СН₂—О—COCH₃

| |

СН —ОH + 3 (СH₃CO)₂O → СН —О—COCH₃ + 3 CH₃COOH

| |

СН₂—ОН СН₂—О—COCH₃
4

Одновременно будет титроваться также кислота, образованная при гидролизе избытка уксусного ангидрида, взятого для ацетилирования, поэтому необходим контрольный опыт.

(СH₃CO)₂O + H₂O → 2 СH₃COOH

избыток

СH₃COOH + NaOH → СH₃COONa + H₂O Э=М/3
2. Бихроматометрия. Метод основан на окислении спиртов избытком бихромата калия в кислой среде. При этом спирт этиловый окисляется до уксусной кислоты, глицерин – до углекислоты и воды. Окислении проходит во времени и поэтому используют способ обратного титрования.

3 C₂H₅OH + 2 K₂Cr₂O₇ + 16 HNO₃ → 3 CH₃COОН + 4 Cr(NO₃)₃ + 4 KNO₃ + 11 H₂O
Избыток бихромата калия определяют йодометрически с индикатором – крахмал:

K₂Cr₂O₇ + 6 KJ + 14 HNO₃ → 3 J₂ + 2 Cr(NO₃)₃ + 8 KNO₃ + 7 H₂O

J₂ + 2 Na₂S₂O₃ → 2 NaJ + Na₂S₄O₆ Э=М/4
3. Куприметрия. Метод основан на свойстве спиртов образовывать устойчивые комплексные соединения с сульфатом меди в щелочной среде. Прямое титрование. Титрант – сульфат меди. Индикатор – мурексид. Метод используется во внутриаптечном контроле качества лекарственных форм с левомицетином.

Фенольный гидроксил: Аr - ОН

Это гидроксил, связанный с ароматическим радикалом. Его содержат лекарственные вещества группы фенолов, фенолокислот и их производных, производные фенантренизохинолина, синэстрол, адреналин и др.

Идентификация

1. Реакция комплексообразования фенольного гидроксила с ионами железа (III). Основана на свойствах фенольного гидроксила образовывать растворимые комплексные соединения, окрашенные чаще в синий цвет (фенол) или фиолетовый (резорцин, кислота салициловая), реже в красный (ПАС-натрий) и зеленый цвета (хинозол).

Состав комплексов, а, следовательно, и их окраска обусловлены количеством фенольных гидроксилов: синий (фенол) или фиолетовый (резорцин), влиянием других функциональных групп (кислотата салициловая, ПАС-натрий, хинозол), реакцией среды (резорцин).



кислота салициловая

5

2. Реакция бромирования ароматического кольца. Основана на электрофильном замещении водорода в о- и п-положениях на бром с образованием нерастворимого бромпроизводного белого цвета. При избытке бромной воды образуется продукт окисления и галогенирования (тетрабромциклогексадиен-2,5-он) в виде осадка желтого цвета.

Основные правила бромирования

1) Бром замещает водород в о- и п-положениях по отношению к фенольному гидроксилу:



фенол трибромфенол

белый аморфный осадок (Т пл.)

2) При наличии в о- или п-положениях ароматического кольца заместителей в реакцию вступает меньше атомов брома:



дибромтимол

3) Если в о- или п-положениях находится карбоксильная группа, то при наличии избытка брома происходит декарбоксилирование и образование трибромпроизводного:



кислота салициловая трибромфенол

При йодировании избытком раствора йода декарбоксилирования салициловой кислоты не происходит.

4) Если заместитель находится в м-положении, то он не препятствует образованию трибромпроизводного:



мезатон триброммезатон

5. 
   Если в соединении содержится два фенольных гидроксила в м-положении, то в результате их согласованной ориентации образуется трибромпроизводное:
   

6



резорцин трибромрезорцин

6) Если две гидроксильные группы расположены о- и п-положениях друг к другу, то они действуют несогласованно и бромирование не проходит:



адреналин

3. Реакция азосочетания фенолов с диазореактивом (диазотированная сульфаниловая кислота) в щелочной среде с образованием азокрасителя, окрашенного от оранжево-красного до вишнево-красного цвета:



4. Реакция окисления. Фенолы могут окисляться до различных соединений, но чаще всего до хинонов, окрашенных в розовый или, реже, в желтый цвет:



5. Реакция образования индофенолового красителя. Основана на окислении фенолов до хинонов, которые при конденсации с аммиаком или аминопроизводным и избытком фенола образует индофеноловый краситель:

7



Фенол образует индофеноловый краситель сине-зеленого цвета, тимол – слабо-розового, резорцин – буровато-желтого.

6. Реакция конденсации с альдегидами или ангидридами кислот:

1) С формальдегидом в присутствии концентрированной серной кислоты салициловая кислота образует ауриновый краситель красного цвета:



Концентрированная серная кислота на первой стадии реакции играет роль водоотнимающего средства, а на второй является окислителем.

2) Сплавление резорцина с избытком фталевого ангидрида и последующее растворение плава желто-красного цвета в растворе щелочи. Появляется интенсивно-зеленая флюоресценция.



С фенолом образуется фенолфталеин, имеющий в щелочной среде малиновую окраску. С тимолом – тимолфталеин, окрашенный в щелочной среде в синий цвет.

8

Количественное определение

1. Броматометрия. Метод основан на электрофильном замещении атомов водорода ароматического кольца на бром, выделенный в реакции бромата калия с бромидом калия в кислой среде:

KBrO₃ + 5 KBr + 6 HCl → 3 Br₂ + 6 KCl + 3 H₂O

Э=М/6

Используют способы прямого (тимол) и обратного титрования (фенол, резорцин). При прямом способе титруют калия броматом в присутствии бромида с индикатором метилоранжем или метиловым красным до обесцвечивания. При обратном – добавляют избыток калия бромата, калия бромид, кислоту и выдерживают нужное для бромирования время, а затем избыток брома определяют йодометрически:

Br₂ + 2 KI → I₂ + 2 KBr

I₂ + 2 Na₂S₂O₃ → 2 NaI + Na₂S₄O₆

Индикатор – крахмал. Эквивалент зависит от количества присоединенного брома.

2. Йодометрия. Основана на электрофильном замещении атомов водорода ароматического кольца на йод:
Э=М/6

Для связывания йодоводородной кислоты, смещающей равнове­сие в обратную сторону, добавляют ацетат или гидрокарбонат нат­рия:

HI + NaHCO₃ → NaI + CO₂↑ + H₂O

HI + CH₃COONa → NaI + CH₃COOH

Используют способы прямого и обратного титрования. В пос­леднем - избыток йода оттитровывают тиосульфатом натрия. Параллельно ставится контрольный опыт.

3. Йодхлорметрия. Метод основан на электрофильном замеще­нии атомов водорода в о- и п-положениях ароматического кольца на йод, входящий в состав йодмонохлорида. Используют способ обратного тит­рования - избыток йодмонохлорида определяют йодометрически.

9



ICl + KI → I₂ + KCl

I₂ + 2 Na₂S₂O₃ → 2 NaI + Na₂S₄O₆ Э=М/6

4. Метод ацетилирования. Использу­ют для количественной оценки синэстрола.





Э=М/2

5. Алкалиметрия. Метод нейтрализации в среде протофильного растворителя диметилформамида (ДМФА). Фенолы проявляют очень слабые кислотные свой­ства, их определение алкалиметрическим методом нейтрализации в водных или смешанных средах невозможно, поэтому используют титрование в среде неводных растворителей, в частности, ДМФА. Метод основан на солеобразовании определяемой слабой кислоты (фенола) с титрантом – метилатом натрия в среде протофильного растворителя, усиливающего кислотные свойства:



В качестве индикатора применяют тимоловый синий. Э=М

10

6. Фотоколориметрия (ФЭК) и спектрофотометория (СПФ). Методы основаны на свойстве окрашенных растворов поглощать немонохроматический (ФЭК) или монохроматический (СПФ) свет в видимой области спектра. В случае фенолов получают окрашенные соединения на основе реакций комплексообразования, азосочетания и образования индофенолового красителя.