Химический анализ лекарственных веществ

 

 

 

Фенолы способны вступать в реакцию конденсации с альдегидами, в частности, с формальдегидом в присутствии концентрированной серной кислоты (реактив Марки), при этом образуется темно-вишневое окрашивание.

 

 

 

Реакции этерификации в виду длительности реализации для идентификации используются очень редко.

Методы количественного  определения

Броматометрический  метод

 

На реакции галогенирования фенолов основан броматометрический метод. Реже используют метод прямого титрования фенолов, когда титруют калия броматом в присутствии калия бромида с индикатором метиловым оранжевым или метиловым красным.

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

f=1/4, расчетная формула прямого титрования или прямого с учетом контрольного опыта.

Чаще применяют метод обратного  титрования, который аналогичен броматометрическому  определению веществ с первичной  ароматической аминогруппой.

Алкалиметрический метод

 

Вещества группы фенолов проявляют  очень слабые кислотные свойства, поэтому только некоторые из них (салициламид и другие) определяются алкалиметрическим методом в неводных средах (см. главу «Методы исследования соединений кислотного характера и их солей»).

Метод ацетилирования

 

Количественное определение фенолов  можно провести методом ацетилирования, который подробно рассматривается в главе «Методы исследования соединений, содержащих спиртовой гидроксил».

 

Глава 5. Методы исследования соединений, содержащих альдегидную и кетонную группы

 

Альдегидной называется группа, в  которой карбонил

 связан с атомом водорода  и радикалом (алифатическим, ароматическим  или гетероциклическим).

Кетонной называется группа, в которой  карбонил связан с двумя углеводородными  радикалами.

Альдегидную группу содержат формальдегид (раствор формалина), глюкоза, пиридоксальфосфат и другие.

Кетонная группа входит в состав камфоры, кислоты сульфокамфорной, гормонов группы циклопентанопергидрофенантрена и их синтетических аналогов (кортизона ацетат, прегнин и другие).

Химические свойства веществ, содержащих альдегидную группу, определяются ее строением:

дипольным моментом карбонила, эффективным  положительным зарядом на атоме углерода карбонила, поляризуемостью двойной связи, что обусловливает высокую реакционную способность альдегидов.

Кетоны менее реакционноспособны, чем альдегиды.

 

Методы идентификации  альдегидов

 

Окислительно-восстановительные  методы

 

Лекарственные средства, содержащие альдегидную группу окисляются по связи С-Н этой группы до карбоновых кислот.

а) реакция с аммиачным раствором серебра нитрата – реакция «серебряного зеркала»

Металлическое серебро осаждается на стенках пробирки в виде зеркального слоя или серого осадка.

б) реакция с реактивом Фелинга. Реактив Фелинга получают смешиванием двух растворов: 1) раствор меди (II) сульфата; 2) раствор сегнетовой(сеньетовой) соли и натрия гидроксида. При сливании растворов образуется медный комплекс виннокислого калий-натрия.

 

Альдегиды при нагревании с реактивом  Фелинга, окисляясь, восстанавливают  соединения меди (II) до оксида меди (I) в виде кирпично-красного осадка.

 

в) Реакция с реактивом Неслера

чёрный

 

Конденсация альдегидов с фенолами

 

При конденсации альдегидов с фенолами (фенол, тимол, салициловая кислота, динатриевая соль хромотроповой кислоты и другие) в присутствии концентрированной серной кислоты образуется бесцветный продукт, при последующем окислении которого получаются интенсивно окрашенные продукты хиноидной структуры.

 

 

 

Реакции идентификации, общие для альдегидов и кетонов

Реакции взаимодействия с аминами  характерны для веществ, содержащих как альдегидную, так и кетонную группы. В качестве реактивов используют соединения с первичной ароматической аминогруппой, гидразин и его производные – фенилгидразин, 2, 4-динитрофенилгидразин, гидроксиламин и другие. При этом образуются соединения с азометиновой группой:

− основания Шиффа гидразоны, оксимы, которые характеризуются

определённой температурой плавления и окраской.

Методы количественного  определения альдегидов

 

Реакция окисления альдегидов иодом в щелочной среде широко используется для количественного определения соединений, содержащих альдегидную группу (раствора формальдегида, глюкозы).

Избыток иода взаимодействует с натрия гидроксидом с образованием натрия гипоиодита, являющегося сильным окислителем.

I_{2 (изб)} + 2NaOH ® NaOI + NaI + H₂O

Гипоиодит натрия окисляет альдегид до кислоты.

Затем прибавляют избыток серной кислоты  для нейтрализации щелочи и выделения  из натрия иодида и непрореагировавшего гипоиодита натрия свободного иода, который оттитровывают раствором натрия тиосульфата.

NaOI + NaI + H₂SO₄ ® I₂ + Na₂SO₄ + H₂O

I₂ + 2Na₂S₂O₃ ® 2NaI + Na₂S₄O₆

f=1/2; расчетная формула обратного титрования или обратного с учетом контрольного опыта.

 

 

Методы количественного  определения кетонов

 

В качестве метода количественного  определения кетонов используют оксимный метод, который основан  на способности кетонов образовывать с гидроксиламина гидрохлоридом оксим с выделением эквивалентного количества хлороводородной кислоты. Дальнейшее определение проводят по кислоте алкалиметрическим методом нейтрализации (косвенное определение) или по оксиму, осадок которого отфильтровывают, промывают, высушивают до постоянной массы и взвешивают (гравиметрия).

 

 

HCl + NaOH ® NaCl + H₂O

f=1, расчетная формула прямого титрования.

 

Глава 6. Методы исследования соединений,

содержащих  спиртовой гидроксил

 

Спиртовой гидроксил -OH – это гидроксил, связанный с sp³–гибридизованным атомом углерода в алифатических, циклических и гетероциклических соединениях. В зависимости от количества спиртовых гидроксилов различают одно-, двух-, трех-, многоатомные спирты. К одноатомным спиртам относятся этанол, к двухатомным – этиленгликоль, к многоатомным – глицерин, глюкоза, сахароза, и другие. В зависимости от того, с каким атомом углерода (первичным, вторичным, третичным) связан гидроксил, различают спирты:

Спиртовой гидроксил содержат лекарственные вещества из группы спиртов (этиловый спирт, глицерин), карбоновых кислот и их солей (кальция лактат, пангамат, пантотенат и другие) терпеноидов (ментол и другие), соединений стероидного строения (прегнин, прогестерон и другие), антибиотиков (например, левомицетин).

 

Методы идентификации

 

Наиболее часто для идентификации  спиртов применяется реакция  этерификации с кислотами ( уксусной кислотой или уксусным ангидридом) в присутствии концентрированной серной кислоты. В случае образования низкомолекулярных соединений эфиры обнаруживают по запаху, при анализе веществ с высокой молекулярной массой – по температуре плавления.

 

 

Реакции окисления используются редко  и для каждого вещества образуются специфические продукты.

Специфической реакцией на этиловый спирт (но не реакцией на спиртовой гидроксил) является образование иодоформа, который обнаруживают по резкому специфическому запаху и появлению желтого осадка.

 

Отличительным свойством многоатомных спиртов является их способность  проявлять слабокислотные свойства и вступать в реакцию комплексообразования с некоторыми катионами тяжелых  металлов – меди (II), железа (II).

 

Методы количественного  определения

 

На реакции этерификации основано количественное определение спиртов, заключающееся в способности  веществ за счет спиртовых гидроксилов  ацетилироваться уксусным ангидридом с образованием сложных эфиров и  выделением эквивалентного количества уксусной кислоты, которую оттитровывают натрия гидроксидом.

 

Избыток уксусного ангидрида разлагают  добавлением воды, поэтому при  титровании одновременно будет титроваться  уксусная кислота, образовавшаяся при гидролизе избытка уксусного ангидрида, взятого для ацетилирования, следовательно необходима постановка контрольного опыта.

CH₃COOH + NaOH ® CH₃COONa + H₂O

f=1, расчетная формула с учетом контрольного опыта:

 

Глава 7. Методы исследования соединений, содержащих сложноэфирную группу

 

Сложноэфирная группа включает остаток  кислоты и спирта (фенола или енола)

Сложноэфирную группу содержат лекарственные вещества, производные салициловой кислоты (фенилсалицилат, кислота ацетилсалициловая и другие), n-аминобензойной кислоты (анестезин, новокаин, дикаин и другие), стероидных гормонов (дезоксикортикостерона ацетат, эстрадиола дипропионат и другие), производные тропана (например, атропина сульфат ) и так далее.

На основе химических свойств сложноэфирной  группы в анализе используются следующие  реакции:

−       гидролитическое разложение;

− образование окрашенных солей гидроксамовых кислот («гидроксамовая проба»).

 

Методы идентификации

 

Реакции кислотного и щелочного гидролиза

 

Кислотный гидролиз широко используется в анализе веществ, содержащих сложноэфирную  группу.

 

 

Образовавшиеся продукты гидролиза  идентифицируют с помощью соответствующих реакций, доказывающих наличие кислоты и (или) спирта (фенола) химическими, физическими (температура плавления) методами или органолептически (по запаху).

Например, кислота ацетилсалициловая  при кислотном гидролизе образует салициловую и уксусную кислоты.

 

Салициловую кислоту можно идентифицировать по температуре плавления, появлению  сине-фиолетового окрашивания с  раствором железа (III) хлорида.

Уксусную кислоту идентифицируют реакцией этерификации с этанолом по характерному запаху образовавшегося уксусноэтилового эфира.

В некоторых случаях прибегают  к более сильному щелочному гидролизу.

Далее идентифицируют соединение спиртового характера, а после подкисления – кислоту.

 

Реакция образования  солей гидроксамовых кислот («гидроксамовая проба»)

 

Гидроксамовая проба основана на взаимодействии сложных эфиров с гидроксиламином в щелочной среде с образованием гидроксамовых кислот, которые с ионами Fe (III) и Cu (II) в кислой среде образуют окрашенные комплексные соли – гидроксаматы.

 

Методы количественного  определения

 

Реакция щелочного гидролиза лежит  в основе алкалиметрического метода количественного определения веществ, содержащих сложноэфирную группу (способ обратного титрования). Процесс проводят в присутствии избытка титрованного раствора натрия гидроксида, который далее оттитровывают кислотой. Параллельно проводят контрольный опыт.

NaOH + HCl

NaCl + H₂O

Одновременно по фенольному гидроксилу вступают в реакцию и продукты гидролиза.

f=1, расчетная формула обратного титрования или обратного титрования с учетом контрольного опыта.

 

Глава 8. Методы исследования органических соединений, содержащих ковалентно – связанный  галоген

 

Ковалентно – связанный галоген – это галоген , входящий в молекулу

органического вещества и связанный ковалентной связью с атомом углерода. По природе галогена различают фтор – (фторотан, фторафур, фторурацил и другие), хлор – (хлороформ, хлорпропамид и другие), бром – (бромизовал, бромкамфора и другие) и иодсодержащие (иодоформ, трииодтиронин и другие) лекарственные вещества.

Прочность связи атома галогена с атомом углерода зависит от природы органического соединения и галогена.  Менее прочной является связь в алифатических соединениях, более прочной в ароматических соединениях. На прочность связи влияет удалённость валентных электронов галогена от ядра: