Анализ лекарственных веществ по ФГ.

Лекция

Качественные реакции на функциональные группы

органических лекарственных средств.

Анализ лекарственных веществ по функциональным группам

Функциональные группы (ФГ) – 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.

Классификация ФГ

Основана на названии входящих в них элементов. Она условна, т.к. многие ФГ являются смешанными

1. Кислородосодержащие функциональные группы:

– ОН - гидроксильная (спиртовая или фенольная);

С = О - карбонильная (альдегидная – С = О или кетонная R – С – R );

Н ||

– СООН - карбоксильная: О

R– О – С – R′ - сложно-эфирная

R – O – R′ - простая эфирная

2. Азотсодержащие функциональные группы:

–NH₂ - первичная аминогруппа алифатическая или ароматическая;

–NH– - вторичная аминогруппа;

N– - третичная аминогруппа (третичный атом азота);

Ar– NO₂ - ароматическая нитрогруппа;

– C =O , –С =O или – С =O - амидная;

NH₂ NH– –N –

– С – NH – С – - имидная;

|| ||

О О

–SO₂NH – - сульфамидная;

–СН=N– или С=N– - азометиновая;

–NH–С –NH– - остаток мочевины

3. Прочие:

- ароматический (фенильный) радикал

N - пиридиновый цикл

Haℓ ковалентно связанный галоген (С1, Br, I, F).

Анализ лекарственных веществ по ФГ.

I. Лекарственные вещества, содержащие спиртовый гидроксил.

Спиртовый гидроксил Аℓk – ОН – это гидроксил, связанный с алифатическим углеводородным радикалом.

Его содержат ЛВ группы спиртов (спирт этиловый, глицерин), карбоновых кислот и их солей (кальция глюконат и др.), терпенов (ментол, терпингидрат), производных фенилалкиламинов (эфедрина гидрохлорид), антибиотиков ароматического ряда (левомицетин ) и некоторых других групп ЛВ.

Идентификация.

1. Реакция этерификации

Основана на свойстве спиртов в присутствии водоотнимающих средств с кислотами или их ангидридами образовывать сложные эфиры: низкомолекулярные эфиры обнаруживают по запаху, высокомолекулярные – по температуре плавления.

С₂Н₅ОH + CH₃COOH → CH₃C = O + Н₂О

спирт этиловый О–CH₃

этилацетат, фруктовый запах

2. Реакция окисления

Основана на свойстве спиртов окисляться до альдегидов, которые обнарживают по запаху.

В качестве реагентов используют различные окислители: калия перманганат, калия дихромат, гексацианоферрат (III) калия и др. Наибольшую аналитическую ценность имеет калия перманганат, который восстанавливаясь, меняет степень окисления от (+7) до (+2) и обесцвечивается, т.е. делает реакцию наиболее эффектной:

[O] О

R – СН₂– ОН → R – C – OH

3C₂H₅OH + K₂Cr₂O₇ + 3 H₂SO₄ → 3CH₃–C–H + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 7 H₂O

спирт этиловый ацетальдегид –

запах свежих яблок

Окислению могут сопутствовать побочные химические реакции. Например: - в случае эфедрина (фармакопейная реакция) - гидраминное разложение по схеме:

t^o, NaOH,

K₃[Fe(CN)₆]

CH – CH₂ – NH → C = O↑ + CH₃ – CH₂ – NH

| | | | |

OH CH₃ CH₃ H CH₃

эфедрин безальдегид

запах горького миндаля

3. Реакция комплексообразования - с сульфатом меди ( II ) в щелочной среде

Основана на свойстве многоатомных спиртов и аминоспиртов образовывать окрашенные комплексные соединения с сульфатом меди ( II ) в щелочной среде.

СН₂ОН СН₂О

СН ОН + СuSO₄ + 2NaOH → CH O + Na₂SO₄ + 2H₂O

СН₂ОН СН₂ОH

глицерин растворимое комплексное соединение

синего цвета

CH – CH₂ – NH • HCl + CuSO₄ + NaOH → Na₂SO₄ + 2 H₂O +

| | |

OH CH₃ CH₃

эфедрина гидрохлорид

+ CH – CH₂ – NH Cu растворимое комплексное соединение,

| | | которое при извлечении в эфир окрашивает его

O^- CH₃ CH_{3 2} в фиолетово-красный цвет

Идентификация

1. Реакция комплексообразования - с хлоридлм железа (III ).

Основана на свойствах фенольного гидроксила образовывать с хлоридом железа ( III ) растворимые окрашенные комплексные соединения, чаще синий или фиолетовый. На цвет влияет число фенольных гидроксилов и др.ФГ.

ОН O FeCl₂

+ FeCl₃ + HCl

синее

фенол

ОН О

FeCl

ОН + FeCl₃ О + 2HCl

резорцин фиолетовое

СООН СОO

+ FeCl₃ Fe Cl + 2HCl

ОН О

кислота салициловая фиолетовое

2.Реакция бромирования ароматического кольца.

Основана на способности ЛС вступать в реакции электрофильного замещения по ароматическому кольцу в о- и п- положениях по отношению к фенольному гидроксилу.

Если ФГ в ароматическом кольце несколько, то должна быть согласованная ориентация.

ОН ОH

Br Br

+ 3Br₂ ↓ + 3HBr

фенол

СООН Br Br

+ 3Br₂ ↓+ 3HBr + СО₂↑

ОН ОН

кислота салициловая Br

ОН

НО –СН –СН₂ –NН –СН₃ + Br₂ →

ОН адреналин

3.Реакция образования азокрасителя – азосочетание с солями диазония в щелочной среде.

Основана на способности ЛС за счет фенольного гидроксила вступать в реакцию азосочетания с солями диазония в щелочной среде.

N N

N = N

ONa

ОН + NaOH

Cl^-

ОН R R ONa

резорцин

азокраситель (оранжево-красный цвет)

1. Реакция окисления .

Основана на способности фенолов окисляться до хинонов, окрашенных в розовый или реже в желтый цвет.

ОН О

[O]

ОН [O]

-Н₂О

OH O

гидрохинон п-хинон

ОН О

фенол

OH O

[O]

-Н₂О

пирокатехин о-хинон

2. Реакция образования индофенолового красителя.

Основана на окислении фенолов до хинонов, которые при конденсации с аммиаком или аминопроизводным и избытком фенола образуют индофеноловый краситель, окрашенный в фиолетовый цвет.

HO O = = [O+ NH₃ O= =NН + Н] OH

─ H₂O

[O]

O= N OH

─ H₂O

индофеноловый краситель

6. Реакция конденсации с альдегидами или ангидридами кислот:

- с формальдегидом в присутствии концентрированной серной кислоты с образованием ауринового красителя, окрашенного в красный цвет.

Реакция является фармакопейной для кислоты салициловой.

HOOC – – H || H – – COOH к.H₂SO₄

+ H – C – H + →

HO OH

Салициловая кислота Формальдегид

HOOC – – CH₂ – – COOH к. H₂SO₄

→ →

HO OH

HOOC – – CH = – COOH

→

НО О

ауриновый краситель (красное окрашивание)

III. Лекарственные вещества, содержащие карбонильную группу (альдегидную,кетонную)

Различают альдегидную группу R– С = О , в которой карбонил связан с

водородом и кетонную группу R – С – R , в которой карбонил связан с двумя

углеводородными радикалами ||

Альдегидную группу содержат формальдегид, глюкоза и др. Ряд лекарственных веществ образует альдегид при гидролитическом разложении (метенамин, анальгин и др.).

Кетогруппа входит в структуру кортикостероидов, гестагенных гормонов; адрогенных гормонов; бициклических терпенов.

Идентификация.

1. Реакция окисления.

Основаны на способности альдегидов окисляться в щелочной среде до арбоновых кислот.

а) Реакция с реактивом Толленса – гироксид диамином серебра - реакция «серебряного зеркала» - при нагревании наблюдают серебристый налет металлического серебра на стенках пробирки

О О

// t⁰ //

R – C – Н + 2[Ag(NH₃)₂]OH + NH₄OH → R – C – ONH₄ + 2Ag ↓ + H₂O + 3NH₃↑

б) Реакция с реактивом Фелинга – при нагревании наблюдают кирпично-красный осадок оксида меди I.

СООК СООК

O O

// Н –С –О t⁰ // Н –С –ОН

R – C – H +2 Сu + NaОН Cu₂О↓ + R – C – ONa + 2

Н –С –О Н –С –ОН

СООNa СООNa

в) Реакция с реактивом Несслера - выпадает осадок металлической ртути темно-серого цвета.

О О

// //

R – С – Н + К₂[HgI₄] + 3КОН → R – С – ОК + Hg↓ 4КI + 2 Н₂О

2. Реакции конденсации:

А) С фенолами – образуется ауриновый красителькрасного цвета (альдегиды)

(см. фенолы)

Б) С первичными аминами и их производными – образуются основания Шиффа желтого или желто-оранжевого цвета. (альдегиды и кетоны)

N H₂ N=CH-R

+ R – C = O → + H₂O

R R

IV . Лекарственные вещества, содержащие карбоксильную группу.

R– СООН

Эту группу содержат: ЛВ из группы карбоновых кислот, их соли (калия ацетат), гидроксикислот (натрия цитрат и гидроцитрат, кальция глюконат), аминокислоты (кислота глютаминовая, кислота аминокапроновая), ароматические кислоты (кислота бензойная, натрия бензоат), фенолокислоты (салициловая кислота, натрия салицилат, кислота ацетилсалициловая) и др.ЛС

Идентификация

1. Взаимодействие с солями тяжелых металлов - железа (III) или меди (II ) - с образованием окрашенных простых и комплексных солей.

Основаны на способности ЛС за счет карбоксильных групп образовывать окрашеннын прочные или комплексные соединения с ионами железа ( III ) или меди ( II )

3 СН₃СООК + FeCl₃ → (СН₃СОО)₃ Fe + 3КCl

^{Красно-бурое окрашивание}

- СООNa - COO^-

6 + 2FeCI₃ +10H₂O → Fe•Fe(OH)₃•7H₂O↓+6NaCI +

+ 3 - COOH ^{осадок розовато-желтого цвета}

В реакции могут участвовать и другие ФГ

COOH COO^-

+ CuSO₄ → Cu²⁺↓ + H₂SO₄

N N

^{синий осадок}

2. Реакция этерфикации.

Основана на способности ЛС за счет карбоксильной группы образовывать со спиртами сложные эфиры, которые доказывают по запаху

СООH

к.H₂SO₄ , t⁰ C – O – CН₃

+ CН₃ – ОН

ОН - Н₂О ОН

метилсалицилат

3. Реакция декарбоксилирования (для кислот салициловой и никотиновой).

При нагревании этих кислот в присутствии натрия карбоната или натрия цитрата выделяется углекислый газ (декарбоксилирование), продукты декарбоксилирования обнаруживают по запаху.

СООH t⁰ , Na₂CO₃

+ CО₂

N N

^{пиридин}

СООH

t⁰ , натрия цитрат

+ CО₂

ОН ОН ^фенол

4. Реакция выделения кислот. (характерна для солей)

Сильные минеральные кислоты (серная, хлористоводородная, азотная) вытесняют более слабые органические кислоты из их солей. Образующиеся осадки кислот отделяют и определяют температуру плавления

- СООNa - COOН

+ HNO₃ → ↓ + NaNO₃

t пл. 120-124,5⁰С

Идентификация

1. Реакция образования азокрасителя - диазотирование с последующим азосочетанием – образуются азосоединения, окрашенные в оранжево-красный или в вишневый цвет

Основана на способности ЛС, содержащих ПААГ вступать в реакцию диазотирования с нитритом натрия в кислой среде, с последующим азосочетанием с щелочными растворами фенолов

NH₂ N≡N

+ NaNO₂ + 2 HCl → Cl + NaCl + 2 H₂O

SO₂ –NH - R SO₂ –NH – R

NaO

N≡N N=N

NaOH

Cl + →

SO₂ –NH - R SO₂ –NH - R

^{азокраситель}

2. Реакции окисления.

Лекарственные вещества, содержащие ПААГ, легко окисляются различными окислителями и даже кислородом воздуха с образованием окрашенных продуктов.

Появление окраски может быть обусловлено также веществами, образующимися в результате их последующей конденсации с избытком ароматического амина (образование индофенолового красителя). Эта реакция является официнальной для фенацетина и парацетамола.

HOH, HCl, t⁰

HO NH – C – CH₃ – CH₃COOH HO NH₂ →

HO NH₂

K₂Cr₂O₇

→ O NH O N NH₂

^{индофеноловый}^{краситель - фиолетовое окрашивание}

3. Реакция конденсации с альдегидами (или – реакция образования оснований Шиффа, или – «лигниновая проба») – желтое или оранжево-желтое окрашивание.

«Лигниновую пробу» выполняют на кусочках газетной бумаги в присутствии разведенной хлороводородной кислоты.

NH₂ N=CHR

+ R – C = O → + H₂O

SO₂ –NH - R SO₂ –NH –R

^{желтое или оранжево-желтое окрашивание.}

2. Реакция галоидирования, в частности, бромирование.

Основана на электрофильном замещении атомов водорода бензольного кольца на галоген. Образуются аморфные осадки белого или желтоватого цвета.

NH₂ NH₂

Br Br

+ 2 Br₂ → ↓ + 2 HBr

SO₂ –NH - R SO₂ –NH – R

Идентификация.

1. Реакции с осадительными (общеалкалоидными) реактивами. (ОАОР)

1) Реактивы, дающие простые соли: хлорная; марганцевая; тиоцианистая; пикриновая кислоты; танин и др.

2) Реактивы, дающие комплексные соли:

- реактив Люголя, Вагнера или Бушарда – раствор йода в йодиде калия;

- реактив Драгендорфа – раствор йодида висмута в йодиде калия;

- реактив Майера – раствор йодида ртути в йодиде калия –

В результате образуются осадки, у которых определяют температуру плавления или форму кристаллов.

2. Реакция выделения оснований. (для солей)

Под действием щелочей из солей выделяют основания, у которых определяяют температуру плавления.

R₃N • HCl + NaOH → NaCl + R₃N↓ + H₂O

t⁰_пл.

3. Реакции с солями тяжелых металлов. (для вторичных аминов)

Вторичные амины вступают в реакции солеобразования с солями тяжелых металлов (кобальта, серебра) в слабощелочной среде с образованием окрашенных соединений или осадков.

2 NaOH CoCl₂

R – NH – R′ R – N – R′ R – N – R′

| |

Na Co

R – N – R′

О O O

NH N–Na N^-

H₃C - N NaOH H₃C - N CoCl₂ H₃C - N

→ → Co

O O O

N N N N N N

| | | 2

CH₃ CH₃ CH₃

теофиллин розовато-белый осадок

Идентификация.

1. Гидролитическое разложение (гидролиз) – кислотный или щелочной. Образующиеся продукты гидролиза доказывают соответствующими реакциями.

COOH

↓ + CH₃COOH

салициловая кислота уксусная кислота

H⁺, t⁰

COOH

+ HOH

O–C–CH₃ COONa

|| NaOH, t⁰ + CH₃COONa

O OH

ацетилсалициловая кислота салицилат натрия ацетат натария

Салициловую кислоту доказывают по реакции с хлоридом железа III - фиолетовое окрашивание, а уксусную кислоту – по реакции этерификации с этанолом – фруктовый запах.

1. Гидроксамовая реакция

Основана на взаимодействии сложных эфиров с гидроксиламином в щелочной среде с образованием гидроксамовых кислот, которые доказывают по реакции с солями Fe ³⁺ и Cu ²⁺ по образованию окрашенных комплексных соединений - гидроксаматов.

Идентификация

Если образовавшийся амин летуч, то его определяют по запаху или с помощью лакмусовой бумажки.

COOH

↓ + NH₃↑

H⁺, t⁰ OH

С – NH₂

О + HOH

NaOH, t⁰ COONa

+ NH₃↑

2. Гидроксамовая реакция

(аналигично сложным эфирам)

Идентификация

1. Реакции с ионами тяжелых металлов (меди II, кобальта II, серебра I), в результате которых образуются комплексные соли различной окраски.

При выполнении реакции на кислотные формы их предварительно переводят в солевые действием 0,1н раствора гидроксида натрия.

+ CuSO₄

+ 2 NaOH (Co(NO₃)₂)

2 R– С – NH – С –R′ 2 R– С = N – С –R′ R– С = N – С –R′

|| || | || | ||

О О ONa O O O

Cu (Co)

O O

| ||

R– С = N – С –R′

| O O O

N // N // N // + CuSO₄

R R R (Co(NO₃)₂)

O = ↔ HO – + NaOH →NaO – →

R′ R′ R′

N \\ N \\ N \\

| O | O | O

H H H

O O

\\ N N //

R R

→ – O – Co – O –

R′ (Cu) R′

// N N \\

O | | O

H H

2. Реакция выделения кислотной формы (для солей)

Выделившиеся органические кислоты отделяют, высушивают и определяют температуру плавления.

R– С = N – С –R′ + HCl → R– С – NH – С –R′↓ + NaCl

| || || ||

ONa O O O

t^o_пл.

O | O

N // N //

R R

NaO – + HCl → O = ↓ + NaCl

R′ R′

N \\ N \\

| O | O

H H

t^o_пл.

Х. Лекарственные вещества, содержащие сульфамидную группу.

R –S – NH –R′ сульфамидная

Содержат ЛС группы сульфаниламидов – САП – (стрептоцид, сульфацил-натрий, норсульфазол, сульфадимезин, фталазол и др.) и др. ЛС.

Идентификация

О O O

|| || ||

R –S – NH –R′ + NaOH → R –S = N –R′ + CuSO₄ → R –S = N –R′

|| | |

O ONa O

R –S = N –R′

NH₂ NH₂ NH₂ NH₂

2 + NaOH → 2 + CuSO₄ → ↓

- H₂O

O = S–NH – R O = S = N –R O = S=N – R R – N=S = O

|| | | |

O ONa O – Cu – O

3. Реакция на сульфа-группу –

Серу обнаруживают после минерализации с концентрированной азотной кислотой. Образующийся сульфат ион доказывают по реакции с хлоридом бария – образуется белый осадок

САП + HNO₃ → SO₄^2-

SO₄^2- + BaCl₂ → BaSO₄↓+ 2 Cl^–

В НЕВОДНОЙ СРЕДЕ

Метод кислотно-основного титрования в неводной среде применяется для количественного определения веществ, представляющих собой кислоты, основания или соли, титрование которых в воде затруднено или невозможно из-за слабых кислотно-основных свойств или малой растворимости.

Неводные растворители позволяют изменить силу кислот и оснований, что и используется в фармацевтическом анализе. (Из неорг. и орг. химии вспомнить протолитическую теорию Бренстеда-Лоури кислотных и основных органических соединений).

Наиболее распространено кислотно-основное титрование, где различают ацидиметрию и алкалиметрию.

Ацидиметрия

Определяют ЛС, обладающие слабыми основными свойствами (азотсодержащие органические основания и их соли).

В качестве растворителя использую вещества кислотного характера (ледяная уксусная кислота, муравьиная кислота, уксусный ангидрид и др.), которые способствуют ионизации слабого основания за счет его протонирования.

Титрант – 0,1н хлорная кислота (HClO ₄)

Индикатор – кристаллический фиолетовый и некоторые другие.

Метод основан на усилении слабых основных свойств препарата при растворении его в среде протогенного растворителя (или – растворителя кислотного характера, или – растворителя противоположного характера)

А) Определение оснований

б/в CH₃COOH

R ₃ N + HClO ₄ → [ R ₃ N ⁺ ] ClO ₄ ^-

1 моль 1 экв. |

f _экв _. = 1 M _1/ _z = Mm

Б) Определение солей

Соли галогеноводородных кислот азотистых оснований определяют в присутствии уксусного ангидрида, для связывания галогеноводородных кислот, которые ионизируют и в неводной среде вновь могут вступать в реакцию солеобразования с определяемым веществом.

В этом случае результаты титрования будут занижены.

Уксусный ангидрид связывает галогенид-ионы (Cl^-, Br^-, I^-) в соответствующие галогенангидриды кислот.

CH₃– C =O

\ б/в CH₃COOH

R₃N•HHal + HClO₄ + O → [R₃N⁺]ClO₄^- + CH₃COOH +

1 моль 1 экв. / | + CH₃– C = O

CH₃– C =O H \

f _экв _. = 1 M_1/z = Mm Hal

f _экв _. зависит от числа центров основности, т.е. числа атомов азота

N.B.! Особенность – у атропина сульфата – образуются две соли: перхлорат и гидросульфат.

б/в CH₃COOH

[R₃N]₂•H₂SO₄ + HClO₄ → [R₃N⁺]ClO₄^- + [R₃N⁺]HSO₄^-

1 моль 1 экв. | |

H H

перхлорат атропина гидросульфат атропина

f _экв _. = 1 M _1/ _z = Mm

Алкалиметрия

Определяют ЛС, обладающие слабыми кислотными свойствами (барбитураты-кислоты и некоторые другие).

В качестве растворителя используют вещества основного характера (диметилфармамид [ДМФА], пиридин и др.), которые способствуют ионизации анализируемого вещества за счет отнятия у него протона.

Титрант – 0,1н раствор гидроксида натрия или гидроксида калия в среде метилового спирта и бензола, т.е. метилат натрия (калия) – CH₃ ONa

Индикаторы – тимоловый синий, бромтимоловый синий.

Метод основан на усилении слабых кислотных свойств препарата при растворении его в среде протофильного растворителя (или – растворителя основного характера, или – растворителя противоположного характера).

| O O

N // N //

R R ДМФА

O = ↔ HO – + CH₃ONa →

R′ R′

N \\ N \\

| O | O

H H 1 моль 1 экв.

N //

→NaO – + CH₃OH

R′

N \\

| O

f_экв_. = 1 M_1/_z = Mm

Оба метода неводного титрования требуют постановки контрольного опыта.

Методы титрования в неводных средах являются фармакопейными и применяются для количественного определения субстанций ЛС, обладающих слабыми кислотными или слабыми основными свойствами, а также их лек. форм.

Лекция

Качественные реакции на функциональные группы

органических лекарственных средств.

Анализ лекарственных веществ по функциональным группам

Классификация ФГ

Основана на названии входящих в них элементов. Она условна, т.к. многие ФГ являются смешанными

1. Кислородосодержащие функциональные группы:

– ОН - гидроксильная (спиртовая или фенольная);

С = О - карбонильная (альдегидная – С = О или кетонная R – С – R );

Н ||

– СООН - карбоксильная: О

R– О – С – R′ - сложно-эфирная

R – O – R′ - простая эфирная

2. Азотсодержащие функциональные группы:

–NH₂ - первичная аминогруппа алифатическая или ароматическая;

–NH– - вторичная аминогруппа;

N– - третичная аминогруппа (третичный атом азота);

Ar– NO₂ - ароматическая нитрогруппа;

– C =O , –С =O или – С =O - амидная;

NH₂ NH– –N –

– С – NH – С – - имидная;

|| ||

О О

–SO₂NH – - сульфамидная;

–СН=N– или С=N– - азометиновая;

–NH–С –NH– - остаток мочевины

3. Прочие:

- ароматический (фенильный) радикал

N - пиридиновый цикл

Haℓ ковалентно связанный галоген (С1, Br, I, F).

Анализ лекарственных веществ по ФГ.

12 3 4 Следующая ⇒

Последнее изменение этой страницы: 2019-05-08; Просмотров: 905; Нарушение авторского права страницы