Тема 11 – Определение азота в органических соединениях (метод Кьельдаля), метод сжигания в колбе с кислородом, проба Бельштейна

Цель: формировать знания о методах определения элементов в ЛП органической природы по ГФ.

Задачи обучения:

· ознакомление студентов с теоретическими основами фармакопейных методов определения элементсодержащих органических ЛС (метод Къельдаля, метод сжигания в колбе с кислородом, проба Бельштейна);

· формирование коммуникативной компетенции путем развития умений формулировать вопросы и давать ответы на них, умений работы в коллективе.

Основные вопросы темы:

1. Определение азота в органических соединениях.

2. Метод сжигания в колбе с кислородом.

3. Проба Бельштейна.

Методы обучения и преподавания: групповое обсуждение по материалам темы, презентация.

Литература:

1. Беликов В.Г. Фармацевтическая химия: учебное пособие, 2-е изд. – М.: МЕДпресс-информ, 2008. – 616 с.

2. Руководство к лабораторным занятиям по фармацевтической химии / Под ред. акад. РАМН А.П. Арзамасцева. – М.: Медицина, 2001. – 320 с.

3. Максютина Н.П., Каган Ф.Е., Кириченко Л.А., Митченко Ф.А. Методы анализа лекарств. – К.: Здоров’я, 1984. – 224 с.

4. Климова В.А Основные микрометоды анализы органических соединений, 2 издание, - Москва: 1975 г – 104 с.

Контроль (вопросы):

1. Какие катализаторы используются во время реакции минерализации в методе Къельдаля?

2. Какие продукты разложения образуются при добавлении раствора натрия гидроксида?

3. С какой целью используется борная кислота в методе Къельдаля?

4. Какикие ЛВ органической природы можно анализировать с помощью метода сжигания в колбе с кислородом?

5. Поясните суть пробы Бельштейна.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Определения азота в органических соединениях. Фармакопейный метод определения азота в органических соединениях известен также под названием метода Кьельдаля. Он основан на сочетании минерализации органического вещества с последующим применением кислотно-основного титрования. Применяют метод Кьельдаля для количественного анализа азотсодержащих органических веществ, а также лекарственных препаратов, содержащих аминный, амидный и гетероциклический азот. Метод включает несколько последовательно выполняемых стадий. Вначале осуществляют минерализацию образца нагреванием с концентрированной серной кислотой:

R-NH₂ + [O] + H₂SO₄ → CO₂↑ + H₂O + NH₄HSO_4.

Затем действуют на гидросульфат аммония гидроксидом натрия и отгоняют выделяющийся аммиак в приемник, содержащий раствор борной кислоты.

NH₄HSO₄ + 2NaOH → NH₃↑ + 2H₂O + Na₂SO_4.

Так как борная кислота реагирует с аммиаком с образованием солей метаборной и тетраборной кислот, то в приемнике образуются метаборат и тетраборат аммония:

NH₃ + Н₃ВО₃ → NH₄ВO₂ + Н₂O,

2NH₃ + 4Н₃ВO₃ → (NH₄)₂В₄O₇ + 5Н₂O.

Далее собранный отгон, содержащий весь образовавшийся аммиак в виде мета- и тетрабората аммония, титруют 0, 1 М раствором соляной кислоты:

NH₄ВO₂ + НС1 + H₂O → NH₄С1 + Н₃ВО₃,

(NH₄)₂В₄O₇ + 5Н₂0 + 2НС1 → 2NH₄С1 + 4Н₃ВO_3.

Для повышения точности анализа параллельно выполняют контрольный опыт. Разность между количеством миллилитров титрованного раствора соляной кислоты в основном и контрольном опытах, умноженная на 0, 0014, соответствует количеству азота (г), который содержится в испытуемом веществе.

Область применения метода Кьельдаля в фармацевтическом анализе довольно широка. ГФ рекомендует его для определения уретанов (мепротан), аминокислот (метионин, глутаминовая кислота) и других азотсодержащих лекарственных веществ (бензогексоний, оксафенамид, дипрофиллин). Самый существенный недостаток метода — его трудоемкость.

Для определения некоторых лекарственных веществ, содержащих легко гидролизующуюся в щелочной среде амидную группу (салициламид, диэтиламид никотиновой кислоты, салюзид растворимый, прозерин), используют упрощенный вариант метода Кьельдаля, исключающий стадию минерализации. Методика определения сводится к разрушению препарата 30 %-ным раствором гидроксида натрия в колбе Кьельдаля и отгонке выделяющегося аммиака (или диалкиламина) в приемник.

Метод сжигания в колбе с кислородом. Метод сжигания в колбе с кислородом является одним из перспективных методов количественного элементного анализа. Он включен во многие фармакопеи мира, в том числе Международную и Европейскую, но пока ограниченно используется в отечественном фармацевтическом анализе. Метод основан на разрушении органического вещества сожжением в колбе, наполненной кислородом, растворении образовавшихся продуктов в поглощающей жидкости и последующем определении элементов, находящихся в растворе в виде ионов или молекул. Определение выполняют различными химическими или физико-химическими методами. Метод может быть использован для качественного и количественного определения органических лекарственных веществ, содержащих в молекуле галогены, серу, фосфор, азот и другие элементы. Преимущества метода состоят в быстроте процесса минерализации, занимающего несколько секунд; исключении потерь элемента в процессе минерализации, проходящем в герметически закрытой колбе; возможности унификации применительно к различным группам соединений; высокой чувствительности анализа на заключительной его стадии и широкого сочетания метода на этой стадии с физико-химическими методами. Большие перспективы открывает применение метода сжигания в кислороде для определения примесей тяжелых металлов и других элементов в лекарственных веществах при испытании их на чистоту.

ГФ рекомендует этот метод для определения иода в иодорганических лекарственных веществах. Однако проведенные в последние годы исследования подтверждают возможность его использования для элементного анализа сульфаниламидных препаратов и других, содержащих серу, органических лекарственных препаратов. Весьма широки перспективы применения метода для количественного анализа хлор- и бром-содержащих лекарственных препаратов с последующим использованием меркуриметрического титрования. Важная особенность метода сжигания в кислороде — возможность применения для анализа препаратов в таких лекарственных формах, как таблетки, драже, мази, суппозитории.

Сжигание проводят в колбе из термоустойчивого стекла, наполненной кислородом. В пробку колбы впаяна платиновая или нихромовая проволока, заканчивающаяся спиралью (держатель), в которую помещают точную навеску ЛВ, завернутую в фильтровальную бумагу. На дно колбы вливают поглощающую жидкость. По окончании сжигания колбу оставляют на 30-60 мин, периодически перемешивая. После этого химическим или физико-химическим методом идентифицируют или определяют образовавшиеся ионы.

Например, йодсодержащие органические соединения последовательно количественно превращают в йодаты:

1. сжигание ЛВ в атмосфере кислорода приводит к окислению до свободного йода, растворяющегося в растворе гидроксида натрия (поглощающая жидкость) с образованием йодида и гипойодита натрия;

2. для окисления образовавшихся йодидов до гипойодатов в колбу вносят раствор ацетата брома до появления желтого окрашивания;

3. для удаления избытка брома добавляют концентрированную муравьиную кислоту до обесцвечивания раствора;

4. выдерживают 5 мин в темном месте после добавления йодида калия и раствора серной кислоты, а затем титруют выделившийся йод, содержание которого эквивалентно его количеству в испытуемом ЛВ.

Проба Бельштейна — качественный метод определения галогенов (кроме фтора) в образце. Основан на образовании летучих галогенидов меди, окрашивающих пламя в зелёный цвет, предел обнаружения галогенсодержащих соединений — менее 0, 1 мкг. Благодаря простоте проведения проба широко использовалась для экспресс-анализа органических соединений.

Метод предложен русским учёным-химиком Фёдором Фёдоровичем Бельштейном в 1872 г.

Проба заключается во внесении образца, находящегося на предварительно прокаленной медной проволоке, в пламя газовой горелки и/или спиртовки. В случае окрашивания пламени в зелёный цвет проба положительна, в зависимости от содержания галогенов в пробе окраска после внесения пробы в пламя проявляется на мгновение или видима в течение 1-2 секунд.

Появление зеленой окраски обусловлено взаимодействием оксида меди (II) с галогенсодержащими органическими соединениями и продуктами их окисления, которое приводит к образованию летучих галогенидов меди (I), окрашивающих пламя:

CuO + RHal + O₂ CuHal₂ + CO₂ + H₂O,

CuCl₂ + RHal + O₂ Cu₂Hal₂ + CO₂ + H₂O.

Хлориды и бромиды меди окрашивают пламя в сине-зеленый цвет, йодид меди — в зеленый цвет.

Фторид меди в этих условиях нелетуч, поэтому фторорганические соединения пробой Бельштейна не обнаруживаются.

Некоторые органические соединения, не содержащие галогенов, но образующие летучие соединения меди, также способны давать положительную пробу Бельштейна (оксихинолин, нитрилы, мочевина и тиомочевина и т.п.).

Описание опыта: в пламени горелки прокаливаем спираль из медной проволоки. Охлажденную проволоку опускаем в хлороформ, затем опять вносим в пламя. Сначала видно, как сгорает хлороформ, затем пламя окрашивается в зеленый цвет.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 8 9 10 Следующая ⇒