Физико-химические свойства ионитов

Обменная ёмкость

Обменная ёмкость – один из наиболее важных показателей свойств ионитов. Она определяется числом функциональных групп, способных к ионному обмену. Измеряется в единицах массы воздушно-сухого или в единицах объема набухшего ионита и соответственно выражается в мг-экв/г или мг-экв/см³. Как правило, российские и зарубежные производители смол чаще указывают обменную ёмкость в единицах объема набухшего ионита (мг-экв/см³).

Различают полную и равновесную обменную емкость. Полная обменная емкость (ПОЕ) соответствует общему количеству функциональных групп в единице объема влажного или единицы массы сухого ионита. ПОЕ величина постоянная для данного образца. Так как ионный процесс – процесс равновесный, то вводится понятие «равновесная объёмная ёмкость» (РОЕ). РОЕ зависит от ряда условий протекания процесса: pH среды, температура, концентрации растворов, технологические условия протекания процесса (скорость подачи раствора, площадь фильтрования, др.). Таким образом, равновесная обменная ёмкость величина переменная, зависящая от различных условий.

Селективность

Селективностью называется способность избирательно поглощать из раствора некоторые ионы или группы ионов. При катионном обмене на слабосшитом (до 8 – 10 % ДВБ) сульфокатионите из разбавленных растворов, в которых нет реакций комплексообразования, имеет место следующий ряд селективности для щелочных и щелочноземельных элементов:

Cs⁺ > Rb⁺ > K⁺ > Na⁺ > Li⁺;

Ra²⁺ > Ba²⁺ > Sr²⁺ > Ca²⁺ > Mg²⁺ > Be²⁺.

Сродство ионов щелочных и щелочноземельных металлов к слабосшитому сульфокатиониту уменьшается в ряду в полном соответствии с уменьшением их порядкового номера и размера иона и с увеличением радиуса гидратированного иона.

С увеличением количества сшивающего агента в монофункциональных сульфокатионитах и изменение природы функциональных групп (например, с – SO₃H на – COOH) приводит к полному обращению рядов селективности.

Для сильноосновных анионитов характерен следующий ряд селективности:

SO > I^- > NO > CrO > Br^- > CSN^- > Cl^- > F^-.

Слабоосновный аниониты проявляют повышенную избирательность к гидроксил-иону (OH^-), другие ионы легко им вытесняются. Ряд селективности имеет вид:

OH^- > SO > CrO > NO > Br^- > Cl^- > F^-.

Осмотическая стабильность

Иониты способны к набуханию в воде и органических растворителях, при этом проявляется действие осмотических сил на зерно ионита. Степень набухания ионита в воде зависит от свойств ионита и состава раствора и значений pH раствора. При увеличении степени набухания зерен их размер увеличивается, при уменьшении степени набухания – зерно уменьшается. Этот процесс называют «дыханием» ионита. Циклические процессы растягивания и сжатия зерна приводят к разрыву цепей матрицы и растрескиванию гранул ионита. Особенно остро стоит вопрос о механической прочности анионитов, так как их стоимость выше, а срок службы меньше, чем у катионитов. Полностью исключить воздействие осмотических сил на зерно ионита невозможно, но, благодаря некоторым мерам, можно снизить. Нельзя допускать высыхание ионита, поставляемого во влажном состоянии (как правило, массовая доля влаги составляет 40 – 65%). Воздушно-сухие иониты во избежание осмотического удара предварительно замачивается в концентрированном растворе хлорида натрия.

Механическая прочность

Осмотическая устойчивость и механическая прочность ионита зависит от строения матрицы ионита, формы зерна, температуры, свойств среды и других факторов. Разрушение зерна ионита происходит в результате недостаточной осмотической стабильности, при трении гранул друг о друга, о стенки аппаратуры, а также при соприкосновении с движущимися потоками среды. Перепад давления в ионообменных колоннах также может стать причиной растрескивания или полного разрушения гранул ионита. В отечественной литературе для оценки механической прочности ионообменных материалов используют два понятия: истираемость – износ материала вследствие трения зерен друг о друга при промывках (предельное значение – 0, 5 %) и измельчаемость – износ в результате растрескивания зерен (до 4 %). Смолы импортного производства характеризуются показателем «cracked» - процентное соотношение целых и треснувших гранул, и показателем «broken» - процентное соотношение целых и полностью разрушенных гранул.

Гранулометрический состав

Скорость всего ионообменного процесса определяется лимитирующей стадией. Для процессов, протекающих в водной среде, это скорость ионообмена между ионами воды и омываемой частицей смолы. На наружной поверхности омываемой частицы образуется неподвижная водяная пленка, толщина которой зависит от скорости потока и размеров зерна смолы. Ион, который стремится попасть внутрь частицы смолы, в функциональную группу, должен диффундировать из воды через плёнку, пройти через граничную поверхность частицы внутрь смолы. У чистых смол диффузионные пути не загрязнены посторонними примесями и доступ к поверхности зерна не заблокирован. С увеличением скорости потока уменьшается толщина водяной пленки, что облегчает прохождение ионов к поверхности зерна. Повышение температуры воды ведет к уменьшению ее вязкости, что способствует увеличению скорости диффузии и увеличению кинетики ионного обмена. Другим важным фактором является соотношение между объема частицы к ее поверхности. С уменьшением диаметра зерна на каждую функциональную группу приходится большая поверхность обмена.

Существует оптимальное соотношение между размером гранул и толщиной слоя материала, засыпаемого в ионообменные фильтры. Мелкозернистый ионит, обладая более развитой поверхностью, имеет несколько большую ионообменную емкость, чем крупно-зернистый. Однако, с уменьшением зерен катионита гидравлическое сопротивление и расход электроэнергии на фильтрование воды увеличиваются. Исходя из вышесказанного, наибольшее распространение получили смолы с размером зерна 0, 3 – 1, 5 мм. В технологиях ионирования с противоположными по направлению потоками обрабатываемой воды и регенерирующего раствора большое значение имеет однородность гранул (монодисперсность). Степень однородности размеров зерен существенно влияет на процесс ионного обмена. При промывке вынос мелкой фракции начнется гораздо раньше, чем придут в движение более крупные частицы. Если снизить скорость промывки для предотвращения выноса мелкой фракции, крупные частицы будут промыты недостаточно.

Основные параметры, характеризующие фракционный состав ионообменного материала, определяются ситовым анализом. Навеска материала просеивается через ряд калибровочных сит, остатки на ситах взвешиваются, и определяется процентное соотношение между различными фракциями. На основе полученных результатов высчитывается эквивалентный диаметр зерен d_э(эффективный размер), мм.

d_э = ,

где p_i – процентное содержание зёрен со средним диаметром d_k, оставшихся на сите при рассеве. Средний диаметр d_k определяется, как размер ячейки сита.

Коэффициент неоднородности загрузки k_н

k_н = ,

d₈₀ – калибр сита, через который прошло 80 % при просеивании зерен ионита;

d₁₀ – калибр сита, через который прошло 10 % при просеивании зерен ионита.

Химическая стойкость

Химическая стойкость ионообменной смолы определяется изменением объёмной ёмкости, типа ионогенных групп, механической прочности и зависит от природы агрессивной среды, строения полимерного каркаса, прочности связи с ним функциональных групп. Химически стойкими являются связи типа C-C, C-P, C-S, связи C-N, C-O легко подвергаются гидролизу. Поэтому химическая стойкость катионитов, как правило, выше, чем анионитов. К разрушающему воздействию кислот и щелочей наиболее устойчивы сульфокатиониты на основе сополимеров стирола и дивинилбензола. Слабоосновные аниониты меньше подвержены химической деструкции, чем сильноосновные. В связи с этим, в схемах с использованием анионообменных смол на первой ступени используют слабоосновный анионит, а на второй ступени сильноосновные анионит.

Разрушающие действие на смолы оказывают различные окислители (хлор, озон, перекись водорода и др.). При процессах окисления происходит разрушение связей между различными группами в каркасе ионита, структура матрицы нарушается, снижается степень сшивки. Под действием различных химических агентом иониты способны пептизироваться, то есть переходить в коллоидное состояние и утрачивать ионообменную способность.

Термическая стойкость

При нагревании в воде сульфокатионита происходит отщепление сульфогрупп с образованием серной кислоты:

RSO₃H + H₂O RH + H₂SO₄

При температуре выше 150 ⁰С серная кислота окисляет полимер, при нагревании выше 250 ⁰С образуются сульфоны и происходит дополнительное сшивание цепей:

RSO₃H + RH RSO₂R + H₂O;

RSO₃H + RSO₃H RSO₂R + H₂SO₄.

Более устойчивыми являются солевые формы сульфокатионита:

RSO₃M + H₂O RH + MHSO₄.

Их термический гидролиз протекает с меньшей скоростью, чем гидролиз Н-катионитов.

Аниониты в большей степени, чем катиониты, при термическом гидролизе склонны к необратимым процессам, чем катиониты. Наименьшей химической стойкостью обладают сильноосновные аниониты. Подвергаясь реакциям дезаминирования (отщепление аминогруппы) и деструкции (процесс разрыва химических связей, приводящий к уменьшению степени полимеризации), сильноосновные аниониты превращаются в слабоосновные. В результате таких химических превращений образуются амины и низко- и высокомолекулярные спирты. Также как и катиониты, аниониты проявляют большую устойчивость в солевой форме.

Тема 6 Непрерывно действующие диффузоры для экстракции лекарственных веществ из растительного сырья (2 часа)

Цель: предназначение непрерывно действующие диффузоры для экстракции лекарственных веществ из растительного сырья.

Задачи обучения:

- разобрать способы получения вытяжек из растительного сырья;

- остановиться на приницпах работ диффузоров для экстракции лекарственных веществ из растительного сырья.

- формировать у студентов возможность самоподготовки к отдельным темам;

- закрепить знания по всем вопросам темы.

Форма проведения: применение метода мозгового штурма, как оперативного метода продуцирования идей и решений в групповой работе на основе стимулирования творческой активности, при котором студентам предлагается ьтпы диффузионных установок для полного обеспечения извлечения из растительного сырья.

Раздаточный материал: схемы установки для экстрагирования.

Литература:

1 Государственная фармакопея Республики Казахстан. 1 том. – Алматы: изд-й дом «Жибек жолы», 2008 - 592 с.

2 Майофис Л.С. Химия и технология химико-фармацевтических препаратов. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Медицина, 1964. – 625 с.

3 Альбицкая В.Г., Гинзбург О.Ф., Коляскина З.Н., Купин Б.С., Павлова Л.А., Разумова Н.А., Ралль К.Б., Серкова В.И., Стадничук М.Д. Лабораторные работы по органической химии. Под ред. О.Ф. Гинзбурга, А.А. Петрова. М.: Высш. шк., 1967. – 295 с.

4 А.Е. Агрономов, Ю.С. Шабаров Лабораторные работы в органическом практикуме. М.: Изд. Московского университета., 1971. – 230 с.

5 Бошкаева А.К. Методы определения никотина в табаке и табачных изделиях. – Алматы, 2008. – 56 с.

6. Пат. 24427409 Российская Федерация, МПК B 01 D 11/02, C 12 G

3/06. Экстракционная установка / Ю.И. Шишацкий, Г.В. Агафонов,

Н.Н. Яковлев, С.В. Лавров, С.Ю. Плюха (Россия); заявитель и патентооб-

ладатель Воронеж. гос. технолог. акад. – № 2010102050/05, заявл.

22.01.2010; опубл. 27.08.2011; Бюл. № 24. – 1 с.: ил.

Контроль (вопросы):

1. Сформулируйте способы получения вытяжек из растительного сырья?

2. В чем отличие периодических диффузионных установок и непрерывно действующих диффузионных установок?

3. Обрисуйте схему диффузора?

4. Обоснуйте технические характеристики диффузионных экстракторов?

ПРИЛОЖЕНИЕ

Вытяжки из сырья могут быть получены разными способами: 1) дробной мацерацией; 2) перколяцией; 3) репер-коляцей; 4) циркуляцией; 5) непрерывным противоточным экстрагированием с перемещением экстрагента и сырья, а также некоторыми другими методами (измельчение сырья в среде экстрагента, вихревая экстракция, экстракция с использованием электромагнитных колебаний и ультразвука), проходящими производственную проверку. Дробная мацерация (бисмацерация). Метод мацерации широко применяется для получения вытяжек при производстве водных экстрактов. В связи с тем что экстрагент при этом расходуют в два приема, такую мацерацию называют дробной, или бисмацерацией. Из закона диффузии следует, что эффект экстрагирования повышается, если процесс вести не всем количеством экстрагента сразу, а несколькими порциями его последовательно. В общем виде бисмацерация проводится так: измельченное растительное сырье помещают в мацерационный бак, где его заливают 4- 6-кратным количеством экстрагента и оставляют на 6-12 ч при периодическом помешивании. После этого вытяжку сливают, остаток слегка отжимают, полученную при этом жидкость прибавляют к первоначально слитой. Остаток после выжимания вновь заливают 3-4-кратным количеством экстрагента и оставляют на 4-6 ч, после чего вытяжку сливают, остаток окончательно отжимают и присоединяют к объединенным вытяжкам. К применяемой в качестве экстрагента воде часто как консервант добавляется хлороформ (0, 5%). В некоторых случаях применяется кипящая вода. Перколяция. Перколяция проводится так же, как при получении настоек до истощения сырья, без разделения на первичные и вторичные извлечения. Весьма существенно, чтобы этот процесс был проведен с наименьшей затратой экстрагента, которым здесь обычно являются спиртоводные смеси. Реперколяция. Реперколяция выгодна тем, что получаются более концентрированные вытяжки, чем при перколяции и бисмацерации. Из реперколяционных вариаций здесь широкое применение находит так называемая быстротекущая реперколяция, осуществляемая в батарее перколяторов, работающих на принципе противотока. Батарея состоит из нескольких перколяторов (обычно 5-6), сборника с экстрагентом и приемника для вытяжки, коммуницированных¹ между собой так, что получается кольцевая линия, позволяющая подавать экстрагент и сливать вытяжку из любого перколятора. Экстрагент, поступающий в один из перколяторов, может быть пропущен последовательно через всю батарею. Разберем принципиальную схему работы такой батареи из 5 перколяторов (рис. 95), позиции I-5. Позиция 1.Измельченным растительным сырьем загружают четыре перколятора - с I до IV. Экстрагент подают в перколятор / (через краны V-1 и 1-2) снизу. Питанием снизу упраздняется опасность образования «мертвых» участков в экстрагируемой массе и ослабляется вредное влияние каналов и пустот. Заполнение перколятора проводят при закрытом боковом кране 1-4 и открытом 1-5, через который вытес-

няется воздух. Как только из крана 1-э покажется экстрагент, кран перекрывают, перколятор оставляют в покое для настаивания, после чего открывают кран 1-4 и экстрагент с определенной скоростью перепускают в перколятор II через кран II-2, заполняя его в таком же порядке, как и перколятор I. После настаивания экстрагент перепускают в перколятор /// (через II-4 и III-2), а затем в перколятор IV (через III-4 и IV-2), а из последнего (через IV-4 и V-3) принимают уже готовую вытяжку. Поскольку в перколятор / поступает свежий экстрагент, то вследствие наибольшей разности концентраций в этом перколяторе происходит максимальное экстрагирование и максимальное обеднение лекарственного сырья действующими веществами. Степень обеднения сырья в перколяторе // будет меньшей, чем в перколяторе 1, поскольку здесь будет меньше разность концентраций. Итак, по мере повышения номера перколятора будет уменьшаться количество извлеченных из сырья действующих веществ или, иначе говоря, экстрагент в каждом последующем перколяторе встречает более богатое сырье и постепенно насыщается извлекаемыми действующими веществами. Скорость движения экстрагента в периоды настаивания должна быть подобрана так, чтобы к моменту истечения готовой вытяжки в перколяторе 1 было достигнуто полное истощение сырья и чтобы экстрагент, пройдя через четыре перколятора, полностью исчерпал свою экстрагирующую способность. Позиция 2. Во время работы батареи загружают сырьем перколя-тор V, а как только будет истощен перколятор /, его отключают от батареи. Свежий экстрагент теперь поступает в перколятор II, а готовую вытяжку принимают из перколятора V (через кран 1-3). Из перколятора 1 истощенное сырье направляют в выпарную установку для-рекуперации экстрагента, а сам перколятор загружают свежим сырьем. Позиция 3. После истощения перколятора // меняется система питания батареи, а именно свежий экстрагент поступает в перколятор-///, а готовую вытяжку принимают из перколятора / (через кран //-3)_ Разгружают и загружают перколятор //. Позиция 4. Свежий экстрагент поступает в перколятор IV, а вытяжку принимают из перколятора // (через кран III-3). Разгружают и загружают перколятор ///. Позиция 5. Свежий экстрагент поступает в перколятор V, а вытяжку принимают из перколятора /// (через кран IV-3). Разгружают и загружают перколятор IV. Далее после отключения перколятора V (в котором сырье истощено) и включения перколятора IV процесс извлечения пойдет по позиции 1> потом по позиции 2 и т. д. Таким образом, в действии находятся четыре перколятора из пяти, что обеспечивает непрерывность работы. Свежий экстрагент поступает всегда в перколятор с наиболее истощенным сырьем, а вытяжку получают из перколятора со свежезагру-женным сырьем. В результате во всей батарее создается необходимая разность концентраций - движущая сила процесса экстрагирования. Количество перколяторов в батарее зависит от характера сырья и применяемого для экстракции экстрагента: перколяторов должно быть тем больше, чем труднее осуществляется переход извлекаемых биологически активных веществ в экстрагент и чем меньше его способность растворять эти вещества. В тех случаях, когда по характеру сырья экстрагент целесообразнее подавать в перколяторы сверху, систему и последовательность питания можно легко изменить. В частности, исследуя процесс экстракции корня солодки, И. А. Муравьев и Ю. Г. Пшуков (1976) показали, что скорость экстракции при подаче экстрагента сверху значительно выше, чем при подаче экстрагента снизу, а объем экстрагента, затраченного на извлечение одного и того же количества веществ при подаче его сверху, в 2'/г раза меньше, чем при подаче экстрагента снизу. Извлечения при подаче экстрагента сверху получались более концентрированные при меньшей затрате экстрагента и времени, чем при подаче его снизу. Циркуляция. Циркуляционный способ извлечения основан на круговороте экстрагента. Экстракционная установка в этом случае работает непрерывно и автоматически по принципу аппарата Сокслета.. Состоит она из коммуницированных между собой перегонного куба,, экстрактора, конденсатора и сборника (рис. 96). ' Циркуляционным способом из фармакопейных густых экстрактов приготовляют только один препарат - экстракт мужского папоротника, экстрагентом для которого служит этиловый эфир. Крупный по-

рошок корневища мужского папоротника загружают в экстрактор, заливают эфиром (чуть ниже верхушки сифона) и оставляют для настаивания на 24 ч. Одновременно ⁰ некоторое количество эфира наливают в куб и в сборник под конденсатором. По окончании настаивания из сборника спускают в экстрактор столько эфира, чтобы вытяжка достигла верхушки сифона и слилась в куб. После этого куб начинает обогреваться. Пары эфира поступают в конденсатор, затем в сборник, а из него с определенной скоростью - в экстрактор. По наполнении его происходит слив эфира, обогащенного растворимыми веществами папоротника. По истощении материала из куба отгоняют эфир в сборник, на этот раз отъединенный. Истощенное сырье выгружают, и экстрактор вновь готов для загрузки. Автоматическая циркуляция может быть совмещена с перколяцией. Непрерывное противоточное экстрагирование с перемещением экстрагента и сырья. Быстротекущая репер-коляция, как мы видели, является противоточным экстрагированием с перемещением только экстрагента, который (с постепенно понижающейся экстрагирующей способностью) движется навстречу (против) менее истощенному сырью. Обладая несомненными преимуществами (по сравнению с мацерацией и перколяцией), батарейный способ последовательного экстрагирования все же имеет ряд недостатков: относительно большое количество экстрагента, находящегося в работе, невозможность полной автоматизации, относительная длительность процесса, громоздкость аппаратуры и т. д. Все это заставило советских ученых, работающих в области изучения теории и практики экстракционных процессов, искать еще более быстрые и совершенные способы. В настоящее время предложен ряд аппаратов для экстрагирования различных по своей природе сырьевых материалов-сахарной свеклы, жиромасличного и эфиромасличного сырья и др. В основе работы всех этих аппаратов лежит принцип активного противотока, когда навстречу Друг Другу перемещаются и экстрагент, и сырье, причем последнее к тому же перемешивается. Ниже приводится описание такого непрерывно действующего экстрактора - дискового диффузионного аппарата, разработанного А. Г. Натрадзе и М. Д. Рязанцевой для извлечения сантонина из цитварной полыни и кофеина из чайного формовочного материала. Этот аппарат (рис. 97) представляет собой две трубы 1 диаметром 105 мм и длиной 3, 7 м, имеющие паровые рубашки 3 и расположенные под углом около 30°. Внизу трубы соединяются между собой камерой 2, в которой помещена вращающаяся звездочка 5. В корыте 4, в которое входят верхние открытые концы труб, находятся две другие вращающиеся звездочки 5. Через звездочки и обе трубы проходит трос 6 с насаженными на нем на расстоянии 120 мм друг от друга дырчатыми дисками 7 диаметром 100 мм. Трос с дисками приводят в движение с помощью электромотора, присоединенного к одной из верхних звездочек, через систему передач, Скорость прохождения каждого диска можно изменять в широких пределах. Перед работой экстрактор заполняют через патрубок 9 экстрагентом из бака 8, затем приводят в движение трос с дисками и из питателя 10 равномерно на проходящие диски подается измельченное сырье. Одновременно через патрубок 9 с определенной скоростью навстречу сырью подается экстрагент. Готовое извлечение вытекает из экстрактора через патрубок //, снабженный фильтрующей сеткой, и собирается в сборнике 12. Отработанное растительное сырье, выходящее из трубы, смывается с дисков струей воды в корыто 4, из которого поступает в сборник 13. Применив дисковый диффузор, авторы показали, что за оборот троса (за 1 ч) достигается полное извлечение кофеина, причем выход его поднимается до 97%. Интересный непрерывно действующий экстрактор разработан также Г. А. Моциевским и П. Т. Родионовым. Этот экстрактор (рис. 98), названный авторами пружинно-лопастным, состоит из корпуса 1, разделенного на 15 секций. В каждой секции помещен вал 2 на двух подшипниках; на валу укреплен барабан 3, на котором закреплены

два ряда дугообразных пружинных лопастей 4. Валы приводятся во вращение электромотором через редуктор и ряд шестерен. Под дном экстрактора находится камера 5 для подогревания. В передней части экстрактора помещена камера 6 для сбора извлечений, откуда оно выводится через трубу 7. В передней верхней части экстрактора находится бункер 8, питающий экстрактор измельченным растительным материалом. Питание экстрактора осуществляется при помощи двух мотовил 9 и дозатора 10. В задней части экстрактора расположена транспортерная лента 11, выгружающая истощенный материал, который выбрасывается по лотку 12. Свежий экстрагент поступает в экстрактор через сопло 13; количество его регулируется вентилем 14. Растительный материал вначале поступает в 1-ю секцию экстрактора, где находится экстрагент. Здесь сырье при помощи лопастей медленно погружается в жидкость, после чего постепенно передается дальше и прижимается к стенке секции, где происходит отделение лишней жидкости. При выходе лопастей из секции пружины выпрямляются и перебрасывают намокшее сырье в соседнюю секцию. Во 2-й секции повторяется тот же процесс, что и в 1-й. Дальше сырье перебрасывается в 3-ю секцию и т.д. до транспортера. Экстрагент из сопла 13 мелкими струйками обмывает истощенный материал, движущийся по транспортеру, после чего поступает в 15-ю, последнюю, секцию. Затем, после экстрагирования, он переходит в 14-ю секцию, потом в 13-ю, 12-ю и т. д. до 1-й секции и сборника. Таким образом осуществляется противоточ-ное и непрерывное экстрагирование. Пружинно-лопастный экстрактор был апробирован на различном растительном сырье (солодковый корень, валериана, горицвет, полынь). Испытания показали, что процесс экстрагирования в нем заканчивается за 75-120 мин, причем он может проводиться в широком диапазоне температур.

Тема 7 – Рубежный контроль (2 часа)

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ (СРС)

Тема 1 – Химия алкалоидов (9 часов)

Цель: ознакомить обучающихся с химией алкалоидов

Задания:

1. Общие сведения о физико-химических свойствах алкалоидов.

2. Качественные реакции.

3. Способы получения.

Форма выполнения: рефераты по заданиям темы

Критерии выполнения: самостоятельная работа с литературой по заданиям темы и подготовка реферата

Сроки сдачи: 3 неделя

Критерии оценки: 1 ч СРС = 0, 66 балла, 0, 66´ 3, 35 = 2, 5 балла

Литература

1 Зелинский Ю.Г. и др. Выделение и очистка веществ в химфармпромышленности / Ю.Г. Зелинский, Б.В. Шемерянкин, Н.М. Шмаков. – М.: Медицина, 1982. – 240 с.

2 Пасет Б.В., Антипов М.А. Практикум по техническому анализу и контролю в производстве химико-фармацевтических препаратов и антибиотиков: [Для хим. – фармац. техникумов]. – М.: Медицина, 1981, 272 с.

3 Государственная фармакопея Республики Казахстан. 1 том. – Алматы: изд-й дом «Жибек жолы», 2008 - 592 с.

4 Альбицкая В.Г., Гинзбург О.Ф., Коляскина З.Н., Купин Б.С., Павлова Л.А., Разумова Н.А., Ралль К.Б., Серкова В.И., Стадничук М.Д. Лабораторные работы по органической химии. Под ред. О.Ф. Гинзбурга, А.А. Петрова. М.: Высш. шк., 1967. – 295 с.

5 Майофис Л.С. Химия и технология химико-фармацевтических препаратов. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Медицина, 1964. – 625 с.

Контроль (вопросы):

1. Чем объясните оптическую активность некоторых алкалоидов?

2. Какие физико-химические свойства характерны для алкалоидов?

3. Какие качественные реакции предлагаются для определения алкалоидов?

4. Как существуют способы получения алкалоидов?

ПРИЛОЖЕНИЕ

Физико-химические свойства.

В состав алкалоидов в основном входят углерод, водород, азот и кислород; алкалоиды кубышки дополнительно содержат серу.

Большинство алкалоидов, содержащих кислород - бесцветные, оптически активные, кристаллические или аморфные вещества со щелочной реакцией; некоторые алкалоиды окрашены (например, алкалоид берберин из барбариса желтого цвета), без запаха, горького вкуса. Бескислородные алкалоиды - летучие жидкости с неприятным запахом (например, алкалоид никотин из табака, кониин из болиголова).

Алкалоиды-основания, в воде почти нерастворимы; растворяются в спирте, эфире, хлороформе и других органических растворителях. Соли алкалоидов растворимы в воде и спирте, но нерастворимы в органических растворителях. Алкалоиды в растениях находятся в виде солей, связаны с органическими кислотами: щавелевой, лимонной, яблочной, винной. Для мака снотворного характерна меконовая кислота, а для хинной коры - хинная кислота.

Способы получения.

Получение алкалоидов проходит три стадии: извлечение из растительного сырья щелочами; очистка полученных извлечений; разделение суммы алкалоидов и очистка алкалоидов. Для выделения или разделения суммы алкалоидов пользуются методом хроматографии на бумаге. Для обнаружения алкалоидов достаточно нанести на полоску фильтровальной бумаги каплю испытуемого раствора и " проявить" соответствующим реактивом.

Качественные реакции.

Для обнаружения алкалоидов применяют реакции, в результате которых образуются осадки или характерное окрашивание.

1. Общие осаждающие реакции. Позволяют установить присутствие алкалоидов даже при незначительном их содержании. Из общих алкалоидных реактивов часто используют следующие: танин, дихлорид ртути, раствор иода в иодиде калия, пикриновую и фосфорномолибденовую кислоты, хлорную платину и золото, соли тяжелых металлов и др.

2. Специальные цветные реакции. Применяют при анализе от дельных алкалоидов - чистых или с очищенными извлечениями. Для этого несколько капель очищенного хлороформного или эфирного извлечения испаряют в фарфоровой чашке, прибавляют к остатку тот или иной реактив; при этом образуется соответствующее окрашивание. В других случаях готовят извлечение (например, из листьев белладонны: 2 г листьев кипятят с 50 мл 1-2% хлористоводородной или уксусной кислоты в течение 10 мин). Извлечение фильтруют и разливают в пробирки. Наиболее распространенные реактивы - концентрированная серная и азотная кислоты, раствор формалина в серной кислоте.

Кроме качественных реакций (осаждающих и цветных), для обнаружения алкалоидов используют люминесцентный анализ. Установлено, что ряд веществ в УФ-лучах дает характерное свечение: например, хинин - синюю флюоресценцию, гидрастин - золотистую.

Количественное определение.

Среди методов количественного определения алкалоидов в растениях распространены весовой, объемный, физико-химический. Перед количественным анализом алкалоиды выделяют из сырья - либо в виде солей, либо в виде оснований. Для каждого растения разработан специальный метод, указанный в Фармакопее или других руководствах.

Заготовка.

Собирают сырье, учитывая его токсичность. Сборщиков сырья должны пре дупреждать о ядовитости растений.

Сушка.

В искусственных сушилках при температуре 50-60°С. Возможна сушка под железной или черепитчатой крышей на чердаках, раскладывая сырье тонким слоем.

Хранение.

С предосторожностью, в сухом хорошо проветриваемом помещении по списку Б. Выделенные алкалоиды - по списку А. Соблюдают сроки годности сырья.

Применение.

Медицинское значение алкалоидов разнообразно: обезболивающие (препараты мака), кровоостанавливающие (препараты спорыньи), средства для лечения сердечно-сосудистых и нервных заболеваний (препараты крестовника, эфедры) и др.

⇐ Предыдущая 9 10 11 12 13 141516 17 18 Следующая ⇒