3 курс / Фармакология / Контроль_качества_и_безопасность_лекарственных_препаратов_Гармонов
.pdfлочами и сильными кислотами, медленно, но практически необратимо. К этой группе ве- ществ относятся малорастворимые в воде оксиды и карбонаты, например оксид магния, карбонат магния.
Титрование по заместителю (косвенное титрование) используется для веществ, обла- дающих слабо выраженными кислотно-основными свойствами или практически не обла- дающими ими, например титрование теофиллина, теобромина, прегнина по кислоте азот- ной, которая выделяется при реакции указанных веществ с нитратом серебра.
При прямом определении результат анализа характеризуется меньшей ошибкой, чем при определении по остатку и по заместителю.
Стандартными реагентами в методе кислотно-основного титрования всегда служат сильные кислоты или сильные основания, так как реакция с их участием протекает более полно, чем с участием их слабых аналогов.
Определить КТТ можно двумя способами: визуально (индикаторный способ) и инст- рументально (чаще потенциометрически). Для анализа ЛС чаще применяется индикатор- ный способ.
Кислотно-основные индикаторы обычно являются органическими соединениями, про- являющими свойства слабых кислот или оснований. Их можно разделить на несколько групп:
–фталеиновые индикаторы (фенолфталеин и тимолфталеин), которые бесцветны в умеренно кислых растворах и окрашены в щелочных растворах;
–сульфофталеиновые индикаторы, среди которых находит применение феноловый красный;
–азоиндикаторы (метиловый оранжевый и метиловый красный), которые с увеличе- нием щелочности среды меняют окраску с красной на желтую; точка перехода окраски индикатора несколько смещена в кислую область.
При визуальном определении КТТ с кислотно-основным индикатором ошибка в сред- нем составляет около ±0,5 единицы рН. Сравнение окрасок титруемого раствора с окра- ской стандартного раствора, содержащего такое же количество индикатора («свидетель») при соответствующим значении рН, часто позволяет снизить ошибку до 0,1 единицы рН и меньше.
6.1.1. Кислотно-основное титрование в водной среде
Сильные кислоты титруют раствором щелочи по индикатору метиловому оранжевому. Таким образом проводят определение хлороводородной кислоты. Более слабые кислоты (бензойную, салициловую, аскорбиновую и др.) титруют, используя индикаторы, изме- няющие окраску в щелочной среде (фенолфталеин, феноловый красный). Причем для рас- творимых в воде препаратов растворителем служит вода, для карбоновых кислот, боль- шинство из которых нерастворимы в воде, растворителями являются 95%-ный спирт, ре- же – ацетон.
Кислоту ацетилсалициловую во избежание гидролиза по сложноэфирной связи рас- творяют в охлажденном до 8–9оС нейтральном 95% спирте и титруют раствором щелочи, используя индикатор фенолфталеин:
COOH |
COONa |
+ NaOH |
+ H2 O |
OCOCH3 |
OCOCH3 |
Борная кислота принадлежит к очень слабым кислотам: константа диссоциации ее 5,75·10–10. Соль, образующаяся при титровании этой кислоты щелочью, очень сильно гид- ролизуется, и раствор становится щелочным значительно ранее достижения эквивалент- ной точки.
Известные методы определения борной кислоты основаны большей частью на том, что она реагирует с многоатомными спиртами, образуя более сильные комплексные ки-
91
слоты, которые можно точно титровать, используя индикатор фенолфталеин. Для этой це- ли было предложено добавлять нейтральный глицерин:
H3BO3 H+ + H2BO3–;
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CH2 - OH |
|
|
|
|
|
|
|
CH2 - OH |
HO - CH |
|
|
|
|
|
|
|
HO - |
CH2 |
|
|
|
||||||||
H+ |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
+ NaOH |
+ |
|
|
CH - O |
|
|
|
|
+ H2 O |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O - |
CH |
|
||||||||
|
|
CH - O |
O - CH |
|
|
|
Na |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
B |
|
|
|
|
|
|
CH |
2 |
- O |
O - CH |
|
|
|
|
|
CH2 - O |
O - CH2 |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Аминокислоты жирного ряда (кислота глутаминовая, метионин) могут быть оттитро- ваны как кислоты (по карбоксильной группе) 0,1 н раствором гидроксида натрия. Во из- бежание мешающего влияния аминогруппы (образование внутренней соли – бетаина) до- бавляют раствор формальдегида; при этом образуется N-метиленовое производное (осно- вания Шиффа), и таким образом устраняется влияние аминогруппы на карбоксильную группу:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
COOH + HC |
O |
|
|
|
|
|
|
|
|
COOH + H2 O |
||||||
R |
|
|
CH |
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
CH |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
NH2 |
|
|
|
|
|
N=CH2 |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
R |
|
|
|
CH |
|
|
COOH + NaOH |
|
|
|
R |
|
|
|
|
CH |
|
COONa + H2 O |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
N=CH2 |
|
|
|
|
|
|
N=CH2 |
Эти соединения характеризуются слабыми основными свойствами и значительно большими (на 2–4 порядка) константами кислотной диссоциации, чем аминокислоты.
Двухосновная аминокислота (глутаминовая) может быть оттитрована как однооснов- ная в водном растворе по индикатору бромтимоловому синему. В присутствии раствора формальдегида или в спиртовом растворе кислота глутаминовая титруется раствором ще- лочи как двухосновная:
COOH |
|
|
|
|
COOH |
|
||
|
|
|
+ 2 |
|
|
|
|
+ 2 H2 O |
CH NH |
2 |
NaOH |
|
|
CH NH2 |
|||
|
||||||||
CH CH COOH |
|
|
CH2CH2COONa |
|||||
2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
Косвенный метод нейтрализации, основанный на выделении азотной кислоты при взаимодействии препаратов с раствором серебра нитрата, применяется для количествен- ного определения теобромина и теофеллина, прегнина и этинилэстрадиола. Выделяю- щуюся азотную кислоту титруют раствором гидроксида натрия. В основе определения теофеллина лежит реакция:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O |
|
|
|
Ag |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H3C |
|
N |
|
|
NH |
+ AgNO3 |
|
H3C |
|
N |
|
|
N |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ HNO3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
O N |
|
N |
|
|
O N |
N |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CH3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CH3 |
|
|
|
|
NaOHизб. + HNO3 → NaNO3 + H2O
В молекулах этинилэстрадиола и прегнина содержится этинильный радикал –С=СН, атом водорода которого может легко выделяться в виде протона и замещаться атомами металлов с образованием солей – ацетиленидов. С серебра нитратом этинилэстрадиол об- разует двойную соль, состоящую из серебряной соли этинилэстрадиола и шести молекул нитрата серебра:
Н2О |
7AgNO3 |
–+H3O+ |
→ R–C≡C–Ag+·6AgNO3+HNO3 +H2O |
|
R–C≡CH → R–C≡C |
92
Выделившуюся азотную кислоту титруют раствором щелочи.
Ряд ЛС, относящихся к неорганическим и органическим основаниям, а также соли сильных оснований и слабых кислот могут быть определены количественно путем титрова- ния растворами соляной кислоты. Более сильные основания, например кодеин, титруют по индикатору метиловому красному, более слабые, например гексаметилентетрамин, – по ме- тиловому оранжевому. Определение можно проводить двумя методами: разрушением пре- парата при кипячении с избытком 0,1 н раствора серной кислоты с последующим титрова- нием этого избытка 0.1 н раствором гидроксида натрия или титрованием 0,1 н раствором хлороводородной кислоты как однокислотного основания:
(СН2)6 N4 + HCI → (CH2)6 N4 + НСI
Лекарственные препараты, содержащие в своем составе сложноэфирную группу (на- пример, ацетилсалициловая кислота, фенилсалицилат, эстрадиола дипропионат), могут быть определены с помощью реакции гидролитического расщепления с последующим титрованием избытка щелочи раствором кислоты:
COOH |
COONa |
+ NaOH |
+ CH3COONa |
OCOCH3 |
OH |
NaOHизб. + HCl → NaCl + H2O
Процесс гидролиза проводится при нагревании.
6.1.2.Кислотно-основное титрование
вневодных растворителях
Метод кислотно-основного титрования в неводных растворителях применяется для количественного определения слабых кислот с Ка < 10–8 (барбитураты, сульфаниламидные препараты и др.), слабых оснований с Кb < 10–8 (кофеин, резерпин и др.), титрование кото- рых в воде затруднено или невозможно из-за слабых кислотно-основных свойств. Этот метод позволяет с большой точностью определить многие ЛС, которые при титровании в водных растворах не дают резких конечных точек титрования. Конечная точка титрования чаще всего определяется индикаторным или потенциометрическим способом.
Под влиянием неводных растворителей резко изменяются свойства различных ве- ществ. В зависимости от растворителя одно и то же вещество может быть кислотой, осно- ванием, амфотерным или нейтральным соединением, сильным или слабым электролитом.
Сила кислоты или основания определяется степенью их взаимодействия с растворите- лем. По характеру участия в кислотно-основном процессе все растворители делятся на две большие группы: апротонные и протолитические.
Апротонные растворители – это химические соединения нейтрального характера, мо- лекулы которых не ионизированы и не способны ни давать, ни присоединять протон. Ап- ротонные растворители не вступают во взаимодействие с растворённым веществом: к та- ким растворителям относятся многие углеводороды (бензол, толуол, гексан) и их галоген- производные (хлороформ, четырёххлористый углерод, дихлорэтан и др.). Апротонные растворители часто добавляют к так называемым ионизирующим растворителям для по- давления сольволиза (термин, сравнимый с гидролизом в водной среде) продукта нейтра- лизации, что способствует более чёткому установлению конца титрования.
Протолитические растворители – это химические соединения, молекулы которых способны отдавать или присоединять протоны, они участвуют в кислотно-основном про- цессе. К ним относятся все растворители, не входящие в первую группу. Протолитиче- ские растворители, в свою очередь, можно разделить на три группы.
Первая группа – амфипротные (амфотерные, амфолиты) растворители, которые мо- гут как отдавать, так и присоединять протоны. К ним относятся вода, одно- и многооснов-
93
ные спирты, другие соединения. Амфипротные растворители применяются для титрова- ния веществ как кислотного, так и основного характера.
Вторую группу составляют протогенные (кислые) растворители, у которых способ- ность к отдаче протона значительно превышает способность к его присоединению. К этой группе относятся муравьиная, уксусная, пропионовая и другие кислоты. Протогенные рас- творители усиливают основные свойства соединений.
Третья группа – протофильные (основные) растворители. К ним относятся химические соединения основного характера, которые отличаются ярко выраженным сродством к протону. У основных растворителей акцепторные свойства по отношению к протону пре- обладают над донорными. К основным растворителям относятся жидкий аммиак, пири- дин, диметилформамид, этилендиамин, диоксан и др. Протофильные растворители усили- вают кислотные свойства соединений.
В случае сильных или умеренно сильных кислот и оснований используют растворите- ли кислотного или основного характера. При титровании слабых кислот или оснований кислые и основные растворители желательно разбавлять инертными. Приведём сведения, систематизирующие данные по «силе» кислот и оснований в неводных средах, основан- ных на измерении величин рКа в воде (табл. 6). Значение рКb для некоторых ЛВ – основа- ний приведены в табл. 7.
94
Таблица 6. Сравнительная сила кислот и оснований в зависимости от величины рК
Кислота |
рКа |
|
Основание |
рКb |
||
Сильная |
<2 |
|
Сильное |
<8 |
||
Умеренно |
2–8 |
|
Умеренно |
8–12 |
||
сильная |
|
сильное |
||||
|
|
|
||||
Слабая |
8–10 |
|
Слабое |
>12 |
||
Очень слабая |
>10 |
|
– |
– |
||
Таблица 7. Значения рК для некоторых оснований |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
Основание |
|
рК |
|
Основание |
|
рК |
Атропин |
|
4,35 |
Папаверин |
|
8,10 |
|
Эфедрин |
|
4,68 |
Амидопирин |
|
9,30 |
|
Стрихнин |
|
6,00 |
Теобромин |
|
13,32 |
|
Кодеин |
|
6,05 |
Кофеин |
|
13,39 |
|
Морфин |
|
6,17 |
Никотинамид |
|
13,60 |
Вкачестве растворителя при количественном определении оснований и их солей обычно применяют ледяную уксусную и муравьиную кислоты, которые усиливают основ- ные свойства слабых оснований. Условия титрования в уксусной кислоте значительно улучшаются при добавлении уксусного ангидрида, увеличивающего кислотность и ди- электрическую проницаемость среды, а также апротонных растворителей (бензола, ди- хлорэтана, хлороформа), снижающих ионное произведение среды. Титрантом при невод- ном титровании оснований и их солей является 0,1 н раствор хлорной кислоты в безвод- ной уксусной кислоте.
Вкачестве индикатора чаще применяется 0,1% раствор кристаллического фиолетового
вбезводной кислоте уксусной, который имеет переход окраски при неводном титровании от фиолетовой (щелочная среда) через сине-зеленую (нейтральная среда) к желтовато-зеленой (кислая). Реже применяют насыщенный раствор метилового оранжевого в ацетоне (титруют до изменения окраски от фиолетовой до зелёной, 0,1% раствор тропеолина 00 в метиловом спирте (титруют до появления фиолетовой окраски).
При применении 0,1–0,01 н растворов хлорной кислоты для неводного титрования ве-
роятные пределы ошибки составляют от ±0,2 до ±0,4% в случае оснований, константа диссоциации которых, измеренная в воде, не ниже 10–10. В соответствующих условиях опыта слабые основания (рК>12) можно титровать с точностью ±1%.
При растворении слабых оснований в кислом растворителе – безводной уксусной ки- слоте, молекулы которой отличаются ярко выраженной склонностью отдавать свои про- тоны, основность указанных соединений увеличивается до основности сильного основа- ния. Например, слабое основание амидопирин в среде безводной уксусной кислоты явля- ется значительно более сильным основанием:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H |
|
|
|
|
|
|
|||
H3C |
|
|
|
|
|
CH3 |
+ CH COOH |
|
H C |
|
|
+ |
|
|
|
|
|
CH3 + CH COO |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
H3C N |
|
|
|
|
|
|
H C |
N |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
CH3 |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O |
|
N N |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N |
CH3 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
3 |
3 |
O |
N |
|
|
|
3 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C6H5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
C H |
5 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
В растворе титранта (0,1 н раствор хлорной кислоты в безводной уксусной кислоте) уксусная кислота проявляет свойства основания, т.е. принимает протон от более сильной кислоты – хлорной:
HClO4 + CH3COOH → ClO4– + CH3COOH2+
кислота основание перхлорат-ион ион ацилония (ацетония)
При титровании раствора амидопирина в безводной уксусной кислоте раствором хлорной кислоты ацетат-ионы, обусловливающие в безводной уксусной кислоте щелоч-
95
ность раствора, нейтрализуются ионами ацетония, обусловливающими в том же раствори- теле кислотность раствора:
CH3COO – + CH3COOH2+→ 2CH3COOH
Реакция кислотно-основного титрования сопровождается образованием молекул того растворителя, среди которого протекает данная реакция.
Кроме амидопирина, методом неводного титрования определяются как основания производные пиридина (никотинамид, изониазид, фтивазид), алкалоиды (резерпин, кофе- ин, теобромин, теофиллин).
Анализ очень слабых оснований с рК>12, к которым относятся кофеин (рК=13,40), тео- бромин (рК=13,32), никотинамид (рК=13,60), не может быть проведён в безводной уксус- ной кислоте с достаточной точностью, так как усиление основных свойств в этом случае недостаточно. В уксусном ангидриде такие основания значительно увеличивают свою си- лу, что позволяет использовать уксусный ангидрид как растворитель для очень слабых оснований. Для получения более четкого изменения окраски индикатора титрование луч- ше проводить после высушивания препаратов до постоянной массы и, кроме того, в неко- торых случаях добавлять апротонный растворитель – бензол.
Органические основания, содержащие азот, протонируются растворителем, в то время как уксусный ангидрид превращается в анион, который реагирует с ионом ацетония с об- разованием уксусного ангидрида и уксусной кислоты:
(CH3CO)2O + B → BH+ + (CH3COOOCCH2) – (CH3COOOCCH2) – + CH3COOH2+ → (CH3CO)2O + CH3COOH
Изониазид является двукислотным основанием, в среде ледяной уксусной кислоты протонируются два атома азота (гидразиновый по N-2 и пиридиновый). Однако ледяная уксусная кислота содержит в качестве примеси уксусный ангидрид, который частично ацетилирует изониазид по гидразиновому азоту. Поэтому после растворения препарата в уксусной кислоте добавляют избыток уксусного ангидрида для ацетилирования всего ко- личества ЛВ и затем титруют ацетилированный изониазид как однокислотное основание:
O |
|
|
C |
|
|
NH |
|
NH2 |
|
|
|
O |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O |
|
|
C NH NH C CH |
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CH3 |
C |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O |
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
N |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CH3COO |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CH3 |
C |
|
|
|
|
+ N |
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H |
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
HClO4 |
|
|
O |
|
|
C |
|
NH |
|
NH |
|
C |
|
CH3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O |
|
+ |
|
|
CH COOH |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ClO4 |
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+N H
Соли органических оснований (адреналина и норадреналина гидротартраты, кодеина фосфат, хинина гидрохлорид) можно титровать в безводной кислоте уксусной раствором кислоты хлорной в том случае, если их анионы ведут себя как основания по отношению к иону ацетония и могут принимать протоны. Анионы карбоновых кислот, нитрат-ион, ди- гидрофосфат-ион ведут себя как однокислотные основания. Сульфат-ион с ионом ацето- ния также ведёт себя как однокислотное основание, которое при титровании кислотой хлорной превращается в гидросульфат:
NO3– + CH3COOH2+ → HNO3 + CH3COOH
SO42– + CH3COOH2+ → HSO4– + CH3COOH
H2PO4– + CH3COOH2+ → H3PO4 + CH3COOH
Хлорид-ион в безводной кислоте уксусной – очень слабое основание, и при комнатной
96
температуре реакция не идёт количественно слева направо:
Cl – + CH3COOH2+ → HCl + CH3COOH
Так же ведут себя другие галогениды (бромиды, иодиды). Поэтому при титровании в безводной уксусной кислоте солей галогенидов раствором кислоты хлорной к реакцион- ной смеси добавляют ртути ацетат; при этом образуется недиссоциирующий галогенид ртути (II) и ацетат азотистого основания:
2B·HCl + Hg(CH3COOH)2 = 2B·CH3COOH + HgCl2
Некоторые гидрохлориды органических оснований могут быть оттитрованы кислотой хлорной в среде уксусного ангидрида без добавления ацетата ртути (II). Уксусный ангид- рид реагирует с гидрохлоридом основания с образованием протонированного основания, ацетилхлорида (хлорангидрида кислоты уксусной) и ацетат-иона.
Так, определение эфедрина гидрохлорида основано на следующей реакции:
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
CH |
|
CH |
|
|
NH |
|
CH3 |
Cl |
+ (CH CO) O |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
H |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O |
|
|
|
|
|
O |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
CH |
|
CH |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Cl + CH3 |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
NH |
|
CH3 |
ClO4 |
|
|
+ CH3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
C |
|
|
C |
|
OH |
||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
H |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Титрование ЛС в таблетках иногда проводится без отделения от наполнителей, ино- гда ЛВ извлекают из таблеток в органический растворитель (хлороформ) и после удаления растворителя проводят количественное определение.
При определении ЛВ в растворах для инъекций необходимо предварительно удалить воду. Это достигается либо упариванием на водяной бане, либо нагреванием с уксусным ангидридом, при этом вода превращается в кислоту уксусную.
При пересмотре НД на ЛФ часто методы неводного титрования заменяют на методы УФ-спектрофотометрии.
При титровании ЛВ кислого характера наиболее часто используют следующие про- тофильные растворители: диметилформамид (ДМФА), пиридин, бутиламин, этилендиа- мин. Титрантами для неводного определения кислот могут быть 0,1 н раствор гидроксида натрия в смеси метилового спирта и бензола, 0,1 н растворы метилатов щелочных метал- лов (натрия, калия, лития), 0,1 н раствор гидроксида тетрабутиламмония.
Вкачестве индикатора чаще всего применяют тимоловый синий (титруют до измене- ния окраски от жёлтой до синей). Кроме того, конец титрования можно определить потен- циометрическим методом.
Неводные растворители основного характера усиливают кислотные свойства слабых кислот и амфотерных соединений. Лучшим растворителем для титрования слабых кислот,
величина рКа которых не превышает 10,5–11,0, является диметилформамид, так как он имеет высокую диэлектрическую проницаемость, доступен, дёшев, малолетуч. Этот рас- творитель содержит кислые примеси, поэтому его нейтрализуют непосредственно перед титрованием.
Карбоновые кислоты, соединения, содержащие енольный и фенольный гидроксиды, сульфаниламидные препараты, кислотные аналоги с имидной группой можно титровать в ацетоне. В качестве титранта целесообразно применять тетрабутиламмония гидроксид.
Взависимости от относительной электрофильности используемых растворителей, имею- щих основной характер, в этих растворителях изменяется также и относительная сила кислот
(табл. 8).
97
Таблица 8. Относительная сила кислот
|
|
Растворитель |
|
|
Кислота |
Вода |
Диметилфор- |
Этилендиа- |
|
|
мамид |
мин |
||
|
|
|||
Хлористо- |
Сильная |
Сильная |
Сильная |
|
водородная |
||||
|
|
|
||
Бензойная |
Слабая |
Более сильная |
Сильная |
|
|
|
|
|
|
Фенол |
Не титруется |
Очень слабая |
Слабая |
|
|
|
|
|
Амфотерные соединения (амфолиты) в зависимости от растворителя могут проявлять как кислотный, так и основной характер (табл. 9). Как кислоты методом неводного титро- вания могут быть определены карбоновые кислоты, аминокислоты, барбитураты, пурино- вые алкалоиды (теобромин и теофеллин), сульфаниламидные препараты, фенолы и другие соединения.
Фенолы могут титроваться в среде этилендиамина (обладающего более основными свойствами, чем диметилформамид) раствором метилата натрия.
Такая слабая кислота, как стрептоцид, не может быть отитрована в диметилформами- де, но титруется в среде н-бутиламина растворами метоксида натрия или тетрабутиламмо- ния гидроксида (индикатор азофиолетовый). Другие сульфаниламидные препараты с бо- лее выраженными кислотными свойствами (с заместителями в сульфамидной группе) мо- гут быть оттитрованы в среде диметилформамида растворами натрия гидроксида в смеси метилового спирта и бензола или метилатов щелочных металлов.
98
Таблица 9. Условия титрования амфолитов
|
Можно титровать |
|
Соединение |
Как кислоты (растворитель, |
Как основания (раствори- |
|
титрант) |
тель, титрант) |
Изониазид |
Диэтиламин, СН3ОК |
СН3СООН–СНСl3, HClO4 |
Теобромин |
C5H5N, СН3ОК |
CH3COOH–C6H6, HClO4 |
Сульфаниламиды |
ДМФА, C5H5N, C4H9NH2, |
Этиленгликоль – изопропи- |
|
ацетон, СН3ОК |
ловый спирт (1:1), НClO4 |
Титрование в основных растворителях необходимо проводить в тщательно закрытых сосудах для титрования или в атмосфере инертного газа для исключения влияния углеки- слого газа, содержащегося в воздухе.
При растворении кислот и кислотных аналогов (фенолов, енолов, имидов и т.д.) в про- тоноакцепторных основных растворителях, таких как этилендиамин, пиридин, н- бутиламин и диметилформамид, образуются сопряжённое основание и сольватированный протон, например:
C6H5COOH + C5H5N → C5H5NH+ + C6H5COO –
кислота растворитель «ониевый» ион сопряженное с кислотой основание
Следовательно, кислотность при этом возрастает и появляется «ониевый ион», кото- рый и титруют:
C5H5NH+ + C6H5COO – + CH3ONa → C6H5COONa + C5H5N + CH3OH
Определение барбитуратов проводится в среде диметилформамида путём титрования более сильных кислот – барбитала, фенобарбитала (рКа 7,3–7,8) – 0,1 н раствором натрия гидроксида в смеси метилового спирта и бензола, а очень слабых кислот – 0,1 н раствором натрия метилата.
На примере фенобарбитала рассмотрим реакции, которые протекают при его количе- ственном определении. Под действием основного растворителя диметилформамида, кото- рый обладает способностью присоединять протон, происходит усиление кислотных свойств фенобарбитала:
|
|
H |
|
O |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N |
|
O |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
N |
|
C H |
|
|
|
|
|
|
CH3 |
|
|
|
|
C2H5 |
|
|
|
|
|
|
CH3 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
2 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ H C N |
|
||||||
O |
|
|
|
+ H C N |
O |
|
|
|
|
C6H5 |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
C H |
|
|
|
|
|
CH3 |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N |
|
|
+ |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
N |
|
|
6 |
5 |
|
|
|
|
|
CH3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
H |
|
O |
|
|
|
O |
|
|
|
H |
|
O |
|
|
OH |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
фенобарбитал диметилформамид
При титровании «ониевого» иона раствором натрия гидроксида образуется натриевая соль фенобарбитала и растворители (диметилформамид и вода):
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
N |
|
|
|
|
C H |
+ H |
|
|
|
|
|
|
|
CH3 |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
O |
|
|
|
2 |
|
5 |
|
C |
|
N |
+ NaOH |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
C6H5 |
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
N |
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
CH3 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
H |
O |
|
|
|
OH |
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
анион фенобарбитала «ониевый» ион |
O |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N |
|
|
|
C H |
+ H |
|
|
|
|
|
CH3 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
NaO |
|
|
|
|
|
|
2 5 |
|
|
C |
|
N |
|
+ H2 O |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
N |
|
C6H5 |
|
|
|
|
|
CH3 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H |
O |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
фенобарбитал натрия |
|
растворители |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6.2. Окислительно-восстановительное титрование лекарственных веществ
99
Окислительно-восстановительные процессы лежат в основе многих химических реак- ций, используемых для количественного определения ЛВ. Если определяемое ЛВ способ- но отдавать электроны, т.е. действовать как восстановитель, то его можно определить тит- рованием стандартным раствором подходящего окислителя, и наоборот. Конечная точка титрования чаще всего определяется с помощью специальных обратимых окислительно- восстановительных индикаторов (ферроин, дифениламин), специфических индикаторов (например, крахмал – индикатор на иод) или же безиндикаторным методом (в перманга- натометрии индикатором служит избыток титранта). Кроме того, конечная точка титрова- ния может быть определена потенциометрическим методом.
Величину молярной массы (М.м.) эквивалента окислителя (или восстановителя) нахо- дят путем деления его молекулярной массы на число принимаемых (или отдаваемых) им в данной химической реакции электронов:
Мэкв. = М.м. n
Методами окисления-восстановления может быть определено количественное содер- жание многих ЛС, которые в достаточной степени проявляют окислительные или восста- новительные свойства; применение косвенных методов позволяет проводить количест- венное определение ЛВ, не обладающих окислительно-восстановительными свойствами.
Вфармацевтическом анализе применяется большое количество методов окислительно- восстановительного титрования: иодометрия, броматометрия, перманганатометрия, цери- метрия и др.
6.2.1.Иодометрия
Воснове иодометрического метода лежит полуреакция:
I2 + 2e– → 2I –; E0 = 0,536 B
Видно, что каждый атом иода присоединяет один электрон и, следовательно, масса эк- вивалента иода равна его атомной массе.
Иод, будучи относительно слабым окислителем, применяяется для определения силь- ных восстановителей в средах, близких к нейтральной. Титрованный раствор иода пред- ставляет собой раствор иода в водном растворе иодида (иод очень мало растворим в воде и легко растворим в водном растворе калия иодида с образованием трииодидного ком-
плекса КI3).
Конечная точка титрования может быть определена тремя способами:
–при титровании бесцветных растворов конечная точка титрования определяется по окраске трииодид-иона (желтый цвет);
–для более высокой чувствительности к раствору добавляют несколько миллилитров несмешивающегося с водой растворителя, например хлороформа. При встряхивании ос- новная масса иода переходит в органический слой и придает ему интенсивную фиолето- вую окраску;
–наиболее широко используемым индикатором в иодометрии служит водная суспен- зия крахмала. Крахмал является специфическим индикатором и в присутствии небольших количеств иода образует адсорбционный комплекс, окрашенный в синий цвет, в образова-
нии которого участвует растворимая часть крахмала – β-амилоза. Комплекс легко разру- шается, а следовательно, раствор обеспечивается при восстановлении I2 до I –. При боль- шой концентрации I2 крахмал разрушается с образованием продуктов, являющихся необ- ратимыми индикаторами. Поэтому крахмал следует добавлять к растворам, содержащим незначительные количества иода, на что указывает светло-желтая окраска раствора.
При способе обратного титрования к испытуемому раствору добавляют избыток стан- дартного раствора иода и после окончания реакции окисления испытуемого вещества из- быток иода титруют раствором натрия тиосульфата.
100