Унификация методов количественного определения лекарственных средств

Унификация методов количественного определения лекарственных средств

Количественное определение – это заключительный этап фармацевтического анализа. Выбор оптимального метода количественного определения зависит от возможности оценить лекарственное средство по фармакологически активной части молекулы. Практически это сделать сложно, поэтому обычно количественное определение препарата проводят по одному его химическому свойству, связанному с наличием той или иной функциональной группы, атома, катиона или аниона, а в ряде случаев по количеству связанной с органическим основанием минеральной кислоты. Например: папаверина гидрохлорид можно количественно определить по связанной хлористоводородной кислоте, но это допускается только при экспресс-анализе в условиях аптеки.

Существует значительное различие  в анализе субстанций лекарственных веществ и их лекарственных форм. Условия применения методов количественного анализа в лекарственных формах зависит от состава лекарственной смеси и физико-химических свойств всех, входящих в неё  ингредиентов. При анализе многокомпонентных лекарственных смесей используют два подхода: количественное определение без предварительного разделения ингредиентов и с их разделением. При выборе способов количественного определения без разделения ингредиентов необходимо убедиться, что сопутствующие ингредиенты не влияют на результаты анализа.

Классификация методов количественного определения лекарственных веществ

Физические методы	Химические методы	Физико-химические методы	Биологические методы
1. Определение плотности. 2. Температуры кипения.	1.  Гравиметрия. 2. Титриметрические методы: - осадительное титрование; - кислотно-основное; - окислительно  – восстано-вительное титрование; - комплексонометрия; - нитритометрия. 3. Элементный анализ. 4.  Газометрические методы.	1. Абсорбционные методы. 2. Оптические методы. 3. Методы, основанные на испускании излучения. 4. Методы, основанные на использовании магнитного поля. 5. Электрохимические методы. 6. Методы разделения. 7. Термические методы.	1. Испытания на токсичность. 2. Испытания на пирогенность. 3. На содержание гистаминоподобных веществ. 4. Микробиологическая чистота.

Физические методы

Эти методы используют для количественного определения, например, этилового спирта. ФС рекомендует устанавливать содержание спирта этилового по плотности, либо по температуре кипения водно-спиртовых растворов (в том числе настоек) по методикам ОФС ГФ.

Химические методы

1. Весовой метод (гравиметрия)

Метод основан на том, что из исследуемого вещества, взятого в виде точной навески на аналитических весах или в определенном объеме, отмеренном при помощи бюретки или пипетки, выделяют посредством химических реакций составную часть в виде осадка. Этот осадок отфильтровывают и взвешивают. Для расчета количественного содержания вещества в препарате используют формулу. Метод отличается высокой точностью, но трудоемок.

Гравиметрически количественно определяют соли хинина, которые под действием раствора щелочи образуют осадок основания хинина; алкалоиды, осажденные в виде пикратов; натриевые соли барбитуратов, которые при действии кислоты образуют осадки кислотных форм; некоторые витамины, образующие нерастворимые в воде продукты гидролиза.

2. Титриметрические (объемные) методы

Отличаются значительно меньшей трудоемкостью, чем гравиметрический метод, и достаточно высокой точностью.

Осадительное титрование

Метод основан на использовании реакций осаждения или образования малодиссоциированных соединений.

Аргентометрия

Метод основан на реакциях осаждения галогенидов раствором нитрата серебра.

KCI + AgNO3  → AgCI ↓ + KNO3                                                             Э = М.м.

   Прямое титрование: Метод Мора: среда нейтральная, индикатор - хромат калия, определяют Cl - и Br - . Метод Фаянса: среда уксуснокислая, индикатор - флуоресцеин (Cl- )  и  эозинат натрия (I-, Br - ).

Обратное титрование (роданометрия, тиоцианометрия): Метод Фольгарда: среда азотнокислая,  индикатор  - железоаммониевые квасцы,  титранты  - AgNO3 и  NH4CNS, в точке эквивалентности появляется красное окрашивание. Косвенный метод Фольгарда: сначала после добавления 0,1 мл 0,1 М раствора NH4CNS появляется красное окрашивание от взаимодействия с индикатором, а затем титруют раствором AgNO3 до обесцвечивания.

Аргентометрически определяют галогениды щелочных металлов, четвертичных аммониевых оснований, соли галогеноводородных кислот органических оснований, сульфамидов.

Например: сульфаниламиды образуют соли серебра  в виде белого осадка.

Аргентометрический метод отличается высокой чувствительностью, правильностью и воспроизводимостью, прост в исполнении.  Однако значительный расход дорогостоящего серебра настоятельно требует его замены.

Меркуриметрия

Метод основан на образовании слабодиссоциированных соединений ртути (II).

3

Точку эквивалентности устанавливают потенциометрически или с помощью индикаторов – дифенилкарбазида или дифенилкарбазона, которые образуют с избытком ионов ртути (II) окрашенные в красно-фиолетовый цвет соединения.

При анализе  йодидов  возможен безиндикаторный метод.

                    2KI + Hg(NO3)2 → HgI2 ↓ + 2KNO3  (красный осадок)

                      HgI2 + 2 KI → K2HgI4  (бесцветный)

                      K2HgI4 + Hg(NO3)2 → 2HgI2↓ + 2KNO3 (красный осадок)

  Э= 2 М.м.      Титруют до устойчивой красной мути.

Кислотно-основное титрование (метод нейтрализации)

Это методы количественного определения лекарственных веществ, обладающих кислотными и основными свойствами в водной или неводной среде.

Растворимые в воде вещества, обладающие кислыми свойствами, титруют сильными основаниями (алкалиметрия), а вещества основного характера – растворами сильных кислот (ацидиметрия). Наиболее часто используют при титровании индикаторы: метиловый оранжевый, метиловый красный, бромтимоловый синий, фенолфталеин, тимолфталеин.

Ацидиметрия	Алкалиметрия
Водная среда
Прямое титрование Титруют хлористоводородной кислотой натриевые соли неорганических кислот. Например: NaHCO3  +  HCl  →  NaCl  +  CO2↑  +  H2O Э=М.м.	Прямое титрование Титруют неорганические кислоты, вещества гетероциклической структуры, содержащие в молекуле группу –COOH. Например:  HCl + NaOH → NaCl + H2O Э=М.м.
Обратное титрование (сочетание с гидролизом) Лекарственные вещества, представляющие собой сложные эфиры или амиды предварительно гидролизуют раствором щелочи, избыток которого затем оттитровывают кислотой.                             + 2NaOH →                                                                             + СН3СООNa + Н2О     NaOH  +  HCl  → NaCl + H2O             избыток Параллельно проводят контрольный опыт.	Обратное титрование (сочетание с гидролизом) Гидролиз сложных эфиров или амидов обычно выполняют титрованным раствором кислоты, а избыток её оттитровывают щелочью (например, уротропин). Параллельно проводят контрольный опыт.             4
	Косвенное определение Алкалоиды теобромина и теофиллина осаждают ионами серебра, при этом выделяется эквивалентное количество азотной кислоты, которую оттитровывают щелочью.         \                                \                                 N-H  + AgNO3  →    N-Ag ↓  + HNO3         ∕                                ∕      HNO3 + NaOH → NaNO3+ H2O
Титрование в смешанных растворителях
Иногда органическое основание извлекают хлороформом или эфиром, растворитель отгоняют и титруют основание ацидиметрическим методом.                   \                           \ N −  + HCI   →  N − . HCI                 ∕                           ∕	Смешанные растворители состоят из воды и органических растворителей. Их применяют, когда препарат плохо растворим в воде или водные растворы имеют слабовыраженные кислотные или щелочные свойства. Например: салициловая кислота растворяется в спирте и титруется водным раствором NaOH. Некоторые лекарственные вещества при растворении в смешанных растворителях изменяют кислотно-основные свойства. Например: борная кислота при растворении в  смеси воды и глицерина усиливает кислотные свойства вследствие образования одноосновной диглицериноборной кислоты. Смешанные растворители (спирт + вода или ацетон + вода) используют для алкалиметрического титрования сульфаниламидов. Несмешивающиеся растворители (вода + хлороформ) используют при количественном определении солей органических оснований (например, алкалоиды, новокаин). Хлороформ извлекает из водной фазы органическое основание, выделяющееся при титровании щелочью.   \                                     \     N − . HCI + NaOH  →  N − ↓ + NaCI + Н2О   ∕                                     ∕
	5 Оксимный метод Основан на нейтрализации эквивалентного количества хлористоводородной кислоты, выделившейся в результате взаимодействия гидроксиламина гидрохлорида с кетопроизводными (например, камфорой): \                                    \                                  С=O+NH2OH·HCl → C=N-OH↓ + HCl +H2O  ∕                                    ∕      HCl + NaOH → NaCl + H2O
Титрование в среде неводных растворителей (неводное титрование)
	Обратное титрование (сочетание с этерификацией) Некоторые спирты и фенолы например,  (глицерин, синэстрол) ацетилируют в неводной среде уксусным ангидридом. Затем избыток уксусного ангидрида, нагревая с водой, превращают в уксусную кислоту, которую титруют щелочью. 2R-OH + (CH3CO)2O → 2R- O - C -CH3 + H2O                                                     ║                                                     O (CH3CO)2O изб. + H2O → 2CH3COOH 2CH3COOH +2NaOH→ 2CH3COONa+2 Н2О Параллельно проводят контрольный опыт.
Органические   основания   и их соли (например: кофеин, фтивазид) проявляют слабые основные свойства, поэтому титрование выполняют, используя в качестве растворителя безводную уксусную кислоту или уксусный ангидрид. Титрант – раствор хлорной кислоты в безводной уксусной кислоте. Индикатор – кристаллический фиолетовый в безводной уксусной кислоте.  Слабое органическое основание при рас-   творении в безводной уксусной кислоте  становится более сильным  основанием:   R3N + CH3COOH → R3N+− H + CH3COO- При приготовлении титранта образуются перхлорат-ион и ион ацетония:   CH3COOH + HClO4 → ClO4- + CH3COOH2+ При титровании: CH3COO- + CH3COOH2+→ 2 CH3COOH, а R3N+− H + ClO4-→ [ R3N+− H ] ClO4- Галогениды четвертичных аммониевых оснований и соли галогеноводородных кислот нельзя точно оттитровать в неводной среде, так как галоген-ионы проявляют кислые свойства даже в среде безводной уксусной кислоты. Поэтому их титруют в присутствии (CH3COO)2Hg (можно взять смесь муравьиной кислоты с уксусным ангидридом 1:20), при этом галоген-ионы связываются в малодиссоциированные соединения. Примеры димедрол, дибазол, промедол, эфедрина гидрохлорид.	Органические вещества, проявляющие слабые кислые свойства (например: фенолы, барбитураты, сульфаниламиды) титруют, используя в качестве растворителя ДМФ.     Титрант – раствор NaOH в CH3OH или раствор метилата натрия.     Индикатор – тимоловый синий.                                                                    H                                                                | + R−OH + H−C−N−CH3 → R−O-  + H−C−N−CH3                     ║   |                                 ║   |                         O   CH3                                O  CH3             R−O-  +  CH3ONa  →  R−ONa  +  CH3O –                         6                         H                                                                               | + CH3O- + H−C−N−CH3 →   CH3OH + H−C−N−CH3                     ║   |                                      ║   |                          O   CH3                                    O   CH3    Недостатком неводного титрования является необходимость герметизированной титровальной установки. Работа ведется с весьма токсичными летучими растворителями.

 

Окислительно-восстановительное титрование

Методы основаны на использовании окислительных и восстановительных свойств анализируемых веществ и, соответственно, титрантов.

Перманганатометрия

Метод основан на использовании окислительных свойств титранта -  перманганата калия в сильнокислой среде. При прямом титровании индикатором служит сам титрант, избыток которого придает раствору розовое окрашивание.

Этим методом титруют железо восстановленное, перекись водорода.

2 КМnО4 + 5 Н2О2 + 3 Н2SО4 → 2 МnSО4 + К2SО4 + 8 Н2О + 5 О2 ↑

7

При обратном титровании избыток титранта устанавливают йодометрически. Количественно определяют обратным титрованием натрия нитрит.

5 NaNO2 + 2 KMnO4 + 3 H2SO4 → 5 NaNO3 + 2 MnSO4 + K2SO4+ 3 H2O

2 KMnO4 + 10 KI + 8 H2SO4 → 2 MnSO4 + 5 I2 + 6 K2SO4+ 8 H2O

I2  +  2  Na2S2O3 →  Na2S4O6 + 2 NaI

Индикатор – крахмал.

Йодометрия

Метод основан на использовании окислительных свойств свободного йода и восстановительных свойствах йодид-ионов:  I2 + 2ē ↔ 2I-

Этим методом определяют лекарственные вещества способные окислиться или восстанавливается, а также способные образовывать с йодом продукты замещения. Йодометрически можно определять избыток титранта в обратном перманганатометрическом, йодхлорметрическом, йодатометрическом, броматометрическом методах.

Прямое титрование йодом применяют для определения натрия тиосульфата.

2  Na2S2O3 + I2 → Na2S4O6 + 2 NaI  

Индикатор – крахмал.

Обратное йодометрическое определение основано на окислении альдегидов йодом в щелочной среде:                     I2 + 2 NaOH → NaOI + NaI + H2O

R-C-H + NaOI + NaOH → R-C-ONa +NaI+H2O

                                              ||                                          ||

                                            О                                          O

Затем добавляют избыток серной кислоты, непрореагировавший гипойодид превращается в йод, который оттитровывают тиосульфатом натрия:

NaOI + NaI + Н2SО4 → I2 + Na2SO4 + H2O

              I2  +  2  Na2S2O3 →  Na2S4O6 + 2 NaI   

Индикатором служит крахмал, образующий с йодом соединение, окрашенное в синий цвет.

В щелочной среде йодом окисляют фурациллин, окисление изониазида ведут в растворе гидрокарбоната натрия. В основе йодометрического определения метионина и анальгина лежит реакция окисления серы. Пенициллины окисляют йодом после кислотного гидролиза.

Для количественного определения используют также сочетание реакций замещения или осаждения с йодометрией. С помощью титрованного раствора йода получают йодопроизводные фенолов, первичных ароматических аминов, антипирина, а также осадки  полийодидов алкалоидов состава [R3N]∙ HI ∙ I4. Полученные осадки отфильтровывают, а избыток йода в фильтрате титруют тиосульфатом натрия.

Восстановительные свойства калия йодида используют при титровании заместителя.

8

Лекарственное вещество, проявляющее свойство окислителя, выделяет эквивалентное количество свободного йода при взаимодействии с йодидом калия. Выделившийся свободный йод оттитровывают тиосульфатом натрия. Этим методом количественно определяют перекись водорода, калия перманганат, хлорную известь, хлорамин, пантоцид.

Н2О2 + 2 КI + Н2SО4 → I2 + К2SО4 + 2 Н2О

      I2  +  2  Na2S2O3 →  Na2S4O6 + 2 NaI 

Индикатор – крахмал.

Йодхлорметрия

Это метод аналогичный йодометрии. Но в качестве титранта используют раствор йодмонохлорида, который более устойчив. Йодхлорметрическим методом способом обратного титрования определяют фенолы и первичные ароматические амины. Анализируемое вещество осаждается в виде йодпроизводного, избыток титранта устанавливают йодометрически:

ICI + KI → I2 + KCI

I2 + 2 Na2S2O3 → Na2S4O6 + 2 NaI

Йодатометрия

Этим методом количественно определяют, например, аскорбиновую кислоту. Лекарственное вещество окисляются титрованным раствором йодата калия. Избыток титранта устанавливают йодометрически, индикатор – крахмал.

КIO3 + 5 КI + 6 HCI → 3 I2 + 6 KCI + 3 H2O

   I2 + 2 Na2S2O3 → Na2S4O6 + 2 NaI

Броматометрия

В качестве титранта используют бромат калия, проявляющий в кислой среде окислительные свойства. Определение обычно ведут в присутствии бромида.

КBrO3 + 5 КBr + 6 HCI → 3 Br2 + 6 KCI + 3 H2O

Выделившийся свободный бром расходуется либо на окисление (гидразины и гидразиды), либо на бромирование (фенолы и первичные ароматические амины) лекарственного вещества.  Индикаторами при прямом титровании служат красители – азосоединения: метиловый красный, метиловый оранжевый – которые окисляются и обесцвечиваются под действием избытка титранта в точке эквивалентности.

При обратной броматометрии конец титрования устанавливают йодометрически:

Br2 + 2 KI → I2 + 2 KBr

   I2 + 2 Na2S2O3 → Na2S4O6 + 2 NaI

Дихроматометрия

Метод основан на осаждении некоторых солей органических оснований титрованным раствором дихромата калия:          2 [R3N∙H+] Cl- + K2Cr2O7  →  [R3N∙H+]2 Cr2O7 + 2 KCl