Ситуационная задача №

При определении примеси «Другие пуриновые основания» в одной из серий теофиллина по методике НД в растворе аммиака появилось сильное помутнение раствора. Дайте обоснование причинам изменения его качества по данному показателю в соответствии со свойствами и способом получения. Предложите другие испытания, характеризующие его качество.

• Приведите русское, латинское и рациональное название препарата. Охарактеризуйте физико-химические свойства ( внешний вид, растворимость, спектральные и оптические характеристики) и их использование для оценки качества.
• В соответствии с химическими свойствами предложите реакции идентификации и методы количественного определения. Напишите уравнения реакций.
• Предложите общегрупповые и дифференцирующие реакции для установления подлинности и экспресс - методы для их идентификации. Дайте обоснование возможным методам количественного определения в субстанциях и лекарственных формах.

 

Теобромин, Theobrominum, 3,7 – Диметилксантин.

Теофиллин, Theophyllinum, 1,3 – Диметилксантин.

Фармакологическая группа: Миотропные спазмолитические средства (расслабляющие гладкие мышцы кровеносных сосудов, бронхов и других внутренних органов). Производные пурина.

Применение. Теобромин оказывает стимулирующее влияние на сердечную деятельность, несколько расширяет коронарные сосуды сердца и сосуды головного мозга, снижает тонус бронхов, усиливает мочеотделение. Применяют как спазмолитик и диуретик.

Теофиллин оказывает стимулирующее действие на ЦНС; усиливает сократительную деятельность миокарда; несколько расширяет периферические, коронарные и почечные сосуды; оказывает умеренное диуретическое действие; ингибирует агрегацию тромбоцитов; тормозит высвобождение из тучных клеток медиаторов аллергии. Особенно важной является способность оказывать бронхорасширяющий эффект. В основном применяют как бронхолитическое средство, а также как умеренно действующее кардиотоническое и диуретическое средство при застойных явлениях сердечного и почечного происхождения.

 

Характеристика химического строения. Соединения являются производными пурина. Пурин – конденсированная гетероциклическая система, состоящая из 2-х циклов: пиримидина и имидазола. Пуриновые алкалоиды являются производными ксантина (2,6-диоксипурина), который может существовать в виде енольной и кетонной формы.

Общий структурный фрагмент – ксантин в кетонной форме. Специфические функциональные группы – заместители:

теобромин R₁= -CH₃, R₂= -H;

теофиллин R₁= -H, R₂= -CH₃.

 

2. Соединения представляют собой белые кристаллические вещества без запаха. Отличаются друг от друга по Т_пл и растворимости.

Т_пл (теофиллин)= 270 – 274^оС.

Теобромин очень мало растворим в холодной воде (1: 700), мало – в горячей, легко – в разведенных щелочах и кислотах, в этаноле и хлороформе практически нерастворим. Образует большие конгломераты молекул

Теофиллин мало растворим в холодной воде (1: 180), легко – в горячей (1:85), растворим в кислотах и щелочах, в этаноле и хлороформе мало растворим. Димер, образует сложную межмолекулярную связь с водой.

Различие в растворимости объясняется различием в межмолекулярном взаимодействии.

Ввиду наличия незамещенных атомов водорода в положении 1 или 7 при растворении теофиллина и теобромина в щелочах происходит образование солей. Теофиллин и Теобромин – амфотерные соединения.

Основные свойства: обусловлены неподеленной парой электронов азота в 9-ом положении.

Кислотные свойства: а) теобромина проявляются за счет лактам-лактимной таутомерии (протон в положении 1); б) для теофиллина характерна таутомерия, обусловленная миграцией протона от N₇ в пределах имидазольного кольца через С₈ к N₉ и, в меньшей степени, переходом протона в С₆ пиримидинового кольца. рК_а = 9,9 (Теобромин), рК_а = 8,8 (Теофиллин). Кислотные свойства Теофиллина сильнее Þ он, в отличие от Теобромина, растворим в не только в NaOH, но и растворе аммиака. Это используется в анализе чистоты теофиллина при определении примеси других пуриновых оснований.

Производные пурина, как азотсодержащие основания с общеалкалоидными осадочными реактивами образуют труднорастворимые комплексные соли.

За счет кислотных свойств с солями тяжелых металлов образуют нерастворимые в воде комплексные соли.

3. Общегрупповые реакции:

а) Мурексидная проба. Она основана на разрушении молекулы пурина при нагревании с окислителем (пероксидом водорода, бромной водой, азотной кислотой и т.д.) до образования смеси метилированных производных аллоксана и диалуровой кислоты. Взаимодействуя между собой, они образуют метилированные производные аллоксантина, которые под действием избытка раствора аммиака приобретают пурпурно-красное окрашивание. Окраска обусловлена появлением аммонийной соли тетраметилпурпуровой кислоты. Окрашивание исчезает при добавлении нескольких капель NaOH.

б) С хлоридом ртути (II). Образуется белый кристаллический осадок, представляющий собой комплексное соединение, включающее оба вещества в эквимолекулярном соотношении (X∙ HgCl₂).

в) С общеалкалоидными реактивами. Образуются труднорастворимые комплексные соли. Реакция – в кислой среде.

Дифференцирующие реакции:

а) Комплексообразование с солями металлов (Co, Cu, Hg, Ag).

· С раствором кобальта хлорида. Вещество растворяют в растворе щелочи (превращают его в натриевую соль), фильтруют,добавляют хлорид кобальта. Теобромин – образует осадок серовато-голубого цвета, который выпадает после появления быстро исчезающего фиолетового окрашивания. Теофиллин - белый с розоватым оттенком осадок.

· Образование серебряных солей:

Вещество растворяют в смеси воды и NaOH, добавляют аммиак и 5% раствор AgNO₃.

Теобромин – коричневая желатинообразная масса;

теофиллин – полупрозрачный студенистый осадок, разжижающийся при нагревании и вновь застывающий при охлаждении.

серебряные соли образуются только по азоту.

б) Теофиллин под действием щелочного раствора нитропруссида натрия приобретает характерное зеленое окрашивание, исчезающее после добавления избытка кислоты.

в) Теофиллин после щелочного гидролиза (в 30% растворе NaOH при нагревании) превращается в теофиллидин, который всупает во взаимодействие с солью диазония, образуя азокраситель красного цвета.

г) УФ-спектрофотометрия. λ_max= 270 – 273 нм.

 

Количественное определение.

1. Кислотно-основное титрование в неводной среде

Теофиллин и теобромин обладают амфотерными свойствами. Но ни по кислотным, ни по основным свойствам их титрование в водной среде невозможно, т.к. эти свойства очень слабы.

Растворяют в растворителях основного характера: ДМФА, бутиламин, пиридин. Титруют спиртовыми растворами щелочей, в данном случае - алкоголятами: CH₃ОК (или Na, Li); С₂Н₅ОК.

2. Метод косвенной нейтрализации (прямой способ титрования)

Метод основан на образовании солей серебра и выделении эквивалентного количества азотной кислоты.

препарат + кип. Н₂О + фиксированный избыток титранта или станд. р-р AgNO₃ Þ серебряная соль, которая растворима в выделившейся HNO₃ (!) - [реакция - см. выше]. Эквивалентное количество HNO₃ титруют NaOH по феноловому красному.

3. Аргентометрия (обратное титрование)

т.к. они содержат подвижный протон.

Вещество + раствор NH₃ определенное количество Þ в осадке образуется серебряная соль (для нейтрализации выделяется HNO₃ ).

1) Образование серебряной соли: ...à осадок + HNO₃ (+ NH₄ОН à NH₄NO₃ + H₂O)

2) Изб. AgNO₃ + NH₄SCH à AgSCN + NH₄NO₃

3) 3NH₄SCN + Fe(NH₄)(SO₄)₂ à Fe(SCN)₃ + 2(NH₄)₂SO₄

Титруют до появления красного окрашивания.

4. Цериметрический метод

Титрант – сульфат церия, избыток которого при нагревании окисляет теофиллин и теобромин в кислой среде до образования аллоксанов. Избыток сульфата церия устанавливают йодометрическим методом после добавления 10%-ного раствора йодида калия и хлороформа (титрант – тиосульфат натрия).

5. Физико-химические методы анализа

а) ВЭЖХ (субстанция - стандартные образцы)

б) УФ-спектрофотометрия. l_max = 272 нм - ЛФ (стандартные образцы - субстанции).

 

Определение теофиллина в аминофиллине

а) выполняют после нагревания (для удаления этилендиамина) в течение 2,5 ч при 125 – 130^оС, используя метод косвенной нейтрализации. Этилендиамин в отдельной навеске титруют 0,1 М раствором HCl в присутствии индикатора метилового оранжевого. Аминофиллин должен содержать 80-85% теофиллина и 14-18% этилендиамина.

б) Аргентометрический метод. Индикатор – амидопирин. Освобождающаяся при титровании азотная кислота нейтрализуется этилендиамином и не мешает титрованию. В эквивалентной точке раствор приобретает синеватое окрашивание.

в) Экспресс-метод в смеси растворителей диметилформамид – вода, титрант – 0,1 М водного раствора NaOH (индикатор – тимоловый синий). В этой среде кислотные свойства теофиллина усиливаются настолько, что становится возможным его титрование, как кислоты. Содержание воды в точке эквивалентности достигает 20 – 25% и не оказывает влияния на результаты титрования.

г) Алкалиметрический метод основан на образовании натриевой соли теофиллина. Растворитель – этанол (при нагревании на водяной бане). Раствор охлаждают и титруют 0,1 М раствором NaOH (индикатор – тимолфталеин).

д) Фотоколориметрия на основе цветной реакции с нитропруссидом натрия и гексацианоферратом (III) калия.