Анализ салициловой кислоты. Способы ее определения в фармпрепаратах
План.
Краткая характеристика.
Физические и химические свойства кислоты.
Производные салициловой кислоты.
Практическое использование салициловой кислоты в качественных реакциях.
Определение концентрации ионов железа Fe по реакции с салициловой кислотой.
Определение салициловой кислоты в таблетках аспирина.
Фотометрический анализ.
1.Краткая характеристика.
Впервые салициловая кислота была выделена из ивы (Salix)- отсюда и получила свое название. Это произошло еще в XIX столетии, и с тех пор салициловая кислота находит широкое примениение, как лекарственный препарат. Самые известные производные салицилата – аспирин или ацетилсалициловая кислота.
Салициловая кислота является одной из трех изомерных гидроксибензойных кислот, относящихся к группе фенолокислот.
2.Физические и химические свойства кислоты.
Внешне салициловая кислота представляет собой бесцветные кристаллы. Кислота является плохо растворимой в холодной воде и имеет температуру плавления tпл.=159°С.
Внутримолекулярная водородная связь в салициловой кислоте позволяет стабилизировать карбоксилат-ион, что приводит к повышению ее кислотности
рКа=2,98
Легко декарбоксилируется при нагревании с образованием фенола:
С6H4(OH)COOHЬ Ь C6H5OH + CO2
(салициловая кислота Ь фенол)
С хлоридом железа FeCl3 салициловая кислота дает фиолетовое окрашивание. Это свойство проявляется не только в водном, но и в спиртовом растворе.
Под действием гидроксида щелочного металла, салициловая кислота способна растворяеться, при этом образуется фенолятосоль щелочного металла:
C6H4- COOH + 2 NaOH Ь C6H4- COONa + 2 H2O
ъ Ѕ
OH ONa
Фенолят натрия
Под действием карбонатов щелочных металлов, салициловая кислота способна проявлять различные степени кислотности карбоксила и фенольного гидроксила. Реакция проходит с образованием солей.
При этом карбоксильная группа салициловой кислоты разлагает карбонаты щелочных металлов, вытесняя слабую угольную кислоту.
Фенольный гидроксил обладает более слабыми кислотными свойствами по сравнению с
угольной кислотой и остается свободным, так как не способен разлагать эти соли.
Химическая реакция выглядит следующим образом:
2 C6H4- COOH + Na2CO3Ь 2 С6H4- COONa + H2O + CO2
Ѕ Ѕ
OH OH
салицилат
натрия
Как и все фенолокислоты, салициловая кислота, способна нитроваться, галогенироваться, сульфироваться с замещением атомов водорода в бензольном ядре.
3.Производные салициловой кислоты.
По каждой функциональной группе салициловая кислота способна давать производные:
1. Салицилат натрия ( лат. Natrium salicylicum)
Na2CO3
C6H4(OH)COOH ® C6H4(OH)COONa
салициловая салицилат натрия
кислота
От салициловой кислоты в первоначальном виде салицилат натрия отличается
хорошей растворимостью в воде, при этом он не раздражает кишечник. В медицине применяется как жаропонижающее и противоревматическое средство.
часто применяют как противоревматическое
Так же эту соль применяют для получения двойных солей салициловой кислоты.
2. Фенилсалицилат (или салол)
C6H5OH
С6H4(OH)COOH ® C6H4(OH)COOC6H5
фенилсалицилат (салол)
Представляет из себя в твердом агрегатном состоянии кристаллический порошок. Фенилсалицилат очень плохо растворим в воде, поэтому реакции окрашивания с FeCl3 в воде и водных растворах он не дает. Спиртовые растворы фенилсалицилата
окрашиваются FeCl3 в фиолетовый цвет. Фенилсалицилат гидролизуется медленно.
Имеет свободный фенольный гидроксил.
Был впервые получен русским ученым М.В. Ненцким.
В медицине фенилсалицилат применяют как дезинфицирующее средство при некоторых кишечных заболеваниях. Его действие основано на гидролизе, когда при этом происходит освобождение фенола и салициловой кислоты.
Кроме того фенилсалицилат применяют для покрытия пилюль в тех случаях, когда хотят, чтобы лекарственные вещества проявили свое действие в кишечнике, а через желудок прошли без изменений. Таким образом, и без того, медленно
гидролизующийся, фенилсалицилат, в кислом содержимом желудка гидролизуется лишь в очень малой степени, и пилюльные оболочки доходят без изменений и расподаются достаточной мере уже в кишечнике.
3.Метилсалицилат (лат. Methylum salicylicum)
CH3OH
С6H4(OH)COOH ® C6H4(OH)COOCH3
метилсалицилат
Этот эфир получают преимущественно синтетически, путем метилирования салициловой кислоты.
Метилсалицилат обладает очень сильным характерным запахом и представляет собой маслянистую жидкость. Его применяют наружно в качестве препарата для лечения ревматизма.
4.Ацетилсалициловая кислота (аспирин)
(CH3CO)2O
C6H4(OH)COOH ® C6H4(CO2CH3)COOH
ацетилсалициловая кислота
(аспирин)
Ацетилсалициловая кислота в твердом агрегатном состоянии представляет собой кристаллическое вещество, имеющее слабокислый вкус.
Мало растворима в воде.
Чистая ацетилсалициловая кислота не имеет свободного фенольного гидроксила, вследствии чего не дает реакции с FeCl3, в отличии от салициловой кислоты.
Ацетилсалициловая кислота, или аспирин, образованный уксусной и салициловой кислотой, является сложным эфиром.
Следует отметить, что при реакции образования эфира салициловая кислота реагирует в качестве фенола.
Ацетилсалициловую кислоту можно получить действием на салициловую кислоту уксусным ангидридом или концентрированной уксусной кислотой.
Химическая реакция будет выглядеть следующим образом:
C6H4- COOH + HO- C- CH3 Ь C6H4- COOH + H2O
ч | | Ѕ
OH O O- C- CH3
| |
O
Ацетилсалициловая кислота очень легко гидролизуется. Под действие влажного воздуха она уже начинает гидролиз - на уксусную и салициловую кислоты.
Чтобы определить не гидролизовалась ли ацетилсалициловая кислота, используют реакцию с FeCl3. Если ацетилсалициловая кислота гидролизовалась – салициловая кислота, образовавшаяся в результате гидролиза, дает фиолетовое окрашивание.
В медицине ацетилсалициловую кислоту используют анальгетическое, жаропонижающее и противоревмотическое средства.
5. П-аминосалициловая кислота (ПАСК).
Она синтезируется методом карбоксилирования,как и салициловая кислота. Исходным соединением в данном случае служит
м-аминофенол:
COOH
Ѕ
C6H4- OH + CO2Ь C6H3- OH
Ѕ Ѕ
NH2 NH2
м-аминофенол п-аминосалициловая
кислота
В медицине ПАСК используется, как препарат, обладающий противотуберкулезным действием и применяется в виде натриевой соли. Протовотуберкулезное действие ПАСК объясняется тем, что она является антагонистом п-аминобензойной кислоты, необходимой для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов.
Следует отметить, что другие изомеры этой кислоты такими действиями не обладают. Например, м-аминосалициловая кислота, является веществом высокотоксичным.
4.Практическое использование салициловой кислоты в качественных реакциях.
4.1. Определение концентрации ионов железа Fe по реакции с салициловой кислотой.
В этом методе определения концентрации раствора, нам понадобится построить калибровочную кривую.
Калибровочная кривая – это кривая, которая выражает зависимость оптической плотности от концентрации вещества.
Для ее построение берут растворы (по 10 мл каждого из указанных растворов) с известной концентрацией салициловой кислоты: 0,5мг/мл , 0,25мг/мл , 0,125мг/мл, 0,0625 мг/мл , 0,031 мг/мл , 0,01 мг/мл.
Помещают в мерные колбочки на 25 мл, добавляют по 1 мл раствора ионов железа для образования окрашенного комплекса и доводят объем дистиллированной водой до метки.
Fe + 3 C6H4(OH)COOH Ь (C6H4(OH)COO)3Fe + 3 H
Перед каждым определением ополаскивают (после перемешивания) приготовленным раствором кювету, заполняют ее и относительно воды фотометрируют.
График зависимости оптической плотности Д от концентрации ионов железа в растворе С, то есть калибровочную кривую, строятп по полученным результатам.
Теперь можно приступать к непосредственно к определению концентрации ионов железа в исследуемом растворе.
Для этого в мерную колбу на 25 мл берут 10 мл исследуемого раствора, добавляют 1 мл насыщенного раствора салициловой кислоты и доводят объем до метки.
Измеряют оптическую плотность полученного раствора на ФЭК-56 и по калибровочной кривой вычисляют концентрацию ионов железа в исследуемом растворе.
Снятие калибровочной кривой
|
Д, оптическая плотность р-ра |
С, концентрация р-ра, мг/мл |
|
95 |
0,5 |
|
75 |
0,25 |
|
65 |
0,125 |
|
57 |
0,0625 |
|
50 |
0,031 |
|
48 |
0,01 |
4.2. Определение салициловой кислоты в таблетках аспирина.
Проводится с помощью фотоколориметрического метода:
1. Измерение оптической плотности раствора после 10 минут гидролиза таблетки
аспирина в водяной бане при T= 82° С:
Д1 = 90, С1 =0,41 мг/мл
2. Измерение оптической плотности раствора после 2 недель гидролиза таблетки
аспирина:
Д2 = 99, С2 = 0,495 мг/мл
3. Расчет растворимости и скорости гидролиза вещества:
α10μθ н = С1/С
α10μθ н = 0,41/0,5 = 0,82
U1 = С1/t1 -2
U1 = 0,41/10 = 4,2· 10 (мг·мин/мл)
α2νε д = С2/С
α2νε д = 0,495/0,5 = 0,99
U2 = C2|/t2 -5
U2 = 0,495/20160 = 2,45 · 10 (мг·мин/мл)
U = C2-C1/t2-t1 -6
U = 0,495-0,41/20160-10 = 0,085/20150 = 4,2 · 10 (мг·мин/мл)
5. Фотометрический анализ.
Фотометрия – это один из методов колориметрического анализа, который в свою
очередь входит в группу физико-химических методов анализа.
Физико-химические методы анализа основаны на том, что о качестве и количестве
исследуемого вещества судят по изменению каких-либо физических свойств,
происходящему в результате химической реакции.
При колориметрических определениях о количестве определяемого элемента (или
иона) судят по интенсивности окраски раствора, вызванной присутствием в нем
какого-либо окрашенного соединения этого элемента, полученного по реакции его с
каким-либо реактивом.
Чем интенсивнее окраска, тем больше элемента (иона) в растворе и наоборот.
Если для измерения окраски, а следовательно и концентрации раствора использовать прибор – фотоэлектроколориметр, то такой метод анализа называется
фотометрическим.
В основе фотометрических измерений лежит закон Ламберта-Бера. Если поток
монохроматического света с интенсивностью J0 падает на однородный слой
какого-либо вещества, то часть его (с интенсивностью Jr) отражается от
последнего, часть (Ja) поглощается и часть (Jt) проходит через слой, причем:
J0 = Jr + Ja + Jt
В случае водных растворов величина Jr очень мала и ей можно пренебречь, тогда:
J0 = Ja + Jt
Величина Ja зависит от наличия в растворе окрашенного вещества, которое
поглощает свет гораздо сильнее, чем растворитель.
Зависимость между интенсивностью окраски раствора и содержанием в них окрашенного вещества описывается уравнением(Закон Ламберта-Бера):
-e Ч cЧ ℓ
Jt = J0Ч 10
где с – концентрация окрашенного вещества в растворе;
ε - κξ эффициент светопоглощения. Зависит от природы окрашенного вещества,
является величиной постоянной;
ℓ - толщина слоя светопоглощаещего раствора.
Изменив знаки и прологарифмировав уравнение Ламберта-Бера, мы получим:
-ε Ч сЧ ℓ + ℓgЧ J0 = ℓgЧ Jt
ℓgЧ J0 - ℓgЧ Jt = ε Ч cЧ ℓ
Величина ℓgЧ J0 - ℓgЧ Jt - оптическая плотность раствора Д,
Следовательно Д = ε Ч сЧ ℓ
Как хорошо видно из уравнения, оптическая плотность раствора прямо пропорциональна концентрации окрашенного вещества и толщине слоя раствора.
Таким образом оптическая плотность раствора будет тем больше, чем больше в нем содержится окрашенного вещества, при условии, одинаковой толщины слоя раствора данного вещества.
Измерение оптической плотности растворов, при использовании фотоэлектроколориметра производится фотоэлементами.
Определяя этим методом концентрацию исследуемого вещества, сначала измеряют
оптическую плотность исследуемого раствора (Дисл.) и эталонного (Дэтал.),
Концентрация Дэтал. известна, при условии одинаковой толщины слоя.
Расчет производится по формуле:
Дисп.
Сисп. = Ч Сэтал.
Дэтал.
Проходя через кювету наполненную исследуемым окрашенным раствором (с определенной толщиной слоя раствора), световой поток,принимается фотоэлементом, в котором световая энергия превращается в электрическую.
При этом возникает электрический ток, который измеряется при помощи
чувствительного гальванометра.
Чтобы получить пучок монохроматического света используются светофильтры.
Светофильтры представляют собой набор цветных стекол и характеризуются эффективной длиной волны. В каждом конкретном случае при выборе светофильтра снимают оптическую характеристику раствора. Так как необходимо знать зависимость его оптической плотности от эффективной волны светофильтра.
Для этого, при различных светофильтрах, измеряют оптическую плотность одного и того же раствора и выбирают такую, при котором она достигает максимального значения.
Рассмотрим в качестве примера измерение светопропускания или оптической плотности на приборе ФЭК-56.
Для массовых фотометрических измерений предварительно строят калибровочную
Кривую, перед тем как приступить к измерениям.
До того, как приступим к измерениям, необходимо прогреть прибор в течении 10-15 минут после включения. Затем установить "электрический нуль", т.е. рукояткой привести стрелку гальванометра к нулю, не раскрывая шторку световых пучков. На все время измерения в левом световом пучке устанавливаем кювету с растворителем. На отсчет 100 по шкале светопропускания устанавливаем индекс правого барабана и вновь приводим к нулю, вращением левого измерительного
Барабана, отсчитывая при этом по шкале правого барабана оптическую плотность Д.
Список литературы.
1. Л.С. Гузей, В.Н. Кузнецов. “Новый справочник по химии”. Москва. 1998 г. С-261.
2. Б.Н. Степаненко. “Органическая химия”. Москва. 1980г. С-253. Методическое пособие (фотометрический анализ).
3. Э.Т. Оганесян. “Руководство по химии поступающим в вузы”. Москва. 1992 г. С-447.