Функциональные группы органических лекарственных средств

Контрольная работа

Функциональные группы органических лекарственных средств

Большинство лекарственных средств, используемых в медицинской практике, являются органическими соединениями. Подлинность таких веществ подтверждают с помощью реакций на функциональные группы.

Функциональной группой называют реакционно-способный атом, группу атомов или реакционный центр в молекуле органического соединения.

Общим принципом функционального анализа является применение характерных реакций для групп, подлежащих определению. Реакция должна быть не только возможно более специфичной, но и достаточно быстрой, и в ней должны участвовать реагент или продукт реакции, легко поддающиеся определению.

1. Идентификация спиртового гидроксила

Спирты — это производные углеводородов, в молекулах которых один или несколько атомов водорода замещены гидроксильными группами. В общем виде молекулу спирта можно представить как ROH.

1.1 Реакция образования сложных эфиров

Спирты образуют с органическими кислотами или ангидридами кислот в присутствии водоотнимающих средств (например, серная кислота концентрированная) сложные эфиры. Сложные эфиры, полученные на основе низкомолекулярных спиртов, обладают характерным запахом, а сложные эфиры на основе высокомолекулярных спиртов являются кристаллическими веществами, имеющими четкую температуру плавления.

Методика. К 1 мл этанола прибавляют 5 капель ледяной уксусной кислоты, 0,5 мл концентрированной серной кислоты и осторожно нагревают; обнаруживается характерный запах этилацетата (свежих яблок).

1.2 Реакция окисления спиртов до альдегидов

Образующиеся альдегиды обнаруживают по запаху. В качестве окислителей используют калия гексациано — (Ш) — феррат, калия перманганат, калия дихромат и др.

Методика. В первую пробирку помещают 2 капли этанола, 1 каплю 10%-го раствора серной кислоты и 2 капли 10%-го раствора дихромата калия. Полученный раствор имеет оранжевую окраску. Нагревают его над пламенем, пока раствор не начнет приобретать синевато-зеленую окраску (одновременно ощущается характерный запах уксусного альдегида, напоминающий запах антоновских яблок). Вносят 1 каплю полученного раствора во вторую пробирку с 3 каплями фуксинсернистой кислоты. Появляется розово-фиолетовое окрашивание.

1.3 Реакция образования комплексных соединений

Многоатомные спирты образуют с сульфатом меди в щелочной среде (с реактивом Фелинга) комплексные соединения синего цвета.

Методика. К 0,5 мл глицерина прибавляют по 5 капель растворов натрия гидроксида и меди (II) сульфата, появляется интенсивное синее окрашивание.

2. Идентификация фенольного гидроксила

2.1 Реакция с железа (111) хлоридом

Характерной качественной реакцией на фенолы является реакция с железа (III) хлоридом. В зависимости от количества фенольных гидроксилов, наличия в молекуле фенола других функциональных групп, их взаимного расположения, рН среды, температуры, образуются комплексные соединения различного состава и окраски.

Методика. К 0,01 г. препарата, растворенного в 1 мл воды (для фенола, резорцина) добавляют 2 капли раствора железа (III) хлорида — наблюдается характерное окрашивание (табл. 1.).

Таблица 1. Окраска комплексов препаратов с железа (III) хлоридом

С помощью раствора аммиака можно отличить фенол от резорцина. Окраска комплекса резорцина с железом после добавления реактива изменяется до буровато-желтой.

2.2 Реакции электрофильного замещения

Гидроксильная группа, связанная с атомом углерода бензольного ядра в щелочном растворе — сильнейший орто-пара-ориентант.

В связи с этим у препаратов, содержащих фенольный гидроксил, легко протекают следующие реакции.

Нитрование

Фенолы нитруются разбавленной кислотой азотной при комнатной температуре с образованием ои n — нитрофенола.

Методика. К 0,001 г. препарата, растворенного в 2 мл воды, добавляют 1−2 мл разведенной кислоты азотной и нагревают на водяной бане. Постепенно появляется желтое окрашивание.

Добавление раствора натрия гидроксида усиливает окраску вследствие образования хорошо диссоциируемой соли:

Реакция бромирования

При бромировании бромной водой производных фенолов образуются белые или желтые осадки бромпроизводных.

Методика.

0,05 г. лекарственного средства растворяют в 2 мл воды (салициловая кислота, салициламид, фенилсалицилат в 95% спирте), прибавляют по каплям бромную воду. Выпадает белый осадок.

Если бромирование фенола вести бромной водой, то образуется белый осадок 2,4,6 — трибромфенола.

Реакция сочетания фенолов с солью диазония в щелочной среде. При взаимодействии фенолов с солью диазония образуется азокраситель. Сочетание идет в ои n-положениях по отношению к фенольному гидроксилу в щелочной среде (рН 9,0−10,0).

Методика. К 0,05 г. препарата, растворенного в 5 мл воды (синэстрол растворяют в 5 мл 95% спирта; 0,05 г. кислоты салициловой растворяют в 1 мл 4% раствора натрия гидроксида), добавляют 1 мл диазореактива. Появляется красное или оранжево-красное окрашивание (табл. 2). При добавлении 0,5 г натрия ацетата образуется желтый осадок.

Таблица 2. Обнаружение фенолов по окраске азосочетания

2.3 Реакции окисления

Присутствие гидроксильной группы, связанной с ядром, резко изменяет отношение ароматического ядра к окислителям. Фенолы окисляются легко, причем образуется смесь разных продуктов окисления. Примером реакции окисления является индофеноловая проба.

Индофеноловая проба

Проба проводится в растворе аммиака при взаимодействии с такими окислителями, как хлорамин, хлорная известь, бромная вода.

Индофенол — амфотерное соединение, способное образовывать хорошо диссоциируемые окрашенные соли как с кислотой, так и с основанием. Окраска индофенола также зависит от заместителей и количества фенольных гидроксилов.

Реакция используется для дифференциации препаратов данной группы.

Методика. 0,05 г. препарата растворяют в 0,5 мл раствора аммиака и добавляют 3−4 капли раствора хлорамина. Нагревают смесь на кипящей водяной бане. Через несколько минут появляется окрашивание, изменяющееся от добавления кислот (табл. 3).

Таблица 3. Окраска индофенола

2.4 Реакции электрофильного замещения в сочетании с окислением

В связи с этим у препаратов, содержащих фенольный гидроксил, выделяют следующие реакции.

Реакции конденсации с альдегидами (с реактивом Марки)

При нагревании фенолов с реактивом Марки (раствором формальдегида в концентрированной серной кислоты) образуются бесцветные продукты конденсации, при окислении которых получаются интенсивно окрашенные соединения хиноидной структуры. Серная кислота играет в данной реакции роль дегидратирующего, конденсирующего средства и окислителя.

Методика. 10 мг препарата помещают на часовое или предметное стекло и добавляют 3 капли реактива Марки. При стоянии появляется красное окрашивание.

Нитрозирование (нитрозореакция Либермана). Реакция нитрозирования является разновидностью индофеноловой реакции:

Хиноксим взаимодействует с фенолом, находящимся в реакционной смеси, с образованием индофенола:

Методика. 0,01 г. препарата помещают на предметное стекло, смачивают 2−3 каплями 1% раствора натрия нитрита в концентрированной кислоте серной. Наблюдается окрашивание, изменяющееся при добавлении раствора щелочи (табл. 4.).

Таблица 4. Окраска индофенола

3. Идентификация простой эфирной связи

спирт фенольный гидроксил эфирный

3.1 Реакции образования оксониевых солей с кислотой серной концентрированной

Методика. На часовое стекло или фарфоровую чашку наносят 3−4 капли кислоты серной концентрированной и прибавляют 0,05 г. димедрола, появляется желто-оранжевое окрашивание, постепенно переходящее в кирпично-красное. При добавлении воды окраска исчезает.

4. Идентификация альдегидной группы

4.1 Реакции окисления альдегидов

Альдегиды превращаются в кислоты под влиянием окислителей. Они восстанавливают из растворов солей многие металлы (например, катионы Ag, Cu, Hg и др.), особенно в присутствии щелочи. Комплексные соединения этих металлов позволяют применять их в щелочной среде в виде растворов, из которых при действии на них альдегидов выделяются характерные осадки различного цвета.

Реакция с аммиачным раствором серебра нитрата (реакция «серебряного зеркала»)

Методика. К 2 мл раствора нитрата серебра прибавляют 10% раствор аммиака (~ 0,5 мл) до растворения образующегося при постепенном приливании раствора аммиака осадка, затем доливают раствор, содержащий ~ 0,01−0,005 г. вещества, при осторожном нагревании (лучше на водяной бане при температуре 50−60°С); выделяется металлическое серебро.

Реакция с реактивом Фелинга

Методика. К 2 мл раствора, содержащего около 0,01−0,005 г. вещества, приливают 5 мл раствора Фелинга, нагревают до кипения; образуется красно-оранжевый осадок.

Реакция с реактивом Несслера

Методика. К 2−3 каплям раствора альдегида прибавляют 2−3 капли реактива Несслера и нагревают. Выделяется бурый осадок металлической ртути.

4.2 Реакция нуклеофильного присоединения-отщепления

В качестве реагентов используются первичные амины (образуются основания Шиффа); гидрохлорид гидроксиламина (образуются оксимы).

Методика. К 1 мл раствора альдегида прибавляют 1 мл щелочного раствора гидроксиламина гидрохлорида. Постепенно выпадает осадок оксима.

.

4.3 Реакции конденсации

Альдегиды в среде кислоты серной конденсируются с фенолами, образуются окрашенные хиноны.

5. Идентификация карбоксильной группы

5.1 Реакция диссоциации — кислая среда

(метилоранж окрашивается в розовый цвет, лакмусовая бумага розовеет)

5.2 Реакция образования сложных эфиров (этерификация)

Общий вид реакции:

Например, кислота бензойная образует сложный эфир (этилбензоат) в присутствии концентрированной серной кислоты.

5.3 Реакция с солями тяжелых металлов

При этом образуются: серебряные соли белого цвета; ртутные — серого цвета; соли железа (Ш) — розовато-жёлтого цвета — и др.; соли меди (П) — голубого или синего цвета;

кобальтовые — сиреневого или розового цветов.

Методика: К 5 мл теплого раствора никотиновой кислоты (1:100) приливают 1 мл раствора ацетата меди или сульфата меди, выпадает осадок синего цвета.

На бензоаты: с раствором хлорида окисного железа (III) образуется розовато-желтый осадок.

Методика. Препарат растворяют в щелочи, взбалтывают, разбавляют водой, фильтруют. К фильтрату прибавляют раствор хлорида окисного железа, образуется:

На салицилаты: раствором хлорида окисного железа (III) образуется фиолетовое окрашивание.

6. Идентификация сложноэфирной группы

6.1 Реакции гидролиза

Препараты, содержащие в своей структуре сложноэфирную группу, подвергаются щелочному или кислотному гидролизу.

Реакции щелочного гидролиза. Под действием щелочей образуется соль органической кислоты и спирт.

Методика. 0,05 г. анестезина нагревают с 5 мл раствора едкого натра и приливают 0,1 н. раствор йода до неисчезающего желтого окрашивания; появляется запах йодоформа.

Реакции кислотного гидролиза. Под действием кислоты образуется органические кислоты

Методика. 0,2 г кислоты ацетилсалициловой помещают в фарфоровую чашку, добавляют 0,5 мл концентрированной кислоты серной, перемешивают и добавляют 1−2 капли воды; ощущается запах кислоты уксусной. Затем добавляют 1−2 капли формалина; появляется розовое окрашивание.

6.2 Гидроксамовая реакция

При взаимодействии с гидроксиламином в щелочной среде образуются гидроксамовые кислоты, которые после подкисления кислотой хлороводородной образуют окрашенные гидроксаматы с солями железа (III) или меди (II).

Методика. 0,1 г новокаина растворяют в 2 мл воды, прибавляют 2 мл щелочного раствора гидроксиламина, встряхивают 5 мин, прибавляют 2 мл разведенной кислоты хлороводородной и 0,5 мл 10% раствора железа (III) хлорида. Появляется вишневое окрашивание.

7. Идентификация лактонов

Лактонами называются внутренние сложные эфиры.

Гидроксамовая реакция

Методика: 0,02 г. препарата (пилокарпин) растворяют в 3 мл спирта 95%, прибавляют 1 мл щелочного раствора гидроксиламина, встряхивают, ставят на водяную баню на 5 минут. Затем добавляют 2 мл кислоты хлористоводородной разведенной, 0,5 мл 10% раствора железа (III) хлорида в 0,1 моль/л растворе кислоты хлористоводородной. Появляется красное или красно-фиолетовое окрашивание.

8. Идентификация первичной ароматической аминогруппы

8.1 Реакция диазотирования с последующим азосочетанием (реакция образования азокрасителя)

Общим свойством первичных ароматических аминов является способность к образованию соли диазония и азокрасителей. Реакция образования соли диазония проводится с натрия нитритом в кислой среде. Ионы диазония, обладающие электрофильными свойствами, вступают с ароматическими соединениями (с фенолами или ароматическими аминами) в реакцию электрофильного замещения с образованием азокрасителя.

Реакция диазотироеания с последующим азосочетанием включены в раздел «Общие реакции на подлинность» ГФ XI и широко используются в внутриаптечном контроле.

Методика. 0,05 г. препарата растворяют в 1 мл разведенной хлористоводородной кислоты, если необходимо, нагревают, охлаждают во льду, прибавляют 2 мл 1% раствора нитрита натрия; полученный раствор прибавляют к 1 мл щелочного раствора в-нафтола, содержащего 0,5 г ацетата натрия; образуется осадок от желто-оранжевого до оранжево-красного цвета.

9. Идентификация имидной группы

9.1 Реакция образования солей с тяжелыми металлами

Многие лекарственные вещества содержат в своей молекуле имидную группу, например, все сульфаниламидные препараты, производные барбитуровой кислоты, производные пурина (теофиллин, теобромин) и др.

Для всех этих соединений характерны реакции с солями тяжелых металлов с образованием окрашенных солей.

Методика. 0,05 г. препарата (если он нерастворим в воде, т. е. кислые формы) переводят в соли добавлением 0,1 н. раствора щелочи до едва заметного голубоватого окрашивания раствора (индикатор тимолфталеин) или приготавливают насыщенный раствор препарата в 0,1 н. растворе щелочи. После встряхивания полученной смеси ее фильтруют. Фильтрат нейтрализуют 0,1 н. раствором соляной кислоты до слабо-голубого окрашивания (индикатор — тимолфталеин). Полученный раствор разливают в три пробирки и в каждую прибавляют по 2-Зкапли растворов хлорида окисного железа, хлорида кобальта и сульфата меди соответственно. Образующиеся при этом окрашенные растворы или осадки приведены в табл. 5.

Таблица 5. Цветные реакции сульфаниламидных препаратов с солями тяжелых металлов

Беликов В. Г. Фармацевтическая химия. В 2 ч. Ч. I. Общая фармацевтическая химия: Учеб. для фармац. ин-тов и фак. мед. ин-тов. — М.: Высш. шк.; 1993. — 432 с.

Глущенко Н. Н. Фармацевтическая химия: Учебник для студ. сред. проф. учеб. заведений / Н. Н. Глущенко, Т. В. Плетенева, В. А. Попков; Под ред. Т. В. Плетеневой. — М.: Издательский центр «Академия», 2004. — 384 с.

Государственная фармакопея российской федерации / «Издательство «Научный центр экспертизы средств медицинского применения», 2008. — 704 с.

Государственная фармакопея СССР: Вып. I. Общие методы анализа/ МЗ СССР. -11-е изд., доп. — М: Медицина, 1987. — 336 с.

Органическая химия: Учеб. Для вузов: В 2 кн. / В. Л. Белобородое, С. Э. Зурабян, А. П. Лузин, Н. А. Тюкавкина; Под ред. Н. А. Тюкавкиной. — М.: Дрофа, 2003. — Кн. 1: Основной курс. — 640 с.

Руководство к лабораторным занятиям по фармацевтической химии: Учебное пособие / Аксенова Э. Н., Андрианова О. П., Арзамасцев А. П. и др. / Под ред. А. П. Арзамасцева. — М.: Медицина, 2004. — 384 с.