Аргентометрия в фармацевтической химии. Систематизация всех лекарственных веществ, содержащих галогенид ионы. С методиками качественного и количественного определения. Разработка методики определения галогенидов при совместном присутствии.

Содержание
Введение
1. Лекарственные вещества, содержащие галогенид ионы. Анализ лекарственных препаратов, содержащих галогенид ионы методами аргентометрии
1.1. Лекарственные вещества, содержащие галогенид ионы, области их использования
1.2 Методики качественного и количественного определения соединений седьмой группы периодической системы – галогенов. Методы аргентометрии.
2. Разработка методики определения галогенид ионов при совместном присутствии
2.1. Факторы, определяющие порядок проведения экспериментального определения галогенид ионов.
2.2. Методика количественного определения содержания галогенидов………………………………………………………………………18
2.3. Проведение анализа
Заключение
Использованная литература

Аргентометрия в фармацевтической химии. Систематизация всех лекарственных веществ, содержащих галогенид ионы. С методиками качественного и количественного определения. Разработка методики определения галогенидов при совместном присутствии.

- Натрия йодид NaJ
- Калия йодид KJ
- Йод J2
- Раствор йода спиртовой
- Дихлорид ртути, сулема HgCl2
- Амидохлорид ртути HgNH2Cl
Хлорид кальция применяют как кровоостанавливающее средство, при аллергических заболеваниях и как противоядие при отравлении магнием. Хлориды ртути применяют как антисептические, диуретические и слабительные средства.
Соляная кислота является широко применяемым в медицине средством. Она присутствует всегда в организме человека, превращает один из ферментов желудочного сока в активную форму, а также способствует уничтожению гнилостных бактерий и является компонентом многих препаратов.
Гипохлориты кальция, натрия, калия являются сильными окислителями, при взаимодействии с углекислотой они разлагаются с образованием активного атомарного хлора и оказывают дезинфицирующее действие.
Хлорид натрия также широко применим в медицине, он позволяет обеспечивать постоянство осмотического давления крови. Хлорид калия применяют при нарушениях сердечного ритма при интоксикации гликозидами, т. е. при обеднении миокарда ионами калия.
Бромиды калия и натрия применяют в качестве успокаивающих средств. Йод обладает противомикробным действием, и его растворы применяют при обработке ран [1.2].
Органические лекарственные вещества, содержащие галогены
Галогенопроизводные жирного и ароматического ряда обладают более активным действием, чем не галогенсодержащие соединения. Хлористые метил и этил обладают наркотическим действием. Многие препараты являются гидрохлоридами и их подлинность определяют проверкой не только проведением качественных реакций на органическую часть вещества, но и реакциями на хлорид ионы. Ниже приведены углеводороды, в которых один или несколько атомов водорода замещены на атом галогена – фтор, хлор, бром, йод:
- хлороформ или трихлорметан CHCl3
- йдоформ или трийодметан CHJ3
- хлорэтил C2H5Cl
- фторотан или 1,1,1-трифтор-2-хлор-бромэтан C2HClBrF3
- хлоралгидрат или 2,2,2,-трихлорэтандиол-1,1 C2H3Cl3O2
- тетракаина гидрохлорид
- бромкамфара
- производные пиридина и пиперидина (ферамид, темехин, пиразидол, клофелин);
- производные пиримидин-тиазола (витамины группы В1);
- производные хромена;
- производные пиперидина
- производные фенотиазина
- производные фурана (феникаберан);
- бенкаин (сложный эфир);
- производные ароматического ряда (левомицитин);
- тетрациклина гидрохлорид;
-гидрохлорид этилморфина и др.
Галогенпроизводные углеводородов жирного ряда являются реакционноспособными соединениями, они применяются для анестезии, как для местной, так и для общей. Многие другие соединения на базе органических лекарственных соединений применяют как успокаивающие средства (бромкамфара) или как антибиотики. В связи с этим они не должны иметь примесей хлоридов и чистого галогена.
Как успокаивающее применяют бромкамфару. Хлоргидрат применяют как успокаивающее, снотворное и антиспазматическое средство. Поэтому в препаратах строго лимитируется содержание хлоридов. Производные ароматического ряда (хлорамфеникол или левомицитин) применяют при лечении таких заболеваний как тиф, бруцеллез, коклюш. Тетрациклины (производные алициклического ряда) являются также антибиотиками. Производные пиперидина применяют для усиления действия анальгетиков и местных анестетиков. Требования к чистоте этих препаратов также крайне высокие [1,2,7].
При проведении контроля лекарственных средств по показателю подлинность не все препараты подлежат проверке на галогенид ионы. Ряд препаратов, анализируют другими методами. Например, тетрациклина гидрохлорид проверяют биологическим метолом, Однако для большого количества препаратов разработаны методики проверки количественного определения по содержанию в них хлорид ионов.
1.2 Методики качественного и количественного определения соединений седьмой группы периодической системы – галогенов. Методы аргентометрии.
Качественные реакции на галогенид ион во многих препаратах проводят методами аргентометрии. Так они установлены для таких препаратов как пиразидол, клофелин, ферамид, левомицитин, тиамина бромид и тиамина хлорид, этил морфина гидрохлорид и ряд других препаратов [2,3,10].
Аргентометрические методы анализа относятся к методам осаждения, т.е метод основан на реакциях, проходящих с выпадением осадка. Аргентометрию используют для анализа роданидов, хлоридов, бромидов, йодидов щелочноземельных металлов и органических оснований.
Рабочим раствором в аргентометрии определения является раствор нитрата серебра 0,1 молярной концентрации AgNO3 0,1М. или (в методе Фольгарда) раствор роданида аммония NH4CNS 0,1М [4,6].
При проведении анализа протекают реакции, которые должны удовлетворять следующим условиям:
- осадок должен выпадать быстро и быть практически нерастворимым;
- на результаты титрования не должны влиять побочные реакции;
- точка эквивалентности должна легко фиксироваться.
Метод аргентометрии предусматривает применение титрованных растворов нитрата серебра. Сущность аргентометрических методов заключается в выделении определяемого вещества в виде трудно растворимых осадков солей серебра по реакции:
Ag+ + X- → AgX↓ (X = Cl-, Br-, I-, SCN-)
AgCl, AgBr, AgJ, AgCN, AgCNS
Например, при анализе пробы, содержащей анион брома, протекает реакция:
Ag+ + Br- → AgBr↓
При титровании пробы нитратом серебра после того, как все ионы галогенов будут осаждены, лишняя капля 0,1М AgNO3, будет взаимодействовать с индикатором с образованием окрашенных осадков или окрашенных растворов в точке эквивалентности.
В зависимости от реакции среды и от того, каким индикатором фиксируется эквивалентная точка при титровании, аргентометрия делится на ряд методов.
Метод Гей-Люссака – это метод прямого титрования хлоридов и бромидов раствором AgNO3 0,1М без индикатора. Эквивалентная точка наблюдается по прекращению образования осадка и просветлению титруемого раствора. Но этот метод не применяют для определения йодидов, поскольку при титровании происходит образование коллоидных систем, что делает практически не возможным установление конечной точки титрования
Метод Мора. Это также метод прямого титрования растворов, содержащих хлорид- и бромидионы раствором нитрата серебра в присутствии индикатора хромата калия. В результате происходит образование нерастворимых осадков галогенидов серебра.
Cl- + Ag+ = AgCl осадок белого цвета;
Br- + Ag+ = AgBr осадок желтовато-белого цвета.
В конце титрования анионы хромата калия образуют малорастворимый красный осадок хромата серебра.
K2CrO4 + Ag+ = Ag2CrO4 осадок красного цвета.
Осадок хромата серебра образуется только после того, как галогенид ионы оказываются связанными в соединения с серебром. Это объясняется тем, что растворимость хромата серебра Ag2CrO4 значительно выше растворимости галогенидов серебра. Поэтому, в данных реакциях, сначала образуется осадок AgCl или AgBr. После того, как все галогенид ионы будут практически осаждены, начнется взаимодействие между ионами и ионами Ag+ . Как только окраска исследуемого раствора заметно изменится от лимонно-желтой окраски до розовой, титрование следует прекратить, так как достигается точки эквивалентности.
Титрование по методу Мора проводят в нейтральных или слабощелочных растворах при pН от 6,5 до 10. В кислой среде титрование не проводят, так как чувствительность индикатора K2CrO4 понижается за счет того, что при повышении кислотности (росте концентрации водородных ионов) протекает реакция взаимодействия анионов CrO4-2 c водородными ионами. В связи с этим конец титрования, обусловленный образованием красного хромата серебра Ag2CrO4, не может быть четко виден.
В сильно щелочной среде происходит образование гидроокиси серебра по реакции:
Ag+ + OH- = AgOH
2AgOH = AgO +H2O
Гидроокись серебра может выделяться раньше хромата серебра, а это приводит к тому, что результаты титрования будут заметно завышены.
Определение йодидов по методу Мора не проводят, так как в нейтральной среде йодид серебра AgJ адсорбирует на своей поверхности ионы йода. Кроме того осадки AgJ и Ag2CrO4 близки по цвету, что делает невозможным определения точки эквивалентности по изменению окраски.
Определению также мешают барбитураты, уротропин, что связано с образованием соответствующих солей серебра. Этим методом определяют соли NaCl, KCl, NaBr, NH4Cl.
Метод Фаянса - это также метод прямого титрования галогенидов раствором AgNO3 0,1М в слабокислой среде с применением адсорбционных индикаторов, которые показывают изменение цвета не в растворах, а на поверхности выпавшего осадка.
Использование адсорбционных индикаторов основано на следующем. При титровании галогенидов образующиеся соли серебра адсорбирует на поверхности ионы галогена, находящиеся в избытке и заряжается отрицательно. В конце титрования, когда все галогенид ионы оказываются связанными соли серебра, частицы теряют свой заряд и наблюдается процесс коагуляции. При добавлении даже незначительного избытка раствора AgNO3 частицы адсорбируют уже ионы серебра и поэтому заряжаются положительно. Изменение заряженности частиц осадка приводит к тому, что на осадке адсорбируется окрашенный анион индикатора. Окрашивание осадка индикатором указывает на конец реакции.
В качестве адсорбционных индикаторов применяют:
1. Бромфеноловый синий, бромкрезеловый синий – в уксуснокислой среде;
2. Эозинат натрия – в уксуснокислой среде;
3. Флуоресцеин – в нейтральной и слабо щелочной среде.
Хлориды и бромиды принято определять, применяя при титровании индикатор бромфеноловый синий.
Определение содержания галогенид ионов проводят следующим образом. Точную навеску хлорида или бромида растворяют в воде, затем прибавляют 2-3 капли индикатора бромфенолового синего и осторожно, по каплям, разведенную уксусную кислоту до появления зелено-желтого окрашивания. Затем добавляют раствор AgNO3 0,1М до появления синего окрашивания.
С этим индикатором можно проводить титрование растворов, содержащих йодиды. Отличие заключается в том, что в случае йодидов вместо синего окрашивания в точке эквивалентности будет зеленое окрашивание. Кроме бромфенолового синего в качестве индикатора при определении йодидов принято также применять эозинат натрия.
В случае применения индикатора эозината натрия к точной навеске препарата прибавляют разведенную уксусную кислоту, затем 3-5 капель раствора эозината натрия и титруют раствором нитрата серебра AgNO3 0,1М до появления розового окрашивания осадка.
Определению йодидов в растворе методом Фаянса не мешают хлориды, но мешают бромиды. Методом Фаянса с адсорбционными индикаторами определяют соли алкалоидов, соли азотосодержащих оснований - димедрол, новокаин, папаверин, дикаин, пилокарпил, эфедрин.
В связи с тем, что методами прямого титрования (Фаянса, Мора) нельзя проводить определение галогенидов в кислой среде, разработан метод титрования по Фольгарду. Этот метод является методом обратного титрования. Метод Фольгарда применяют для количественного определения хлоридов, бромидов, йодидов в азотнокислой среде. Рабочими растворами в этом методе являются раствор AgNO3 0,1М и раствор NH4CNS 0,1М.В качестве индикатора применяют железоаммониевые квасцы FeNH4(SО4)2.
Анализ проводят следующим образом. К раствору с точной навеской галогенида прибавляют полуторный или двойной избыток титрованного раствора нитрата серебра, затем разведенной азотной кислоты и 10-20 капель индикатора железоаммониевых квасцов. Титруют в этом методе избыток нитрата серебра раствором роданида аммония до появления буровато-оранжевого окрашивания раствора над осадком. Но этот осадок устойчив только при непродолжительном вращательном движении.
В данном методе часть AgNO3 реагирует с ионами галогена, образуя осадок галогенидов серебра. А остальная часть оттитровывается NH4CNS с образованием роданида серебра AgCNS. После связывания ионов серебра лишняя капля NH4CNS будет реагировать с железоаммонийными квасцами с образованием буровато-оранжевого окрашивания раствора Fe(CNS)3, что указывает на достижение точки эквивалентности. Ход определения содержания галогенидов описывается реакциями:
KJ + AgNO3 → AgJ +KNO3
AgNO3 + NH4CNS → AgCNS + NH4NO3
3NH4CNS + FeNH4(SO4)2 → Fe(CNS)3 +2(NH4)SO4
Количество AgNO3, которое пошло на взаимодействие с галогенидом определяют как разность между взятым количеством AgNO3 и оставшимся в избытке [4,6,8].
При количественных определения по методу Фольгарда существует ряд условий. Во-первых, при титровании хлоридов по методу Фольгарда нельзя вблизи точки эквивалентности сильно встряхивать реакционную смесь, так как вследствие меньшей величины произведения растворимости Ag4CNS, чем AgCl, может произойти частичное превращение AgCl в AgCNS, в результате будут получены заниженные результаты. Поэтому в данном случае прибавляют 5-10 мл органического растворителя, которые обволакивают поверхность осадка AgCl.
В случае необходимости определения галогенид ионов в щелочных растворах, следует предварительно провести нейтрализацию избытка щелочных ионов OH- азотной кислотой. Еще одной важной особенностью метода Фольгарда является то, что при наличии в лекарственной смеси нескольких галогенидов методом Фольгарда определяется сумма всех галогенидов.
Важным преимуществом метода Фольгарда перед методом Мора состоит в том, что он применим не только в нейтральной, но и в кислой среде, а наличие свободных кислот способствует получению более точных результатов.
Известен также видоизмененный метод Фольгарда, который предусматривает прямое титрование галогенид ионов раствором AgNO3 0,1М. Этим методом определяется соединения группы витамина В1. Навеску соли галогенида растворяют в воде, подкисляют азотной кислотой, прибавляют 1мл железоаммониевых квасцов и 0,1 мл 0,1М раствора роданида аммония. При этом возникает буровато-оранжевое окрашивание вследствие образования роданида железа:
FeNH4(SO4)2 +3NH4CNS → Fe(CNS)3 + 2(NH4)2SO4
Раствор далее титруют 0,1М раствором AgNO3 до исчезновения окраски. Нитрат серебра реагирует с галогенидом.
AgNO3 + KJ → AgJ +KNO3
После достижения точки эквивалентности избыточная капля раствора нитрата серебра реагирует с роданидом железа, вследствие чего раствор обесцвечивается.
3AgNO3 +Fe(CNS)3 → 3AgCNS + Fe(NO3)3
Для определения йодидов был разработан метод Кольтгофа.
К раствору йодида калия прибавляют 20-30 капель воды, 1 каплю раствора йодата калия KJO3 0,1М, 2 мл свежеприготовленного раствора крахмала и по каплям разведенную серную кислоту до появления синего окрашивания жидкости.
KJO3 +5KJ + 3H2SO4 → 3J2 +3K2SO4 +3H2O
Далее титруют раствором нитрата серебра до исчезновения синего окрашивания. Синее окрашивание присуще комплексу J2 +J + крахмал. В точке эквивалентности из раствора исчезают йодид ионы.
KJ + AgNO3 → AgJ +KNO3
Завершение этой реакции приводит к тому, что синее окрашивание исчезает. Этим методом можно определять йодиды в присутствии хлоридов и бромидов. В этом методе наличие в растворе хлоридов не мешает определению йодидов. В случае присутствуя бромидов, необходимо до прибавления серной кислоты прилить к реакционной смеси 5 мл 10% раствора карбоната аммония (NH4)2CO3. Методом Кольтгофа определяют йодиды в смеси эуфиллина и эфедрина.
Аргентометрическое титрование йодидов можно проводить также с внешним индикатором – нитрозо-крахмальной бумажкой. Анализ проводят по схеме. К раствору йодида прибавляют 20-30 мл воды, 5 мл разведенной серной кислоты и титруют раствором нитрата серебра до тех пор, пока капля титруемого раствора, нанесенная на нитрозо-крахмальную бумажку, не прекратит появления синей окраски. Если в титруемом растворе еще содержится йодид, то индикаторная бумага синеет, вследствие выделения йода:
2NaNO2 +2NaJ +2H2SO4 → J2 + 2NO +2Na2SO4 + 2H2O
Однако этот метод нельзя назвать точным. Для повышения точности при титровании с внешним индикатором, следует предварительно рассчитывать количество титрованного раствора нитрата серебра, которое должно пойти на титрование навески йодида или производить вначале ориентировочное титрование, а затем при повторном титровании уточнять результаты. Достоинством метода является то, что определению йодидов с внешним индикатором не мешают хлориды и бромиды.
Определение содержания галогенид ионов в солях калия и натрия проводят методами аргентометрии. Анализ хлорида кальция проводят фотометрическим, флюорометрическим или весовым методами, а содержание хлора определяют из раствора аргентометрией.
Анализ хлорид иона в соединениях ртути проводят после перевода аниона в раствор методом аргентометрии.
Галогены в органических соединениях связаны непосредственно с углеродом ковалентной связью и определение галоген ионов методом аргентометрии нельзя провести [2,5,6,8]. Для подтверждения галогена в молекуле необходимо перевести галоген в ионное состояние. Это возможно, если произвести минерализацию органического вещества, т.е. разрушить вещество путем сжигания, окисления или сплавления со щелочными металлами.
В процессе минерализации образуются неорганические соединения - соли галогеноводородных кислот или кислоты. После этого определение производят уже методами аргентометрии.
2. Разработка методики определения галогенид ионов при совместном присутствии
2.1. Факторы, определяющие порядок проведения экспериментального определения галогенид ионов.
При количественном определении содержания галогенид ионов аргентометрией был проведен эксперимент по оценке влияния ионов водорода, т.е. кислотности среды на растворимость галогенидов серебра и сравнение растворимости осадков галогенидов серебра. Опыт наглядно демонстрирующий, влияние среды и величины произведения растворимости галогенидов известен [2,6]. В пробирку помещают по 2 капли хлорида, бромида и йодида, подкисляют ее каплей раствора азотной кислоты, затем туда добавляют раствор нитрата серебра. Образовавшийся осадок необходимо отцентрифугировать и промыть водой. К осадку добавить несколько капель раствора комплексной соли [Ag(NH3)2]Cl. В результате этого хлорид серебра переходит в раствор, а в осадке остаются бромид и йодид серебра. Еще раз необходимо отцентрифугировать осадок и центрифугат разделить на две части. Если к одной части центирифугата добавить 2 капли бромида калия, то появится желтый осадок бромида серебра. Если ко второй части центрифугата добавить по каплям 2 н раствор азотной кислоты, то выпадает осадок белого цвета хлорида серебра. Поскольку галогениды серебра характеризуются различной растворимостью, при титровании смеси галогенидов стандартным раствором нитрата серебра сначала осаждается AgJ, затем выпадает в осадок ArBr. После этого начинается образование осадка AgCl, характеризующегося наибольшей растворимостью среди галогенидов серебра.
При разработке методики совместного определения галогенидов необходимо учитывать величины растворимости выпадающих осадков. Ошибки, вызываемые растворимостью осадков, могут заметно искажать результаты анализа.
Из расчетов произведения растворимости и по экспериментально построенным кривым титрования [6] известно, что до полного завершения процесса осаждения AgJ, означающем, что концентрация йодид иона знчительно уменьшилась, а концентрация бромид иона остается прежней, произведение концентраций ионов серебра и брома достигает величины, достаточной для выпадения осадка ArBr.
Так в случае титрования 0,1 н раствора галогенидов раствором нитрата серебра, при добавлении эквивалентного количества нитрата серебра достаточного для осаждения йодида, концентрация иона серебра будет равна 6,2 10-9 г-ион/л. Наличие ионов серебра приводит к образованию в эквивалентной точке уже и бромида серебра, т.к. ПР ArBr = 3,3 10-13 , т.е. меньше произведения концентраций иона серебра и бромид иона [4,6].
Расчеты концентраций по произведениям растворимости показали, что при совместном определении йодид и бромидов, бромид серебра начнет выпадать в осадок, если концентрация йодид иона станет в 4000 раз ниже концентрации бромид иона [6,8].