Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
10
ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ім. В.Н.КАРАЗІНА
БАТАЛОВ АНАТОЛІЙ ІВАНОВИЧ
УДК 543.42.062:623.459.44
ЗАСТОСУВАННЯ ДИПЕРОКСИДИКАРБОНОВИХ КИСЛОТ
ЯК АНАЛІТИЧНИХ РЕАГЕНТІВ НА ОТРУЙНІ РЕЧОВИНИ
ТА ЛІКАРСЬКІ ЗАСОБИ
02.00.02 –аналітична хімія
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата хімічних наук
Харків –
Дисертацією є рукопис
Робота виконана в Національному фармацевтичному університеті Міністерства охорони здоров’я України
|
Науковий керівник: |
кандидат хімічних наук, доцент БЛАЖЕЄВСЬКИЙ Микола Євстахійович, Національний фармацевтичний університет, доцент кафедри фізичної та колоїдної хімії |
|
Офіційні опоненти: |
доктор хімічних наук, професор ЧМИЛЕНКО Федір Олександрович, Дніпропетровський національний університет, завідувач кафедри аналітичної хімії кандидат хімічних наук КУЛІКОВ Артем Юрійович, ДП „Науково-експертний фармакопейний центр” м. Харків, старший науковий співробітник лабораторії фармакопейного аналізу |
|
Провідна установа: |
Український державний хіміко-технологічний університет, кафедра аналітичної хімії, Міністерство освіти і науки України, м. Дніпропетровськ |
Захист відбудеться “ 14 ” квітня 2005 року о 16 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.051.14 Харківського національного університету ім. В.Н. Каразіна за адресою: 61077, м. Харків, пл. Свободи, 4, ауд. 7-80.
З дисертацією можна ознайомитися в Центральній науковій бібліотеці Харківського національного університету ім. В.Н. Каразіна за адресою: 61077, м. Харків, пл. Свободи, 4
Автореферат розісланий “ 11 ” березня 2005 р.
Вчений секретар спеціалізованої
вченої ради В.Г.Панченко
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Висока токсичність та підвищення вимог щодо контролю якості сильнодіючих та отруйних речовин (ОР) у складі різноманітних споживчих форм обумовлюють необхідність опрацювання більш досконалих та водночас простих у виконанні методик їх кількісного визначення. Аналіз ОР має ту особливість, що, зазвичай, їх визначувані кількості є порівняно малими. Тому методи аналітичного визначення, які застосовують в стаціонарних лабораторіях, є непридатними для військових хімічних лабораторій, в яких використовують лише методи мікровизначення, а саме: мікротитрування достатньо розбавленими розчинами титранта або фотоколориметрію. Останнім часом у зв’язку із загостренням соціальних і екологічних проблем та хімічного роззброєння об’єктами досліджень часто виступають такі ОР як азотні і сірчані іприти, а також деякі алкалоїди, які водночас входять до складу ряду відомих лікарських засобів. Проте за останні 20 –років чинні методики технічного аналізу воєнних відомств та фармакопейні методики не переглядалися і не піддавалися критичній оцінці. Разом з тим з метою уніфікації методик аналізу ОР у лабораторії бажано мати один універсальний аналітичний реагент, котрий би дозволяв здійснювати аналіз різноманітних груп отрут на мікрограмовому рівні. До таких саме сполук-реагентів належать дипероксидикарбонові кислоти, які містіть одразу дві реакційноздатні пероксидні групи і уже використовуються в хімічному аналізі третинних алкіламінів. Висока реакційна здатність та можливості застосування дипероксидикарбонових кислот як аналітичних реагентів на ОР дотепер залишалися не реалізованими. Зокрема відсутні дані щодо кінетики реакцій окиснення сильнодіючих речрвин нікотину і атропіну, ОР –сірчаного і азотних іпритів у водному середовищі вищими дипероксидикарбоновими кислотами. Очевидно, що результати таких досліджень дозволять опрацювати принципово нові високоефективні окисно-відновні методики кількісного визначення згаданих речовин в різноманітних аналітичних об’єктах.
Отже, обґрунтування можливості використання як аналітичних реагентів дипероксидикарбонових кислот для розробки та удосконалення методик кількісного визначення сильнодіючих нітрогеновмісних сполук та ОР групи сірчаних і азотних іпритів є вельми актуальною науковою задачою.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалась згідно науково-дослідної тематики кафедри фізичної та колоїдної хімії Національного фармацевтичного університету і є складовою частиною держбюджетних тем “Хімічний синтез, виділення та аналіз нових фармакологічно-активних речовин, встановлення зв’язку “структура –дія”, створення нових лікарських препаратів” (№ 198U007011).
Мета і задачі дослідження. Мета даної роботи полягала в з’ясуванні можливості застосування дипероксидикарбонових кислот як аналітичних реагентів на сильнодіючі речовини нікотин і атропін, а також азотні і сірчаний іприти у складі різноманітних споживчих форм. Для досягнення поставленої мети було необхідно:
- встановити особливості взаємодії дипероксидикарбонових кислот з сильнодіючими речовинами класу алкалоїдів –нікотином і атропіном, а також азотними і сірчаним іпритами та продуктами їх гідролізу у водному середовищі;
- здійснити вибір оптимальних умов перебігу реакцій окиснення сильнодіючих і ОР за атомом нітрогену та сульфуру і розробити нові методики титриметричного, фотометричного, полярографічного та хемілюмінесцентного визначення сильнодіючих і ОР за допомогою дипероксидикарбонових кислот;
- вивчити аналітичні характеристики та можливість практичного застосування розроблених методик в кількісному хімічному аналізі сильнодіючих і ОР у складі різноманітних споживчих форм.
Об’єкт дослідження –дипероксіазелаїнова (ДПАзК) та дипероксіадипінова (ДПАК) кислоти, азотні та сірчаний іприти, сильнодіючі речовини –нікотин та атропін, лікарські препарати „Каріолізин”, „Ембіхін”, „Нікорете”.
Предмет дослідження –реакції дипероксидикарбонових кислот з отруйними речовинами азотними та сірчаним іпритами, їх продуктами гідролізу, а також нікотином і атропіном у водному середовищі; кінетичні закономірності перебігу реакцій; кількісне визначення сірчаного і азотних іпритів, нікотину і атропіну.
Методи дослідження: УФ/ВИД- та ІЧ-спектроскопія, йодометрія, потенціометрія з ЙСЕ, полярографія, хемілюмінесценція, хроматографія, мас спектрометрія.
Наукова новизна одержаних результатів.
1.Вперше встановлені кінетичні закономірності взаємодії дипероксидикарбонових кислот із сильнодіючими речовинами нікотином і атропіном, отруйними речовинами –азотними і сірчаним іпритами та продуктами їх гідролізу у водних розчинах.
. Показано, що дипероксіазелаїнову та дипероксіадипінову кислоти можна використовувати як окисно-відновні реагенти для кількісного визначення отруйних речовин сірчаного і азотних іпритів, сильнодіючих речовин нікотину і атропіну методами йодометрії (N-метил-біс(2-хлоретил)амін, N-етил-біс(2-хлоретил)амін, трис(2-хлоретил)амін, біс(2-хлоретил)сульфід), спектрофотометрії (N-метил-біс(2-хлоретил)амін („Ембіхін”,”Каріолізин”), біс(2-хлоретил)сульфід („Псоріазин”)) після їх гідролізу, а також тіодигліколь, полярографії (нікотин („Нікорете”),
N-метил-біс(2-хлоретил)амін, біс(2-хлоретил)сульфід („Псоріазин”,
тіодигліколь, трис(2-хлоретил)амін („Антипсоріатикум”)) і хемілюмінесценції (N-метил-біс(2-хлоретил)амін („Каріолізин”)).
Практичне значення одержаних результатів. Дані, отримані в результаті проведеного дослідження, розширюють відомості про окисно-відновні властивості дипероксидикарбонових кислот, сприяють їх застосуванню в аналітичній хімії сильнодіючих та отруйних речовин. Розроблено методики титриметричного, спектрофотометричного і полярографічного визначення ОР сірчаного і азотних іпритів та сильнодіючих речовин нікотину і атропіну. Сильну окисну здатність дипероксіазелаїнової кислоти в лужному середовищі використано для вдосконалення методики йодометричного мікровизначення атропіну. Реакція N-окиснення нікотину за посередництвом дипероксіазелаїнової кислоти покладена в основу непрямого полярографічного визначення нікотину в лікарському препараті “Нікорете”.
Особистий внесок здобувача. Аналіз літературних даних, експериментальні роботи, що стосуються дослідження кінетики реакцій дипероксикислот з сильнодіючими та отруйними речовинами нікотином, атропіном, сірчаним і азотними іпритами та продуктами їх гідролізу та вивчення можливості їх застосування в аналітичній практиці виконані дисертантом самостійно згідно з вказівками наукового керівника.
Апробація результатів дисертації. Основні результати роботи викладені на науково-практичній конференції, присвяченій 75-річчю Української фармацевтичної академії ”Досягнення сучасної фармації –в медичну практику (Харків, 1996 р.), ІІІ Міжнародній науково-практичній конференції “Наука і соціальні проблеми суспільства: медицина, фармація, біотехнологія” (Харків, 2003 р.), науково-практичній конференції з міжнародною участю “Створення, виробництво, стандартизація, фармакоекономіка лікарських засобів та біологічно активних добавок” (Тернопіль, 2004 р.), ІІІ Міжнародній науково-практичній конференції “Динаміка наукових досліджень’” (Дніпропетровськ, 2004 р.).
Публікації. За темою дисертації опубліковано 8 наукових праць, у тому числі: 3 статті у фахових наукових журналах та 5 тезів доповідей на наукових конференціях.
Структура дисертації. Загальний обсяг дисертації становить 150 сторінок та складається з вступу, чотирьох розділів, висновків, переліку використаної літератури, що нараховує 127 посилань та додатку.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
У вступі обґрунтовано актуальність теми, поставлено мету та завдання дослідження, показано наукову новизну і практичну цінність роботи.
У першому розділі –літературному огляді, подано дані про синтез, реакції та застосування як аналітичних реагентів в хімічному аналізі вищих
дипероксидикарбонових кислот аліфатичного ряду. Розділ містить також
відомості про особливості будови, а відтак хімічні властивості ди(2-хлоретил)сульфіду та похідних ди(2-хлоретил)аміну, які володіють шкірно-наривною дією; критично розглянуті чинні аналітичні методики контролю якості препаратів на їх основі.
Опис приготування розчинів реактивів, методик експериментальних досліджень та використаного обладнання приведено у другому розділі. Дипероксіадипінову та дипероксіазелаїнову кислоти одержували реакцією ацилювання гідроген пероксиду відповідними дикарбоновими кислотами в середовищі концентрованої сульфатної кислоти за відомими методиками. Необхідні зважування здійснювали на аналітичних терезах АДВ-200; мікротерезах ВЛР-20 та електронних одношалькових мікротерезах АВ 204 (Метлер Лоледо, Швейцарія).
Вміст основної речовини в досліджуваних тіоетерах знаходили титруванням 0,004 М розчином КВrO із індигокарміном. Концентрацію водних розчинів іпритів визначали потенціометрично за допомогою 0,02 М розчину AgNO і хлорид-селективного електроду ОР-711 в парі з хлоросрібним електродом із подвійним сольовим містком (нас. KCl 0,1 М NaNO) ОР-0820 (обоє Раделкіс, Угорщина) після лужного гідролізу в 4% NaHCO при 85-90 С впродовж 35 хв з наступною нейтралізацією реакційної суміші HNO (1:4) до рН 2. Кінетику реакцій окиснення тіодигліколю та третинних етаноламінів дипероксикарбоновими кислотами у водних розчинах досліджували за витратою окисника методом йодометричного титрування 0,01-0,02 М розчином тіосульфата натрію при рН 3-4. Вивчення кінетики гідролізу N-метил-біс(2-хлоретил)аміну гідрохлориду здійснювали за продуктом реакції –хлорид-йонами методом аргентометричного титрування. Обєм титранта вимірювали за допомогою мікробюретки на
мл з точністю 0,01 мл.
Вимірювання рН розчинів здійснювали електрометричним методом на лабораторному йономірі И-130 зі скляним електродом ЭСЛ-43-07 в парі з хлоридосрібним, насиченим хлоридом калію. Полярографічні вимірювання проводили на електронному самореєструючому полярографі ППТ-1 за триелектродною схемою в постійнострумовому режимі. Робочий електрод –ртутний крапаючий, електрод порівняння –каломелевий, насичений хлоридом калію при 20 С, допоміжний –платиновий.
Оптичну густину розчинів вимірювали на спектрофотометрі СПЕКОЛ-10 ( Карл Цейс IЄНА, Німеччина) в кюветах з товщиною поглинаючого шару l = 1 або 5 см.
Аналізували Жувальні гумки Нікоретте по 2 мг виробництва Pharmacia & Upjohn (Швейцарія) № 30 складу: нікотин 2 мг, сорбіт, модифікатори, ін. компоненти в кількості достатній для одержання лікарської форми серії DE067A/ 05/2002.
Інтенсивність хемілюмінесценції вимірювали фотоелектрометричним методом
на хемілюмінометрі з фотоелектронним помножувачем ФЭУ-84-А,
вимірювачем малих струмів ИМТ-0,5 і швидкодіючим (постійна часу 0,1 с) самопишучим-потенціометром. Реакції, що супроводжується хемілюмі-несценцією, проводили у кварцовій кюветі з робочим об’ємом 10 мл. При проведенні дослідів зберігали наступний порядок змішування: до суміші буферного розчину і хемілюмінесцентного індикатора додавали розчин проби гідролізату чи стандартного зразка досліджуваного аміноспирту, а відтак розчини Мангану (ІІ) або дипероксикислоти за допомогою мікродозувача П-1 (останній компонент) і реєстрували кінетичну криву
Iхл –час (хв). Дозувач влаштований у зйомний тримач, який ізолює фотокатод фотоелектронного помножувача від стороннього світла. Всі досліди виконували при температурі +18-20°С. Для виготовлення розчинів використовували двічі дистильовану воду.
У третьому розділі наведені результати обгрунтування можливості застосування пероксикарбонових кислот як аналітичних реагентів на азотовмісні отруйні речовини; вивчення кінетики гідролітичного розщеплення азотного іприту –N-метил-біс(2-хлоретил)аміну та N-окиснен-ня продукту гідролізу азотного іприту N-метил-біс(2-оксіетил)аміну дипероксіазелаїновою кислотою у водному середовищі.
Часткове утворення у водних розчинах азотних іпритів нереакційноздатних стосовно дипероксикислоти циклічних етиленімонієвих йонів не дозволяє безпосередньо здійснювати кількісне визначення їх оксидиметричним методом за реакцією з дипероксикарбоновими кислотами. Встановлено, що гідроліз N-метил-біс(2-хлоретил)аміну в середовищі 1 М розчину гідроксиду калію завершується повністю через 3-4 хв; при взаємодії N-метил-біс(2-оксіетил)аміну з дипероксіазелаїновою кислотою на 2 моль N-метил-біс(2-оксіетил)аміну витрачається 1 моль дипероксі-азелаїнової кислоти, окиснення завершується за 15 хв з утворенням N-оксиду N-метил-біс(2-оксіетил)аміну. Показано, що кількісне окиснення тріс-(2-оксіетил)аміну дипероксіазелаїновою кислотою завершується уже через 10 хв. Ці дані покладено в основу новоопрацьованої методики йодометричного визначення азотних іпритів за допомогою дипероксикарбонових кислот як аналітичних реагентів. Хімізм перебігаючих реакцій може бути репрезентований рівняннями:
R= -CH, -CHCHCl(OH).
Результати кількісного визначення азотних іпритів наведені у табл. 1. Вони свідчать про можливість здійснення кількісного визначення вказаних речовин даним методом із достатньо високою точністю (Sr 0,4%). Запропонований метод вигідно відрізняється від відомих: дозволяє досить просто визначати значно нижчі концентрації (до 10-4 –-5 М) іпритів.
В модифікованому методі кількісне визначення N-метил-біс(2-хлоретил)аміну, N-етил-біс(2-хлоретил)аміну, трис-(2-хлоретил)аміну запропоновано здійснювати за реакцією N-оксидації продуктів їх гідролізу відповідних аміноалкоголів дипероксіазелаїновою кислотою (ДПАзК) у спектрофотометричному варіанті, а саме –за світловбиранням трийодид-йону при 350 нм. Встановлено, що реакція підпорядковується кінетичному рівнянню 2-го порядку: 1-го по дипероксикислоті та по аміну відповідно. Максимальна швидкість окиснення досягається при рН 8,3 –,2, час взаємодії не перевищує 55 хв. Паралельно виконують контрольний дослід на вміст дипероксіазелаїнової кислоти за аналогічних умов. Розчин контрольного досліду фотометрують при 350 нм, використовуючи як розчин порівняння випробуваний розчин. Концентрацію третинного аміноалкоголю у випробуваних розчинах знаходять за градуювальним графіком, побудованим в межах 1·10-6 - 2·10-5 М відповідного аміноалкоголю.
Таблиця 1
Результати визначення деяких хлорозаміщених аліфатичних третинних амінів йодометричним методом за реакцією з дипероксіазелаїновою кислотою (n= 5; Р = 0,95)
|
N n/n |
Азотний іприт |
Уведено, мг |
Знайдено, мг |
Sr |
|
1 |
N-Метил-біс(2-хлоретил)аміну гідрохлорид |
10,02 ,27 ,35 |
,03±0,04 ,30±0,05 ,36±0,05 |
,004 ,003 ,003 |
|
2 |
Тріс(2-хлоретил)аміну гідрохлорид |
10,10 ,03* |
,11±0,03 ,02±0,04 |
,003 ,004 |
*Примітка. Аналіз N-метил-біс(2-хлоретил)аміну гідрохлориду виконували за допомогою дипероксіадипінової кислоти
Результати спектрофотометричного визначення деяких азотних іпритів за реакцією з дипероксидикарбоновими кислотами представлені в табл. 2.
При визначенні (2 –)·10-6 М відносне стандартне відхилення не перевищує 0,06. Методом “уведено –знайдено” доведено правильність одержуваних результатів аналізу.
Показано можливість застосування опрацьованої спектрофотометричної методики для контролю якості протипухлинних лікарських препаратів „Каріолізин” та „Ембіхін”. При визначенні 10 мг N-метил-біс(2-хлоретил)аміну гідрохлориду відносне стандартне відхилення 0,03 (табл. 3. )
Таблиця 2
Результати спектрофотометричного визначення деяких азотних іпритів за реакцією з дипероксидикарбоновими кислотами (n=5; P=0,95)
|
№ п/п |
Азотний іприт |
Уведено, n ·10-6 М |
Знайдено, |
Sr |
|
1 |
N-метил-біс(2-хлоретил)амін |
2,0 ,0 ,0 ,0 |
,9±0,1 ,95±0,3 ,9±0,4 ,0±0,5 |
,06 ,05 ,03 ,02 |
|
2 |
N-етил-біс(2-хлоретил)амін |
5,0 ,0 ,0 |
,9±0,3 ,0±0,4 ,5±0,5 |
0,045 ,03 ,02 |
|
3 |
Тріс-(2-хлоретил)амін* |
2,0 ,0 ,0 ,0 |
,9±0,1 ,9±0,2 ,0±0,3 ,0±0,5 |
,05 ,04 ,03 ,02 |
Примітка. * - як реагент використано дипероксіадипінову кислоту
Таблиця 3
Результати спектрофотометричного визначення N-метил-біс(2-хлоретил)аміну гідрохлориду в готових лікарських формах (n=5; P=0,95)
|
Препарат |
Вміст СHClN, HCl за прописом, мг |
Знайдено СHClN, HCl, мг |
Sr |
|
Каріолізин |
10±1* |
,3±0,4 |
,03 |
|
Ембіхін |
10±1** |
,8±0,4 |
,03 |
Примітки: 1.* 10,2±0,4; 2.** 9,75±0,4 (за ЄФ 4-вид.)
Методом осцилополярографії на фоні 0,01 моль/л розчинів калію хлориду, хлороводневої кислоти та фосфатів калію та РКЕ вивчено полярографічну поведінку N-оксиду N-метил-біс(2-оксіетил)аміну. В інтервалі рН 2,7 –,2 виявлено одну катодну хвилю з Еn від 1,23 до 1,165В відповідно. Анодних хвиль на ділянці відновлення фону не спостерігали. В лужному середовищі хвилі незначно відрізнялися від фону.
При рН 2,65 в інтервалі концентрацій 1·10-5 - 310-4 моль/л залежність дифузійного струму відновлення N-оксиду N-метил-біс(2-оксіетил)аміну має лінійний характер. Розроблено нову методику непрямого полярографічного визначення N-метил-біс(2-хлоретил)аміну в лікарському препараті „Каріолізин” у вигляді відповідного N-оксиду N-метил-біс(2-оксіетил)аміну, одержуваного за послідовними реакціями лужного гідролізу та окиснення дипероксикарбоновою кислотою в попередній стадії аналізу. Відносне стандартне відхиленя при визначенні 10 мг N-метил-біс(2-хлоретил)аміну гідрохлориду в препараті „Каріолізин” не перевищує ±2 % (табл. 4). Запропонована методика рекомендована для застосування в практиці фармацевтичного аналізу.
Таблиця 4
Результати полярографічного визначення N-метил-біс(2-хлоретил)аміну гідрохлориду в препараті Каріолізин (n=5; P=0,95)
|
Вміст СHClN, HCl за прописом, мг |
Знайдено СHClN, HCl, мг |
|
Sr |
|
10±1* |
,6 10,0 ,4 ,3 ,1 |
10,30,3 |
,02 |
Примітка. ** 10,2±0,4 [за ЄФ 4-вид.]
Досліджено кінетику генерації хемілюмінесценції в системі люмінол –дипероксіазелаїнова кислота –Манган (ІІ) N-метил-біс(2-оксіетил)амін (або тріс(2-оксіетил)амін). Оптимальним є порядок змішування, коли до суміші буферного розчину і хемілюмінесцентного індикатора додавали розчин проби гідролізату або стандартного зразка досліджуваного аміноалкоголю, а відтак, розчин Мангану (II) або дипероксикислоти. Незалежно від природи активатора оптимальним для генерації хемілюмінесценції є рН 10,5.
Виникнення хемілюмінесценції в системі люмінол –дипероксикислота –Манган (ІІ) етаноламін обумовлено утворенням каталітично активних комплексів Мангану (ІІІ) з етаноламінами, а відтак генерації в реакції з дипероксидикарбоновою кислотою активних форм оксигену, які відповідальні за утворення емітера хемілюмінесценції. Під дією дипероксикарбонової кислоти відбувається окиснення Мангану (Ш) до чотиривалентного стану, а відтак утворення каталітично активного в хемілюмінесцентному відношенні комплексу Мангану (IV) з гідроген пероксидом. Зроблено припущення, що в умовах виникнення хемілюмінесценції можливе існування декількох видів комплексів в тому числі ди-μ-оксо біядерних Манган (Ш,ІV) [ MnO(L)]+5 комплексів (L-відповідний етаноламін), утворення яких можна представити такими рівняннями:
Mn(II) + O + 4 L + 7 OH–= 2 [ Mn(III) (L-2)]– + HO– + 7 HO
2 [ Mn(III) (L-2)]– + 4 HO = [LMn(III) (OH)Mn(III) L]+4 + 6 OH–
[LMn(III) (OH)Mn(III) L]+4 + 2 OH– = [LMn(III) (O) Mn(III) L]+4 + НО.
Встановлено оптимальні умови хемілюмінесцентного визначення N-метил-біс(2-хлоретил)аміну гідрохлориду та тріс(2-хлоретил)аміну у водних розчинах після їх попереднього гідролізу до відповідних третинних аміноалкоголів за ефектом активування реакції каталітичного окиснення хемілюмінесцентного індикатора люмінолу дипероксіазелаїновою кислотою в присутності солей мангану (ІІ).
Опрацьовано нові методики та показана можливість кількісного визначення N-метил-біс(2-хлоретил)аміну гідрохлориду та тріс(2-хлоретил)аміну основи в лікарських препаратах „Каріолізин” (при визначенні 10 мг N-метил-біс(2-хлоретил)аміну гідрохлориду Sr 0,04) та „Антипсоріатикум” (при визначенні тріс(2-хлоретил)аміну Sr 9 %) методом хемілюмінесценції. Запропоновані методики хемілюмінесцентного визначення вигідно відрізняються від відомих простотою та швидкістю виконання аналізу.
Запропоновано схему процесу виникнення хемілюмінесценції:
Рис. 2. Градуювальний графік для хемілюмінесцентного визначення N-метил-біс(2-хлоретиламіну) за активуванням реакції окиснення люмінолу ДПАзК. с(НL)=1·10-4 М; с(ДПАК)=5·10-4 М; с(Mn(II))=5·10-7 М; рН 10,5 (гліцин). Порядок: (буф.) НL МДЕА ДПАК Mn(II).
Методом йодометричного титрування вивчена кінетика окиснення нікотину дипероксіадипіновою або дипероксіазелаїновою кислотами в залежності від рН середовища та концентрацій компонентів взаємодії у водному розчині. Обернені концентраційні анаморфози кінетичних кривих реакції N-оксидації нікотину мають лінійний характер, що свідчить про загальний 2-й порядок реакції N-оксидації. Найвища швидкість реакції N-оксидації нікотину спостерігається при рН 9,2-9,5. Показано, що реакція підпорядковується загальним закономірностям специфічного кислотно-основного каталізу.Гіперефект світловбирання розчину суміші нікотину та дипероксикислоти свідчить про утворення продукту реакції. Співставлення полярограм продукту взаємодії з такими розчину Pi-N-оксиду нікотину, одержаного зустрічним синтезом, дозволило дійти до висновку, що головним продуктом реакції N-оксидації нікотину є відповідний Pi-N-оксид нікотину. Хімізм процесу N-оксидації нікотину дипероксикарбоновою кислотою може бути представлено схемою:
У розчині з рН 3,0 при концентрації 5·10-4 моль/л значення Е/2 хвилі відновлення Pi-N-оксиду нікотину –,90 В (НКЕ.). Наявність двох хвиль на
полярограмах Pi-N-оксиду нікотину свідчить про відновлення Pi-N-оксиду
нікотину до відповідного аміну. Хвиля Pi-N-оксиду нікотину має дифузійну природу, її висота пропорційна концентрації деполяризатора і відповідає переходу двох електронів. При підвищенні рН та концентрації розчинів деполяризатора Е/2хвиль Pi-N-оксиду зсуваються у бік від’ємних значень потенціалів (ΔЕ/2/ pH –,2 B).
На підставі одержаних результатів розроблено нову методику непрямого полярографічного визначення нікотину у вигляді Pi-N-оксиду, одержуваного за реакцією з дипероксіазелаїновою кислотою в попередній стадії аналізу. Результати аналізу готової лікарської форми жуйки „Нікоретте” на вміст нікотину свідчать про можливість здійснення кількісного визначення нікотину методом полярографії. При вмісті нікотину 2 мг Sr 4 %. Опрацьована методика вигідно відрізняється від відомої виконуваної методом високоефективної рідинної хроматографії, за простотою та швидкістю здійснення аналізу, а тому може бути рекомендована для впровадження в практику фармацевтичного аналізу.
Установлено, що застосування як аналітичного реагента на атропін ДПАзК замість відносно гідролітично нетривкої дипероксіадипінової кислоти в лужному середовищі дозволяє покращити метрологічні показники результатів аналізу. На 1 моль атропіну у реакції витрачається 0,5 моль ДПАзК. Удосконалено запропонований раніше спосіб здійснення аналізу алкалоїдів за допомогою реакції N-оксидації з дипероксидикарбоновою кислотою.
Залежність швидкості окиснення від рН має вигляд кривої з максимумом при рН=9,5, що відповідає показнику константи кислотності атропіну. Такий характер залежності свідчить про йонний характер реакції, яка перебігає за механізмом специфічного кислотно-основного каталізу. Вища швидкість реакції ДПАзК з атропіном у порівнянні з дипероксіадипіновою кислотою обумовлена її більшим значенням середньої величини рКа (рКа+рКа)/2 = 9,1), а відтак вищою мольною часткою реакційно-здатних протолітичних форм дипероксикислоти у розчині. Опрацьовано методики кількісного визначення атропіну у вигляді вільної основи або солі сульфатної кислоти, а також аналізу ряду комерційних лікарських багатокомпонентних сумішей на його основі.
Запропонований спосіб вигідно відрізняється тим, що дозволяє
вибірково визначати міліграмові кількості атропіну в лікарських формах в
присутності решти компонентів із задовільною точністю. Він не супроводжується помітною систематичною помилкою, обумовленою реакцією гідролізу реагента
в умовах аналізу (як у випадку дипероксіадипінової кислоти) і скорочує час
аналізу атропіну в середньому на 10 хв. Метод простий у виконанні і не
вимагає складного апаратурного оснащення. Нижня межа визначуваних концентрацій атропіну у вигляді сульфата 0,05 мг, що майже на порядок нижче, ніж
у відомих титриметричних методах. При визначенні від 2,5 до 10 мг атропіну сульфату
відносне відхилення не перевищує 1%. Натрію хлорид та боратна кислота не заважають аналізу.
У четвертому розділі в аналітичному аспекті вивчені реакції оксидації тіодигліколю дипероксидикарбоновими кислотами у водних розчинах. Встановлено, що на відміну від гідроген пероксиду дипероксикарбонові кислоти реагують з ним швидко, кількісно та стехіометрично. В кислому середовищі тіодигліколь кількісно оксидується за час менший як 1 хв до сульфоксиду, а у лужному –через стадію утворення сульфоксиду впродовж 45 хв –до сульфону. Як результат дослідження запропонований до застосування новий пероксикислотнометричний метод кількісного визначення сірчаного іприту, в основі якого лежить реакція оксидації продукту гідролізу іприту –тіодигліколю дипероксикарбоновою кислотою:
Опрацьовані титриметрична та спектрофотометрична методики визначення іприту за тіодигліколем за залишком непрореагованої дипероксикислоти. Відносна похибка при мікровизначенні міліграмових кількостей сірчаного іприту та тіодигліколю методом йодометричного титрування не перевищує 0,6%. Відносна похибка при визначенні 1-20 мкг іприту методом спектрофотометрії становить 2-5%. Нижні межі визначуваних концентрацій сірчаного іприту титриметричним та спектрофотометричним методами становлять відповідно 10 мкг і 0,2 мкг в 1 мл взятого для аналізу обєму розчину, які є значно нижчі, ніж у відомих методах. Безперечною перевагою розробленого методу пероксикислотометрії є уніфікація методик визначення сірчаного іприту в малому обємі у кількостях від 0,5 мкг до сотих часток грама з вельми прийнятною точністю.
Спектрофотометрична методика використана для кількісного визначення іприту в мазі „Псоріазин” з точністю 4%.
В інтервалі рН 1,7 –,2 вивчено полярографічну поведінку S-оксиду тіодигліколю, одержаного за посередництвом дипероксикарбонової кислоти. Засвідчено, що здійснення кількісного визначення сірчаного іприту методом полярографії принципово можливе після проведення його лужного гідролізу до тіодигліколю, а відтак окиснення аліфатичною дипероксикислотою до S-оксиду тіодигліколю при рН 1,7 або 5. В кислому середовищі при рН 5 в розчинах S-оксиду тіодигліколю зареєстровано дві хвилі
(Е/2= –1,30 В та Е/2= –2,13 В (дифузійна за природою). Дипероксикислота відновлюється при Е/2= –0,07 В. Наведена схема процесу відновлення S-оксиду тіодигліколю в
кислому середовищі у вигляді онієвої сполуки. В лужному середовищі при
рН 9,2 S-оксид тіодигліколю утворює хвилю відновлення з Е/2= –1,33 В кінетичного характеру. Продемонстрована можливість здійснення виявлення продуктів
окиснення тіодигліколю у водних розчинах методом полярографії
на РКЕ. Оптимізовано умови здійснення контролю процесу окиснення тіодигліколю дипероксикарбоновою кислотою за продуктами S-окиснення.
Запропонована методика полярографічного визначення іприту в мазі „Псоріазин” із застосуванням як реагента дипероксіадипінової кислоти з відносною помилкою ±7,3 %. Опрацьований метод рекомендований для контролю якості лікарського препарату “Псоріазин”. сн 1·10-5 М.
Таблиця 5
Результати кількісного визначення сірчаного іприту в мазі “Псоріазин” методом полярографії за S-оксидом тіодигліколю (n=5; P=0,95)
|
Вміст CHClS в мазі “Псоріазин”, ω, % |
Знайдено CHClS, мас. частки, % |
Метрологічні характеристики |
|
0,0050* |
,0048 ,0048 ,0049 ,0051 ,0055 |
=0,0050 % S = 2,9·10-4 % Sx = 1,3·10-4 % =3,7·10-4% = 7,3 % (Sr=0,06) = 0 %. |
Примітка. Вміст CHClS в препараті встановлено фармакопейним методом [ФС 42-1987-83].
На фоні тетраалкіламонію вперше вивчено полярографічну поведінку сульфонового похідного тіодигліколю (Е/2= – 2,18 В), який одержано за реакцією окиснення тіодиглколю дипероксіадипіновою кислотою у водному середовищі при рН=10. Показано можливість здійснення кількісного визначення тіодигліколю –продукту гідролізу сірчаного іприту –за його сульфоновим похідним методом полярографії в інтервалі концентрацій сульфону від 5·10-5 до 5·10-4 М.
ВИСНОВКИ
У дисертаційній роботі розв’язана поставлена задача обґрунтування можливості застосування дипероксидикарбонових кислот як аналітичних реагентів на сильнодіючі речовини –нікотин і атропін та азотні і сірчаний іприти групи ОР, а також лікарські засоби на їх основі. Основні наукові і практичні результати роботи такі:
1. Взаємодія азотних та сірчаних іпритів у водних розчинах з дипероксидикарбоновими кислотами відбувається не кількісно, що є наслідком утворення в умовах реакції циклічних етиленімонієвих або етиленсульфонієвих йонів. Електрофільне окиснення третинного амінного нітрогену та сульфідного сульфуру дипероксикарбоновими кислотами відбувається за механізмом нуклеофільного заміщення за -пероксидним атомом оксигену та неодмінно призводить до утворення N-оксидів та
S-оксидів і сульфонових похідних відповідно. Аміни, які одночасно вміщують в молекулі піридиновий і третинний амінний або аліциклічний нітроген, в першу чергу окиснюються за амінним або аліциклічним нітрогеном з утворенням відповідних N-оксидів.
2. Гідроліз N-метил-біс(2-хлоретил)аміну в середовищі 1 М розчину гідроксиду калію завершується повністю через 3-4 хв.
3. Вивчено кінетику та стехіометрію реакції окиснення N-метил-(біс-2-оксіетил)аміну диперокидикарбоновими кислотами у водному середовищі. На 1 моль дипероксикислоти кислоти витрачається 2 моль N-метил-(біс-2-оксіетил)аміну, а реакція завершується за 10 –хв. Запропоновано новий оксидиметричний метод та розроблена методика кількісного визначення азотних іпритів у вигляді їх продуктів гідролізу, яка відрізняється задовільними точністю та чутливістю (Sr 0,5%). Розроблено спектрофотометричні методики кількісного визначення азотних іпритів за реакцією окиснення їх продуктів гідролізу дипероксіадипіновою та дипероксіазелаїновою кислотами. При визначенні (2–)·10-6 М Sr 0,06. Показано можливість застосування спектрофотометричної методики для контролю якості протипухлинних лікарських препаратів „Каріолізин” та „Ембіхін”.
4. Розроблено методику кількісного визначення N-метил-біс(2-хлоретил)аміну в протипухлинному препараті „Каріолізин” у вигляді N-оксиду N-метил-біс(2-оксіетил)аміну. При визначенні 10 мг N-метил-біс(2-хлоретил)аміну гідрохлориду Sr 2 %.
5. Кінетика окиснення нікотину дипероксикарбоновими кислотами у водному середовищі підпорядковується загальним закономірностям специфічного кислотно-основного каталізу. Розроблено методику полярографічного визначення нікотину за відповідним Рі-N-оксидом нікотину в лікарському препараті „Нікорете” 2 мг з Sr 4%.
. Запропоновано як оксидиметричний реагент на атропін ДПАзК. Удосконалено запропонований раніше спосіб здійснення аналізу алкалоїдів за допомогою реакції N-оксидації з дипероксидикарбоновою кислотою. Опрацьовано методики кількісного визначення атропіну у складі лікарських сумішей із задовільною точністю.
7. Дипероксидикарбонові кислоти з тіодигліколем в кислому середовищі реагують кількісно з утворенням відповідного S-оксиду. Запропонований до застосування пероксикислотнометричний метод кількісного визначення сірчаного іприту, в основі якого лежить реакція оксидації продукту гідролізу іприту –тіодигліколю дипероксикарбоновою кислотою. Розроблені титриметрична (Sr 0,6%, сн 10 мкг/мл) і спектрофотометрична (для 1 –мкг іприту Sr = 1,6 –%, сн 0,2 мкг/ мл) методики йодометричного визначення іприту у вигляді тіодигліколю за залишком непрореагованої дипероксикислоти. Показана можливість кількісного визначення іприту в мазі „Псоріазин” з 4%.
8. Запропонована методика полярографічного визначення іприту в лікарському препараті „Псоріазин” у вигляді S-оксиду тіодигліколю після гідролізу та окиснення його дипероксіадипіновою кислотою з = ±7,3 %.
9. Розроблено методики та показана можливість кількісного визначення N-метил-біс(2-хлоретил)аміну та тріс(2-хлоретил)аміну в лікарських препаратах „Каріолізин” та „Антипсоріатикум” за ефектом активування продуктами їх гідролізу реакції каталітичного окиснення люмінолу дипероксіазелаїновою кислотою в присутності солей Мангану (ІІ) методом хемілюмінесценції з Sr 9 %.
РОБОТИ, ОПУБЛІКОВАНІ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
Особистий внесок здобувача полягає у приготуванні реактивів, вивченні оптимальних умов та проведення експерименту з визначення азотних іпритів за реакціями оксидування динадкислотами, обговорення отриманих результатів з науковим керівником М.Є.Блажеєвським, написання та оформлення статті.
Особистий внесок здобувача полягає у приготуванні реактивів, вивченні оптимальних умов та проведення експерименту з визначення алкалоїдів за реакціями оксидування динадкислотами, обговорення отриманих результатів з науковим керівником М.Є.Блажеєвським, написання та оформлення статті.
Особистий внесок здобувача полягає у приготуванні реактивів, вивченні оптимальних умов та проведення експерименту з визначення сірчаного іприту за реакціями оксидування динадкислотами, обговорення отриманих результатів з науковим керівником М.Є.Блажеєвським, написання та оформлення статті.
АНОТАЦІЯ
Баталов А.І. Застосування дипероксидикарбонових кислот як аналітичних реагентів на отруйні речовини та лікарські засоби. –Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.02 –аналітична хімія. –Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна, Харків, 2004.
Дисертацію присвячено з’ясуванню можливості застосування дипероксидикарбонових кислот як аналітичних реагентів на сильнодіючі речовини нікотин і атропін, а також отруйні речовини азотні і сірчані іприти у складі різноманітних споживчих форм. У роботі викладені результати дослідження кінетичних закономірностей та стехіометрії перебігу реакцій дипероксіазелаїнової (ДПАзК) та дипероксіадипінової кислот з нікотином, атропіном, N-метил-біс(2-хлоретил)аміном, N-етил-біс(2-хлоретил)аміном та трис(2-хлоретил)аміном, N-метил-біс(2-оксіетил)аміном, N-етил-біс(2-оксіетил)аміном та трис(2-оксіетил)аміном, біс(2-хлоретил)сульфідом та тіодигліколем у водному середовищі, а також каталітичного окиснення хемілюмінесцентного індикатора люмінолу дипероксіазелаїновою кислотою в присутності солей Мангану (ІІ) та продуктів гідролізу азотних іпритів –N-метил-біс(2-оксіетил)аміну або трис(2-оксіетил)аміну; встановлено хімізм та запропоновані схеми реакцій. Знайдені оптимальні умови проведення лужного гідролізу сірчаного та азотних іпритів, а відтак кількісного окиснення відповідних їм оксизаміщених похідних, а також нікотину та атропіну дипероксидикарбоновими кислотами до відповідних S- та N-оксидів. Розроблені методики та показана можливість застосування реакцій пероксикислотного окиснення для йодометричного (N-метил-біс(2-хлоретил)амін, трис(2-оксіетил)амін, біс(2-хлоретил)сульфід, атропін у лікарській формі (з ДПАзК)), спектрофотометричного (N-етил-біс(2-хлоретил)амін, N-метил-біс(2-хлоретил)амін у протипухлинних
препаратах „Каріолізин” та „Ембіхін”, трис(2-оксіетил)амін, біс(2-хлоретил)сульфід у складі мазі „Псоріазин”), полярографічного (N-метил-біс(2-хлоретил)амін
у препараті „Каріолізин”, нікотин у жуйці „Нікоретте”, біс(2-хлоретил)сульфід
у мазі „Псоріазин”) та хемілюмінесцентного (N-метил-біс(2-хлоретил)амін у
лікарському препараті „Каріолізин”, трис(2-оксіетил)амін у мазі „Антипсоріатикум” з ДПАзК) визначення аналітів.
Ключові слова: дипероксидикарбонові кислоти, дипероксіазелаїнова кислота, S-,N-окиснення, визначення, сильнодіючі та отруйні речовини, азотні та сірчані іприти.
АННОТАЦИЯ
Баталов А.И. Применение дипероксидикарбоновых кислот в качестве аналитических реагентов на отравляющие вещества и лекарственные средства. –Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук по специальности 02.00.02. –аналитическая химия. –Харьковский национальный университет имени В.Н. Каразина, Харьков, 2004.
Диссертация посвящена выяснению возможностей применения дипероксидикарбоновых кислот в качестве аналитических реагентов на сильнодействующие вещества никотин и атропин, а также отравляющие вещества группы азотистых и серного ипритов в составе различных потребительских форм.
В работе изложены результаты исследования кинетических закономерностей и стехиометрии реакций дипероксиазелаиновой и дипероксиадипиновой кислот с никотином, атропином, продуктами гидролиза азотистых и серного ипритов соответствующих амино- и тиоалкоголей N-метил-бис(2-оксиэтил)амином, N-этил-бис(2-оксиэтил)амином, трис(2-оксиэтил)амином и тиодигликолем (бис(2-оксиэтил)сульфидом) в водной среде, а также каталитического окисления хемилюминесцентного индикатора люминола дипероксиазелаиновой кислотой в присутствии солей марганца (ІІ) и продуктов гидролиза азотистых ипритов –N-метил-бис(2-оксиэтил)амина или трис(2-оксиэтил)амина; Установлен химизм и предложены схемы реакций. Взаимодействие азотистых и серного ипритов в водных растворах с дипероксидикарбоновыми кислотами происходит не количественно, что является следствием образования в условиях реакции окисления нереакционноспособных циклических этилениммониевых или этиленсульфониевых ионов –промежуточных продуктов гидролитического превращения ипритов. Методом потенциометрического аргентометрического титрования с использованием хлоридселективного электрода, йодометрии и полярографического анализа установлены оптимальные условия проведения щелочного гидролиза азотистых и серного ипритов, а также количественного окисления соответствующих им оксизамещенных производных продуктов гидролиза, а также никотина и атропина оснований дипероксидикар-боновыми кислотами до соответствующих N-и S-оксидов.
Электрофильное окисление третичного аминного азота и сульфидой
серы дипероксидикарбоновыми кислотами происходит по механизму
нуклеофильного замещения -пероксидного атома кислорода. Показано, что
кинетика реакций пероксикислотного окисления N-метил-бис(2-хлорэтил)амина, атропина и никотина дипероксиазелаиновой кислотой подчиняется закономерностям механизма кислотно-основного катализа.
Амины, которые одновременно содержат в молекуле пиридиновый и третичный аминный или алициклический азот, в первую очередь, окисляются по аминному или алициклическому азоту с образованием соответствующих N-оксидов.
Методами полярографии, хромато-масспектроскопии, кинетики и препаративной химии осуществлена идентификация образующихся продуктов пероксикислотного окисления.
Как результат исследований разработаны методики и показана возможность применения реакций пероксикислотного окисления для йодометрического (N-метил-бис(2-хлорэтил)амин, трис(2-хлорэтил)амин, бис(2-хлорэтил)сульфид, атропин в лекарственной форме (с ДПАзК)), спектрофотометрического (N-этил-бис(2-хлорэтил)амин, N-метил-бис(2-хлорэтил)амин в противоопухолевых препаратах „Кариолизин” и „Эмбихин”, трис(2-оксиетил)амин, бис(2-хлоретил)сульфид в составе мази „Псориазин”), полярографического (N-метил-бис(2-хлорэтил)амин в препарате „Кариолизин”, никотин в жевательной резинке „Никорэттэ”, бис(2-хлорэтил)сульфид в мази „Псориазин”) и хемилюминесцентного (N-метил-бис(2-хлорэтил)амин в лекарственном препарате „Кариолизин”, трис(2-оксиэтил)амин в мази „Антипсориатикум” с ДПАзК) определения аналитов.
Ключевые слова: дипероксидикарбоновые кислоты, дипероксиазелаиновая кислота, S-,N-окисление, определение, сильнодействующие и отравляющие вещества, азотистые и серный иприты.
SUMMARY
Batalov A.I. Using of diperoxydicarboxylic acids as analytical reagents оn toxic substance and drug. –Manuscript.
The thesis for the Ch.D. in Chemical Sciences in Speciality 02.00.02 –Analytical Chemistry. –The V.N.Karazin Kharkov National University. Kharkov, 2004.
The thesis is devoted to improving possibilities of use of diperoxydicarboxylic acids as analytical reagents оn toxic substances nicotine and atropine and substances nitrogen and sulfur iprit in the different compositions also. The investigation results of particularities of reactions of diperoxyazelaic and diperoxyadipinic acids with nicotine, atropine and substances nitrogen (N-мetyl-bis(2-clorethyl)аmine, N-ethyl-bis(2-clorethyl)аmine and Tris(2-clorethyl)аmine ), and sulfure (bis(2-clorethyl)sulfure) mustard, N-мetyl-bis(2-hidroxyethyl)аmine, N-ethyl-bis(2-hidroxyethyl)аmine and Tris(2-hidroxyethyl)аmine and bis(2-hydroxyethyl)sulfure in water solution, and catalytic oxidation of chemiluminescence indicator luminol with diperoxyazelaic acid in the presenct of salts manganese (II) and N-мetyl-bis(2-hidroxyethyl)аmine or
tris(2-hidroxyethyl)аmine also have been presented in the thesis. Optimal conditions of
reactions have been found, chimism has been determinated and analytical methods of determination of N-мetyl-bis(2-clorethyl)аmine, N-ethyl-bis(2-clorethyl)аmine in anti-tumor preparations „Каrolizin” and „Embichin”, tris(2-clorethyl)аmine, bis(2-clorethyl)sulfure in ointment „Psoriazin” and preparation „Каrolizin” after of their of alkaline hydrolysis have been elaborated. Analytical characteristics of different objects have been studied.
Keyword: diperoxydicarbonic acids, diperoxyazelaic acid, toxic substances, nitrogen and sulfur iprit, S-,N-oxidation, determination.