Анализ неорганических лекарственных веществ по наличию катионов и анионов и органических лекарственных веществ по функциональным группам

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ЛАБОРАТОРНОМУ ЗАНЯТИЮ ПО ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОЙ ХИМИИ

ДЛЯ СТУДЕНТОВ III КУРСА ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОГО ФАКУЛЬТЕТА

(10 часов)

 

 

Архангельск 2005

Авторы: канд. фарм. наук

доц. курса фармации

кафедры фармакологии Струсовская О.Г.

 

Рецензенты:

доктор мед. наук

проф. кафедры фармакологии Буюклинская О.В.

 

канд. биол. наук

доц. кафедры биомедицинской химии Айвазова Е.А.

 

УТВЕРЖДЕНО

на заседании ЦКМС СГМУ

«____»_____________2005 г.

Председатель ЦКМС,

профессор Вязьмин А.М.

 

 

Методические указания ставят своей целью более глубокое усвоение студентами общих методов анализа органических лекарственных веществ по функциональным группам, приобретение умений и навыков будущего специалиста.

 

 

Лабораторная работа № 1

Тема: Общие реакции на подлинность. Анализ неорганических лекарственных препаратов.

 

Цель работы: Освоить способы выполнения общих реакций установления подлинности неорганических лекарственных препаратов.

 

Для выполнения практической части работы задания студент должен знать:

 

- Содержание общей статьи «Химические методы анализа. Общие реакции на подлинность» (ГФ XI, вып. I, стр. 159-165).

- механизмы химических реакций, используемые в фармацевтическом анализе для установления подлинности неорганических лекарственных препаратов;

- способы расчета массы препарата, необходимой для определения ионов, входящих в состав молекулы исследуемого лекарственного вещества.

 

В процессе выполнения задания студент должен уметь:

- брать навеску на аптечных и аналитических весах;

- работать с пипетками и бюретками;

- проводить определение подлинности неорганических лекарственных препаратов;

- рассчитывать массу препарата, необходимую для определения иона, входящего в состав вещества.

- делать заключение о подлинности лекарственных веществ на основе проведенных химических реакций.

 

 

Литература

1. Государственная фармакопея СССР.- XI изд.- М,: Медицина, 1987.-Вып.1.-с. 159-165.

Методические указания «Анализ неорганических лекарственных веществ по наличию катионов и анионов и органических лекарственных веществ по функциональным группам».

 

Задания для самостоятельной работы студентов

Задание 1. Провести реакции подлинности на определяемые катионы и анионы, входящие в состав молекул неорганических лекарственных веществ.

Вопросы для самоподготовки

1. С помощью каких химических реакций можно отличить галогенид-ионы друг от друга?

2. Растворы нитратов и нитритов дают одинаковый аналитический эффект с раствором дифениламина. С помощью какого реактива можно различить эти анионы?

3. Как отличить карбонат и гидрокарбонат-ионы?

4. По какой формуле можно рассчитать массу вещества, необходимую для проведения реакции на обнаружение определенного катиона или аниона?

5. С помощью каких реакций идентифицируют катионы натрия, калия, кальция, аммония, магния, цинка, висмута, железа (II), железа (III)?

6. Напишите механизмы реакций идентификации анионов: карбонат – и гидрокарбонат-ионов; нитрат- и нитрит-ионов; фосфат-, сульфат-, сульфит-, хлорид-, бромид- и иодид-ионов.

Информационный блок

Анализ неорганических веществ основан на взаимодействии отдельных ионов. Определенный катион с одним и тем же анионом дают одина­ковый продукт реакции независимо от того, в составе какого соединения они были до реакции. Это свойство позво­ляетустановить подлинность катио­нов или анионов в различных неорганических лекарственных веществах похарактерным для них реакциям.

Количество вещества, необходимое для определения иона рассчитывают по формуле:

 

 

Mr – молярная масса лекарственного вещества;

F – минимальное содержание определяемого иона, г;

Ar – атомная масса определяемого иона.

 

Например, для обнаружения иона натрия следует взять на анализ 1 мл раствора соли, содержащей 0,01-0,03 г иона натрия, подкислить разведенной уксусной кислотой, прибавить 0,5 мл раствора цинк-уранил-ацетата.

 

1. Рассчитываем содержание соли натрия, например, натрия хлорида в граммах:

 

2. Т.к. 0,025 г катиона натрия должно содержаться в 1 мл раствора, 0,25 г натрия хлорида растворяем в 10 мл воды очищенной.

3. К 1 мл полученного раствора, прибавляем 2-3 капли раствора кислоты уксусной разведенной и 0,5 мл раствора цинк-уранил-ацетата. Образуется желтый кристаллический осадок.

 

1. Определение иона натрия

а) Отмеривают 1 мл 10%-ного раствора нат­рия сульфата, подкисляют разведенной уксусной кислотой, если необходимо, фильтруют, затем прибавляют 0,5 мл раствора цинк­-уранил-ацетата; образуется желтый кристаллический осадок:

 

NaCl + Zn[(UO₂)₃(CH₃COO)₈] + CH₃COOH+9H₂O→ NaZn[(UO₂)₃(CH₃COO)₉]∙9H₂O↓+HCl

 

б) Соль натрия, внесенная в бесцветное пламя, окрашивает его в желтый цвет.

 

2. Определение иона калия

а) К 1 мл 10%-ного раствора калия иодида прибавляют 1 мл раствора винной кислоты, 1 мл раствора аце­тата натрия, 0,5 мл спирта этилового 95% и встряхивают. Постепенно выпадает белый кристаллический осадок:

 

 

Осадок растворяется в разведенных минеральных кислотах и растворах едких щелочей.

 

б) К 1 мл 10%-ного раствора калия иодида при­бавляют 0,5 мл разведенной уксусной кислоты, 0,5 мл раствора кобальтинитрита натрия; образуется желтый кристаллический осадок:

 

Na₃[Co(NO₂)₆] + 2KCl → K₂Na[Co(NO₂)₆]↓ + 2NaCl

 

в) Соль калия, внесенная в бесцветное пламя горелки окрашивает его в фиолетовый цвет.

 

3. Определение иона серебра

а) К 1 мл 2%-ного раствора серебра нитра­та прибавляют 2-3 капли разведенной хлористоводородной кислоты или раствора хлорида натрия; образуется белый творожистый оса­док, нерастворимый в азотной кислоте, растворимый в растворе аммиака:

 

AgNO₃ + NaCl → NaNO₃ + AgCl↓

AgCl + 2NH₄OH → [Ag(NH₃)₂]Cl + 2H₂O

 

б) К 1 мл 2%-ного раствора серебра нитрата прибавляют раствор аммиака до растворения образующегося вначале осадка, затем 2-3 капли раствора фор­мальдегида и нагревают. На стенках пробирки образуется блестящий налет металлического серебра:

 

2AgNO₃ + 2NH₄OH → Ag₂O↓ + 2NH₄NO₃ + H₂O

CH₂O + Ag₂O → 2Ag↓ + HCOOH

4. Определение иона магния

К 1 мл 5% раствора магния сульфата прибавляют 1 мл раствора хлорида аммония, 0,5 мл раствора гидрофосфата натрия и 1 мл раствора аммиака. Образуется белый кристаллический осадок, растворимый в уксусной кислоте:

MgSO₄ + Na₂HPO₄ + NH₄OH MgNH₄PO₄↓ + Na₂SO₄ + H₂O

5. Определение иона кальция

а) К 1 мл 5% раствора кальция хлорида добавляют 1 мл раствора оксалата аммония. Образуется белый осадок:

 

CaCl₂ + (NH₄)₂C₂O₄ → CaC₂O₄↓ + 2NH₄Cl

 

Осадок нерастворим в разведенной уксусной кислоте и растворе аммиака, но растворим в разведенных минеральных кислотах.

 

б) Соль кальция, смоченная хлористоводородной кисло­той и внесенная в бесцветное пламя, окрашивает его в кирпич­но-красный цвет.

 

6. Определение иона цинка

а) К 2 мл нейтрального 5%-ного раствора цинка сульфата прибавляют 0,5мл раствора сульфида натрия. Образуется белый осадок:

 

ZnSO₄ + Na₂S → ZnS ↓ + Na₂SO₄

 

Осадок нерастворим в разведенной уксусной кислоте, но легко растворим в разведенной хлористоводородной кислоте.

 

б) К 2 мл 5%-ного раствора цинка сульфата прибавляют 0,5 мл раствора гексацианоферрата (II) калия (фер­роцианида калия); образуется белый студенистый осадок:

 

ZnSO₄ + K₄[Fe(CN)₆] → ZnK₂[Fe(CN)₆] ↓ + K₂SO₄

 

Осадок нерастворим в разведенной хлористоводородной кислоте.

 

7. Определение иона аммония

1 мл 1 %-ного раствора аммо­ния хлорида нагревают с 0,5 мл раствора гидроксида натрия. Выделяется аммиак, обнаруживаемый по запаху и по посинению влажной красной лакмусовой бумаги:

 

NH₄Cl + NaOH → NH₃ ↑ + H₂O

 

8. Определение иона висмута

а) Массу висмута нитрата основного (около 0,1 г) взбалтывают с 3 мл разведенной хлористоводородной кислоты и фильтруют. К фильтрату прибавляют 1 мл раствора сульфида натрия. Появляется коричнево-черный осадок:

 

2Bi(NO₃)₃ +3Na₂S → Bi₂S₃↓ + 6NaNO₃

 

Осадок растворим в равном объеме концентрированной азотной кислоты.

 

б) Массу висмута нитрата основного (око­ло 0,1 г) взбалтывают с 5 мл разведенной серной кислоты и фильтруют. К фильтрату прибавляют 2 капли раствора иодида калия, выпадает черный осадок, растворимый в избытке реактива с образованием раствора желтовато-оранжевого цвета:

 

Bi(NO₃)_{3 +} 3KI → BiI₃ ↓ + 3KNO₃

BiI₃ + KI → KBiI₄

 

9. Определение иона железа (II)

К 2 мл свежеприготовленного 5%-но­гораствора железа (II) сульфата прибавляют раствор сульфида аммония. Образуется черный осадок:

 

FeSO₄ + Na₂S → FeS ↓ + Na₂SO₄

 

Осадок растворим в разведенных минеральных кислотах.

 

10. Определение иона железа (III)

а) К 1 мл 3% раствора железа (III) хлорида прибавляют 5 мл воды, 0,5 мл разведенной хлористоводородной кислоты и 1-2 капли раствора гексацианоферрата (II) калия. Образуется синий осадок:

 

FeCl₃ + K₄[Fe(CN)₆] → KFe[Fe(CN)₆] ↓ + 3KCl

 

б) К 1 мл 3% раствора железа (III) хлорида прибавляют 5 мл воды, 0,5 мл разведенной хлористоводородной кислоты и 1-2 капли раствора тиоцианата аммония. Появляется красное окрашивание:

 

FeCl₃ + 3NH₄NCS → Fe(NCS)₃ + 3NH₄Cl

 

в) К 1 мл 3% раствора железа (III) хлорида прибавляют 5 мл воды и 2-3 капли раствора сульфида аммония. Образуется черный осадок:

 

2FeCl₃ + 3(NH₄)₂S → Fe₂S₃ ↓ + 6NH₄Cl

Осадок растворим в разведенных минеральных кислотах.

11. Определение карбонат- (гидрокарбонат)-иона

а) К 0,2 г натрия карбоната (гидрокарбоната) или к 2 мл 10% раствора натрия карбоната (гидрокарбоната) прибавляют 0,5 мл кислоты хлористоводородной разведенной. Выделяются пузырьки диоксида углерода. При пропускании их через известковую воду образуется белый осадок кальция карбоната:

 

Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + H₂O + CO₂↑

Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O

 

б) К 2 мл 10%-ного раствора натрия карбоната прибавляют 54 капли насыщенного раствора сульфата магния, образуется белый осадок (гидрокарбонат образует осадок только при кипячении смеси):

 

4Na₂CO₃ + 4MgSO₄ + 4H₂O → 3MgCO₃∙ Mg (OH)₂∙3H₂O↓ + 4Na₂SO₄+ CO₂↑

 

в) Раствор натрия карбоната 10%-ный при прибавлении 1 капли раствора фенолфталеина окрашивается в красный цвет (отличие от гидрокарбоната).

 

12. Определение нитрат-иона

а) К 0,01 г натрия нитрата прибавляют несколько капельраствора дифениламина. Появляетсясинее окрашивание:

 

б) Натрия нитрат (около 0,005 г) не обес­цвечивает раствор перманганата калия, подкисленный серной кислотой (отличие от нитритов).

 

в) К 0,005г натрия нитрата прибавляют по2-3 капли водыи концентрированной серной кислоты, кусо­чек металлической меди и нагревают. Выделяются бурые пары диоксида азота:

 

Cu + 2NaNO₃ + 2H₂SO₄ → CuSO₄ + 2NO₂↑ + 2H₂O + Na₂SO₄

 

13. Определение нитрит-иона

а) К 0,002 г натрия нитрита прибавляют несколько капельраствора дифениламина. Появляетсясинее окрашивание:

 

 

б) К 1 мл 10%-ного раствора натрия нитрита прибавляют 1 мл разведенной серной кислоты. Выделяются желто-бурые пары (отличие от нитратов):

 

2NaNO₂ + H₂SO₄ → NO↑ + NO₂↑ + Na₂SO₄ + H₂O

 

в) Несколько кристаллов антипирина раство­ряют в фарфоровой чашке в 2 капляхразведенной хлористоводородной кис­лоты, прибавляют 1 каплю 10%-ного раствора натрия нитрита. Появляется зеленое окрашивание (отличие от нитратов):

+ H2O

14. Определение фосфат-иона

а) К 2 мл нейтрального 5%-ного раствора натрия фосфата двузамещенного прибавляют несколько капель раствора нитрата серебра. Образуется желтый осадок, растворимый в разведенной азотной кислоте и растворе аммиака.

 

3AgNO₃ + Na₂HPO₄ → Ag₃PO₄↓ + 2NaNO₃ + HNO₃

 

б) К 2 мл 5%-ного раствора натрия фосфата двузамещенного в разведенной азотной кислоте прибавляют 2 мл раствора молибдата аммония и нагревают. Образуется жел­тый кристаллический осадок, растворимый в растворе аммиака.

 

H₃PO₄ + 21 HNO₃ + 12(NH₄)₂MoO₄ → (NH₄)₃PO₄∙12MoO₃↓ + 21NH₄NO₃ + 12H₂O

 

15. Определение хлорид-иона

К 2 мл 0,5% раствора натрия хлорида прибавляют 0,5 мл разведенной азотной кислоты и 0,5 мл раствора нитрата серебра. Образуется белый творожистый осадок, растворимый в растворе аммиака. При испытании подлинности гидрохлоридов органических оснований растворимость образовавшегося осадка хлорида серебра устанавливают после отфильтровывания и промывания его водой.

 

AgNO₃ + NaCl → NaNO₃ + AgCl↓

AgCl + 2NH₄OH → [Ag(NH₃)₂]Cl + 2H₂O

 

16. Определение бромид-иона

а) К 1 мл 1% -ного раствора калия бромида прибавляют 1 мл разведенной хлористоводородной кислоты, 0,5 мл раствора хлорамина, 1 мл хлороформа и взбалтывают. Хлороформный слой окрашивается в желто-бурый цвет:

 

 

б) К 1 мл 1%-ного раствора калия бромида, подкисленного азотной кислотой, прибавляют несколько капель раствора нитрата серебра. Образуется желтоватый осадок, мало растворимый в растворе аммиака:

 

AgNO₃ + NaBr → NaNO₃ + AgBr↓

AgBr + 2NH₄OH → [Ag(NH₃)₂]Br + 2H₂O

 

17. Определение йодид-иона

а) К 2 мл 1%-ного раствора калия йодида прибавляют 0,2 мл разведенной серной кислоты, 0,2 мл раствора нитрита натрия или раствора хлорида железа (III) и 2 мл хлороформа. При взбалтывании хлороформный слой окрашивается в фиолетовый цвет:

 

2NaNO₂ + 2KI + 2H₂SO₄ → I₂ ↓ + 2NO↑ + K₂SO₄ + Na₂SO₄ + 2H₂O

 

б) К 2 мл 1%-ного раствора калия иодида прибавляют 0,5 мл азотной кислоты и 0,5 мл раствора нитрата серебра. Образуется желтый творожистый осадок:

8HI + H₂SO₄ → 4I₂↑ + H₂S↑ + 4H₂O

 

Анионы органических кислот

Ацетат ион

а) 2 мл 2% раствора калия ацетата нагревают с равным объемом концентрированной серной кислоты и 0,5 мл спирта этилового 95%. Ощущается запах этилацетата:

2CH₃COOK + 2C₂H₅OH + H₂SO₄ → 2CH₃COOC₂H₅ ↑ + 2H₂O + K₂SO₄

 

б) К 2 мл нейтрального 2% раствора калия ацетата прибавляют 0,2 мл раствора хлорида железа (III). Появляется красно-бурое окрашивание, исчезающее при прибавлении разведенных минеральных кислот:

 

9CH₃COOK+3FeCl₃ + 2H₂O → [(CH₃COO)₆∙Fe₃(OH)₂] + CH₃COO ^- + 9KCl + 2CH₃COOH

Бензоат-ион

К 2 мл нейтрального 1%-ного раствора натрия бензоата прибавляют 0,2 мл раствора хлорида железа (III). Образуется осадок розовато-желтого цвета, растворимый в эфире:

 

 

Салицилат-ион

К 2 мл нейтрального 0,5% раствора натрия салицилата прибавляют 2 капли раствора хлорида железа (III); появляется сине-фиолетовое или красно-фиолетовое окрашивание:

 

 

Окраска сохраняется при добавлении небольшого объема уксусной кислоты, но исчезает при добавлении разведенной хлористоводородной кислоты. При этом выделяется белый кристаллический осадок салициловой кислоты.

 

Тартрат-ион

а) К 1 мл свежеприготовленного 2%-ного раствора винной кислоты прибавляют кристаллик калия хлорида, 0,5 мл спирта этилового 95% и потирают стеклянной палочкой о стенки пробирки. Выделяется белый кристаллический осадок, растворимый в разведенных кислотах и растворах едких щелочей:

б) 0,25 мл свежеприготовленного 2%-ного раствора винной кислоты нагревают с 1 мл концентрированной серной кислоты и несколькими кристаллами резорцина; через 15-30 сек появляется вишнево-красное окрашивание.

 

Цитрат-ион

а) К 1 мл нейтрального1%-ного раствора натрия цитрата прибавляют 1 мл раствора хлорида кальция; раствор остаеься прозрачным. При последующем кипячении появляется белый осадок, растворимый в хлористоводородной кислоте:

 

 

 

Результаты проведенных исследований студент оформляет в виде протокола, образец которого приведен ниже:

 

дата.

Протокол анализа неорганических лекарственных веществ и анионов органических кислот

 

№ п/п	Наименование определяемого иона	Уравнения химических реакций	Аналитический эффект

 

Лабораторная работа №2

Введение

Методические указания «Анализ органических лекарственных веществ по функциональным группам» предназначены для самостоятельной работы студентов III курса фармацевтического факультета. Чтобы подтвердить принадлежность лекарственного вещества к той или иной химической группе, необходимо умение обнаруживать присутствие в его молекуле определенной функциональной группы и подтверждать ее присутствие. Такой вид анализа называется функциональным.

 

Цель работы

- приобретение практических умений и навыков в анализе органические лекарственные вещества по функциональным группам.

 

2.1. Целевые задачи:

- освоение теоретических знаний по теме: «Анализ органических лекарственных веществ по функциональным группам»;

- формирование умений самостоятельной работы при подтверждении наличия в молекуле лекарственного вещества той или иной функциональной группы.

 

2.2. В процессе выполнения задания студент должен знать:

- общие закономерности качественного анализа органических лекарственных веществ по функциональным группам;

- механизмы химических реакций, происходящих при идентификации функциональных групп в молекулах лекарственных веществ.

 

2.3. В процессе выполнения занятия студент должен уметь:

- выполнять методики анализа органических лекарственных веществ по функциональным группам;

- делать заключение о присутствии той или иной функциональной группы в молекуле лекарственного вещества;

- писать уравнения химических реакций, происходящих при обнаружении или подтверждении наличия функциональных групп в молекулах органических лекарственных веществ.

 

3. Самостоятельная внеаудиторная работа студентов по подготовке к выполнению лабораторной работы

3.1. Задание для самоподготовки

Студенту необходимо знать:

- названия и строение функциональных групп;

- механизмы реакций, с помощью которых можно подтвердить наличие той или иной функциональной группы в органическом лекарственном веществе;

- особенности проведения реакций идентификации органических лекарственных веществ по функциональным группам.

Литература

1. Беликов В.Г. Фармацевтическая химия. В 2 ч.: Ч.1. Общая фармацевтическая химия; Ч. 2. Специальная фармацевтическая химия: Учеб. для вузов. – Пятигорск, 2003.- 720 с.

2. Государственная фармакопея СССР: Общие методы анализа. – 11-е изд., доп. / МЗ СССР. – Вып. 1. – М.: Медицина, 1987. – 336 с.

3. Государственная фармакопея СССР. – 10-е изд. – М.: Медицина, 1968. – 1079 с.

4. Лабораторные работы по фармацевтической химии /Под ред. проф. В.Г.Беликова. – М.: Высш.шк., 1989. – 375 с.

5. Лабораторные работы по фармацевтической химии: Учебное пособие / Беликов В.Г., Вергейчик Е.Н., Компанцева Е.В., Куль И.Я., Лукьянчикова Г.И., Саушкина А.С., Тираспольская С.Г./ под ред. Е.Н.Вергейчика, Е.В.Компанцевой.- 2-е изд., перераб. и доп. – Пятигорск, 2003. – с.342.

6. Мелентьева Г.А., Цуркан А.А., Гулимова Т.Е. Анализ фармакопейных препаратов по функциональным группам (Методические разработки для самостоятельной подготовки студентов). – I – IV, Рязань, 1981.

7. Методы анализа лекарств /Максютина Н.П., Каган Ф.Е., Митченко Ф.А. – Киев: Здоров^я, 1984. – 224 с.

8. Руководство к лабораторным занятиям по фармацевтической химии / Под ред. П.С.Сенова. – М.: Медицина, 1978. – 360 с.

9. Руководство к лабораторным занятиям по фармацевтической химии: Учеб. пособие /Аксенова Э.Н., Андрианова О.П., Арзамасцев А.П. и др. / Под ред. А.П.Арзамасцева. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Медицина, 2001. – 384 с.

10. Фармацевтический анализ по функциональным группам (Методические указания для студентов очного факультета). – Пермь, 1991. – 42 с.

 

Информационный блок

 

Органические лекарственные средства идентифицируются, как правило, по функциональным группам и структурным фрагментам молекул.

Функциональные группы – это группы атомов, которые отличаются высокой реакционной способностью и легко взаимодействуют с различными реактивами со специфическим аналитическим эффектом (цвет, запах, осадок, выделение газа и т.д.).

Структурный фрагмент – это часть молекулы лекарственного вещества, которая взаимодействует с реактивом с заметным аналитическим эффектом.

 

Функциональные группы

 

5.1.1. Содержащие кислород:

 

а) гидроксильная группа (спиртовый и фенольный гидроксилы):

 

 

б) альдегидная группа:

 

 

в) кетонная группа:

 

г) гидроксиацетильная группа (α-кетольная группа):

 

д) карбоксильная группа:

 

 

е) сложноэфирная группа и лактонная группа:

 

 

ж) простая эфирная группа:

 

 

 

5.1.2. Содержащие азот:

а) первичная ароматическая и алифатическая аминогруппы:

 

б) вторичная аминогруппа:

 

 

в) третичная аминогруппа:

г) амидная группа:

 

д) азометиновая группа:

 

е) гидразидная группа:

 

ж) нитрогруппа:

 

 

5.1.3. Содержащие серу:

а) тиольная группа (сульфгидрильная группа):

 

 

б) сульфамидная группа:

 

 

в) органически связанная сера:

 

 

5.1.4. Содержащие галоген:

а) органически связанный галоген:

5.2. Структурные фрагменты:

5.2.1. Двойная связь:

5.2.2. Фенильный радикал: