XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2020
Метод комплексонометрии в анализе лекарственных средств (на примере таблеток кальция глюконата)
Методы исследования лекарственных веществ подразделяются на физические, химические, физико-химические, биологические.
К широко используемым для количественного определения лекарственных веществ химическим методам относят гравиметрический (весовой), титриметрический (объемный), газометрический анализ и количественный элементный анализ [9].
Титриметрические (объемные) методы – наиболее распространенные в фармацевтическом анализе методы, отличающиеся значительно меньшей трудоемкостью, чем гравиметрический метод, и достаточно высокой точностью[8,10].
Одним из широко применяемых в анализе титриметрических методов является комплексонометрия. Метод комплексонометрии применяют для определения неорганических и элементорганических лекарственных препаратов, диссоциирующих с образованием ионов металлов (чаще всего это соли кальция, магния, цинка). Поэтому знание особенностей применения метода комплексонометрии, владение методикой его проведения для данных препаратов, широко представленных в ассортименте аптек, является весьма актуальным.
Целью выпускной квалификационной работы является изучение метода комплексонометрии и возможность его применения в анализе лекарственных средств.
Для достижения поставленной цели нами решались следующие задачи:
— методом контент-анализа изучить теоретический материал, содержащий информацию о комплексонометрическом методе;
— дать общую характеристику метода комплексонометрии;
— ознакомиться с условиями комплексонометрического титрования;
— рассмотреть основные индикаторы комплексонометрии;
— рассмотреть возможности применения метода комплексонометрии;
— провести анализ таблеток кальция глюконата с использованием метода комплексонометрии.
Объект исследования: таблетки Кальция глюконата по 500 мг №10, производитель ОАО «УРАЛБИОФАРМ» г. Екатеринбург, серия 160818.
Методы исследования: контент-анализ, фармакопейный анализ, экспресс-анализ.
Глава 1. СУЩНОСТЬ МЕТОДА КОМПЕЛКСОНОМЕТРИИ
Общая характеристика метода комплексонометрии
Титриметрический анализ – это методы количественного анализа, основанные на измерении объема раствора реактива известной концентрации, расходуемого для реакции с определяемым веществом [3].
Титриметрический анализ может быть основан на различных типах химических реакций:
— кислотно-основное титрование – реакции нейтрализации;
— окислительно-восстановительное титрование – окислительно-восстановительные реакции;
— осадительное титрование – реакции, протекающие с образованием малорастворимого соединения, при этом изменяются концентрации осаждаемых ионов в растворе;
— комплексонометрическое титрование – реакции, основанные на образовании прочных комплексных соединений ионов металлов с комплексоном, при этом изменяются концентрации ионов металлов в титруемом растворе.
Среди объемных методов анализа, принятых для количественного определения лекарственных веществ широкое распространение получил комплексонометрический метод, основанный на реакции образования прочных комплексов полиаминокарбоновых кислот с ионами металлов Ca 2+ , Mg 2+ , Zn 2+ . Поэтому эти кислоты называются комплексонами [3,4].
В Государственные фармакопеи (ГФ) была включена общая фармакопейная статья (ОФС) «Комплексонометрическое титрование».
Так согласно ОФС. 1.2.3.0015.15 «Комплексонометрическое титрование» – это метод титриметрического анализа, основанный на реакции комплексообразования катионов металлов с комплексонами – аминополикарбоновыми кислотами и их солями [21].
Комплексонами называют группу органических веществ, являющихся производными полиаминополикарбоновых кислот, содержащих одну или несколько аминодикарбоксильных групп – N ( CH 2 COOH )2. Хелаты комплексонов называют комплексонатами. С помощью комплексонов может быть определено более 60 элементов. Синтезировано большое число различных комплексонов, но в титриметрии наиболее часто имеют дело со следующими комплексонами:
Комплексон I , нитрилотриуксусная кислота (НТУ), N ( CH 2 COOH )3, торговое название «Трилон А», представляющая собой тетрадендатный лиганд, кратко обозначаемый H 3 Y и структурной формулой
Комплексон II , этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТУ), ( HOOCH 2 C )2 NCH 2 CH 2 N ( CH 2 COOH )2, кратное обозначение H 4 Y . ЭДТУ плохо растворима (при 220С растворимость 2 г/л), является шестидентантным лигандом.
Комплексон III , этилендиаминтетраацетат динатрия (ЭДТА), торговое название «Трилон Б», кратное обозначение Na 2 H 2 Y , структурная формула
ЭДТА – относительно хорошо растворимая соль (при 220С растворимость 108 г/л), являющаяся, как и ЭДТУ, шестидентантным лигандом.
Комплексон IV , диаминциклогексатетрауксусная кислота (ДЦТУ) образует более прочные комплексы, чем ЭДТА.
Указанные простейшие комплексоны используются в качестве титрантов в количественном анализе солей тяжелых металлов.
В настоящее время среди известных комплексонов наибольшее применение для комплексонометрического титрования получила динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, известная под названием: натрия эдетат, трилон Б, комплексон III , хелатон III и др.
Натрия эдетат образует с катионами различных металлов в стехиометрическом отношении (1:1) устойчивые и хорошо растворимые в водекомплексонаты, что позволяет использовать его для количественного определения алюминия, висмута, кальция, магния, свинца, цинка и других ионов металлов в лекарственных препаратах [3,5].
При комплексонометрическом титровании необходимо соблюдение следующих условий:
В точке эквивалентности катионы должны быть прочно связаны в комплексе;
Константа нестойкости этих комплексов должна быть незначительной, то есть комплексные соли должны легко разрушаться;
Отсутствие побочных реакций с ионами титруемого металла;
Должен быть контрастный переход окраски индикаторов;
Главное условие – строго определенное значение рН = 8 до 10, которое достигается добавлением аммиачно-буферного раствора [4].
Определение точки эквивалентности при комплексонометрическом титровании может быть проведено различными способами.
Во-первых, используют обычные кислотно-основные индикаторы, так как реакция комплексообразования сопровождается выделением ионов водорода в количестве, эквивалентном количеству определяемого катиона:
Ме — + Н2 Ind → Ме Ind +2Н +
Выделившуюся кислоту определяют методом нейтрализации с обычными кислотно-основными индикаторами.
Во-вторых, применяют металл-индикаторы, представляющие собой органические красители, которые образуют с катионами определяемых элементов растворимые в воде окрашенные комплексные соединения.
Получаемые при этом комплексные соединения менее устойчивы, чем внутрикомплексные соли, образуемые определяемыми катионами с комплексонами. Поэтому в процессе титрования комплексоном раствора, содержащего окрашенное комплексное соединение, образуемое определяемыми катионами с индикатором, в точке эквивалентности наблюдается изменение окраски раствора. Это объясняется тем, что комплексное соединение индикатора разрушается и индикатор выделяется в свободном виде. Так как окраска свободного индикатора, то происходит изменение титруемого раствора [8].
Рассмотрим небольшую характеристику индикаторов:
Эриохром Черный Т (протравной черный II ) – это однородный порошок темно-коричневого цвета, мало растворим в воде. Является органическим азокрасителем группы диоксиазонафталина, диссоциирующий с образованием Н + , Н2 Ind — , Н Ind — . В его молекулу входят две фенольные группы и хромофорная азогруппа. Поэтому эриохром черный Т способен реагировать с ионами металла-комплексообразователя с образованием комплексных соединений. В щелочной среде (рН= 9,5 – 10,0) имеет синюю окраску, а его комплексы с ионами металлов ( Mg 2+ , Zn 2+ , Са 2+ ) в техже условиях красновато-фиолетовые. Переход окраски при прямом титровании от красно-фиолетовой к синей [8].
Рисунок 1. Индикатор Эриохром Черный Т
Хромоген темно-синий (кислотный хром темно-синий) – однородный порошок темно-коричневого цвета. В щелочной среде (рН = 9,5 – 10,0) имеет сине-фиолетовое окрашивание, а его комплексы с кальцием, магнием, цинком в тех же условиях вишнево-красного цвета. переход окраски при прямом титровании от вишнево-красной к сине-фиолетовой [8].
Рисунок 2. Индикатор Хромоген темно-синий
Ксиленоловый оранжевый – красно-оранжевый порошок, легко растворим в воде, разведенных кислотах, нерастворим в спирте и эфире. Является органическим красителем трифенилметанового ряда. В сильнокислых растворах имеет розовую окраску, переходящую при рН > 2 в желтую, в щелочной среде (рН > 6) окрашен в красно-фиолетовый цвет. Переход окраски при прямом титровании от красной к желтой [8] .
Рисунок 3. Индикатор Ксиленоловый оранжевый
Мурексид (пурпурат аммония) представляет собой темно-красный порошок. Водный раствор мурексида окрашен в фиолетово-красный цвет, изменяющийся в зависимости от среды: при рН 11 – сине-фиолетовый. С катионами кальция, никеля, кобальта, меди и другими мурексид образует комплексные растворимые в воде соединения красного или желтого цвета, разлагаемые комплексоном III с образованием более устойчивых внутрикомплексных солей. В процессе титрования солей кальция и других металлов в присутствии мурексида в точке эквивалентности наблюдается изменение красного цвета раствора в сине-фиолетовый цвет [8,9].
Рисунок 4. Индикатор Мурексид
1.3. Применение метода комплексонометрии в анализе фармацевтических препаратов
В соответствии с требованиями ГФ комплексонометрию используют для количественного определения неорганических фармакопейных препаратов магния (магния оксид, магния сульфат, магния карбонат основной); цинка (цинка оксид, цинка сульфат); свинца (свинца оксид); кальция (кальция хлорид); висмута (висмута нитрат основной). Кальциевые соли органических кислот, растворимые в воде (кальция лактат, кальция глюконат, кальция пангамат, кальция пантотенат), определяют так же, как и кальция хлорид. Нерастворимые в воде бепаск ( n -бензоиламиносалицилат кальция) предварительно минерализуют прокаливанием до образования оксида кальция, а затем растворяют в соляной кислоте и титруют раствором Трилона Б [9].
Магний относится к элементам, наиболее широкого распространения в природе. Известно около 200 минералов, содержащих магний. Обладая высокой химической активностью, в свободном виде не встречается. В больших количествах магний присутствует в виде карбонатов, образуя широко распространенные минералы – доломит ( MgCO 3∙ CaCO 3) и магнезит ( MgCO 3).
Фармакопейными препаратами неорганических соединений магния является: магния оксид и магния сульфат.
Неорганические соединения магния применяют в медицинской практике в виде магния оксида и магния сульфата.
Неорганические соединения магния применяют в медицинской практике в виде магния оксида, магния карбоната основного, магния сульфата и др. [7 , 1 2 ].
Официальным методом количественного определения лекарственных средств магния является комплексонометрический.
При этом в качестве индикатора используется чаще всего кислотный хромовый черный специальный (эриохром черный Т). Его обычно применяют в кристаллическом виде [10].
Кислотный хромовый черный специальный взаимодействует с Mg 2+ при рН 9,5 – 10 с образованием винно-красного комплекса lnd ∙ Mg :
Рисунок 5. Комплекс металла с индикатором
Константа устойчивости у комплексного соединения иона магния с индикатором меньше, чем у соединения магния с трилоном Б. Поэтому после добавления индикатора вначале образуется менее прочное комплексное соединение магния с кислотным хром черным специальным (красно¬-фиолетовое окрашивание). В эквивалентной точке ион магния полностью переходит в более прочное внутрикомплексное соединение с титрантом. При этом раствор приобретает окраску свободного индикатора (синее окрашивание). Выделяющаяся при титровании серная кислота сдвигает равновесие реакции влево, поэтому для полноты протекания процесса необходимо добавлять буферный раствор:
Рисунок 6 . Комплекс металла с индикатором
Прочность образующегося октаэдрического комплексного аниона [ЭДТА Mg(II)]2- легко объяснима, если принять во внимание хелатную природу комплексона, образующего координационные связи с ионом металла с помощью двух донорных атомов азота и четырех атомов кислорода карбоксильных групп:
Рисунок 7. Октаэдрический комплекс аниона
Факторы эквивалентности как катиона магния, так и ЭДТА, равны единице, так как комплексонат магния имеет состав 1:1.
Препараты кальция в настоящее время находят широкое применение в медицине.
Название элемента происходит от лат. calx (в родительном падеже calcis) — «известь», «мягкий камень».
Фармакопейными препаратами являются кальция хлорид и кальция сульфат. Из соединений кальция в медицине применяют также соли органических кислот, например, глицерофосфат кальция, кальция глюконат.
Кальция хлорид — макроэлемент (источник макроэлемента), оказывает противоаллергическое, противовоспалительное, гемостатическое, дезинтоксикационное действие. Восполняет дефицит ионов кальция, необходимых для передачи нервных импульсов, сокращения скелетных и гладких мышц, деятельности сердца, формирования костной ткани, свертывания крови. Кальция хлорид входит в состав препаратов губка гемостатическая с амбеном, губка антисептическая с канамицином.
Жженый гипс употребляется в медицине для наложения гипсовых повязок. Смешанный с небольшим количеством воды до кашицеобразной массы, он снова присоединяет воду, превращаясь в дигидрат CaSО4 2Н20, и в таком виде быстро застывает. Гипс применяется также в стоматологической практике для снятия слепков с челюстей при изготовлении искусственных зубов. Хранение в хорошо укупоренных стеклянных и жестяных банках в сухом прохладном месте [21].
Официнальным методом количественного определения кальция хлорида в препарате является комплексонометрический метод с индикатором кислотным хромовым темно-синим (2-(2-оксифенилазо)-1,8-диоксинафталин-3,6-дисульфокислота; относится к группе азокрасителей)
Сущность определения заключается в том, что индикатор в присутствии аммиачного буферного раствора образует с ионом кальция комплексное соединение (розовое окрашивание):
Индикатор реагирует с катионом кальция в щелочной среде с образованием вишнево-красного комплексного соединения. При титровании раствором трилона Б в точке эквивалентности происходит изменение окраски раствора на сине-сиреневую.
При титровании трилоном Б вначале связываются находящиеся в растворе ионы кальция.
Затем Трилон Б связывает ион кальция, содержащийся в менее прочном его комплексе с индикатором. Поэтому в эквивалентной точке раствор приобретает окраску свободного индикатора (сине-фиолетовую).
Так как препараты кальция являются фармакопейными препаратами, рассмотрим фармакопейную методику проведения количественного определения кальция хлорида в субстанции.
Около 0,8 г (точная навеска) субстанции помещают в мерную колбу вместимостью 100 мл, растворяют в воде и доводят объём раствора водой до метки. К 25,0 мл приготовленного раствора прибавляют 5 мл аммония хлорида буферный раствор pH 10,0, 0,1 г индикаторной смеси хромового тёмно-синего или 0,15 мл раствора хромового тёмно-синего и титруют 0,05 М раствором натрия эдетата до сине-фиолетового окрашивания.
1 мл 0,05 М раствора натрия эдетата соответствует 10,95 мг СаСl2 • 6Н20.
Содержание кальция хлорида в препарате должно быть не менее 98,0% [15,16].
Количественное определение кальция глюконата проводится также комплексонометрическим методом.
Фармакопейная методика определения кальция глюконата в субстанции проводится по следующей методике: около 0,4 г (точная навеска) субстанции растворяют при нагревании в 20 мл воды. После охлаждения прибавляют 10 мл аммиачного буферного раствора и титруют 0,05 М раствором натрия эдетата до появления сине-фиолетового окрашивания (индикатор — 0,5 мл раствора кислотного хромового темно-синего) [13].
1 мл 0,05 М раствора натрия эдетата соответствует 22,42 мг кальция глюконата С12Н22СаО14Н2О.
Рисунок 8. Определение кальция глюконата в субстанции
Таким образом, нами были изучены особенности применения метода комплексонометрии в анализе лекарственных препаратов, проведен анализ современных публикаций по комплексонометрии, на основании которого была дана общая характеристика данного метода, рассмотрены условия титрования и основные индикаторы.
ГЛАВА 2. МЕТОД КОМПЛЕКСОНОМЕТРИИ В АНАЛИЗЕ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ (НА ПРИМЕРЕ ТАБЛЕТОК КАЛЬЦИЯ ГЛЮКОНАТА)
2.1. Характеристика объекта исследования
В качестве объекта нашего исследования выбраны таблетки кальция глюконата, количественное определение которых будет проведено методом компексонометрического титрования.
Согласно общей фармакопейной статье ОФС.1.4.1.0015.15 таблетки – твердая дозированная лекарственная форма, получаемая путем прессования порошков или гранул или другим подходящим способом.
Таблетки могут содержать одно или несколько действующих веществ с добавлением или без добавления вспомогательных веществ. Таблетки представляют собой прямые круглые цилиндры с плоской или двояковыпуклой верхней и нижней поверхностью, цельными краями. Также они могут иметь и иную форму, например, овальную, многоугольную. Возможно наличие фаски. [21]
Контроль качества таблеток направлен на предотвращение выпуска заводами-изготовителями препаратов, не соответствующих требованиям, утвержденной на них нормативной документации.
Для подтверждения качества таблетки подвергают следующим испытаниям:
— прочность на истирание;
В качестве объекта нашего исследования выбраны таблетки кальция глюконата по 500 мг №10, производитель ОАО «УРАЛБИОФАРМ» г. Екатеринбург, серия 160818.
Состав на одну таблетку:
Кальция глюконата – 0,5
Кальция стеарата – 0,004
Рисунок 9. Объект исследования
Фармакологическое действие – противовоспалительное, восполняющее дефицит кальция, противоаллергическое, гемостатическое, дезинтоксикационное. Участвует в передаче нервных импульсов, в сокращении скелетной и гладкой мускулатуры, в свертывание крови и других физиологических процессах [14].
Показания к применению – недостаточность паращитовидных желез, гипокальциемия, аллергические заболевания и осложнения, связанные с приемом лекарств, повышенная проницаемость сосудов, кожные заболевания (зуд, экзема, псориаз), кровотечения, паренхиматозный гепатит, токсические поражения печени, нефрит, эклампсия, гиперкалиемическая форма пароксизмальной миоплегии, отравление солями магния, щавелевой и фтористой кислотами [11,12].
Согласно данным Государственного реестра на российском фармацевтическом рынке зарегистрировано 13 таблетированных лекарственных форм кальция глюконата, представленных в таблице 1.
Таблетированные лекарственные формы кальция глюконата, зарегистрированные на российском фармацевтическом рынке
Источник
