Карбоновые кислоты и их производные

Кислота аскорбиновая как лекарственное средство.

КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ И ИХ СОЛИ

Карбоновые кислоты алифатического ряда представляют собой производные углеводородов, у которых один атом кислорода замещен карбоксильной группой. Этугруппу соединений можно также рассматривать как конечный продуктпро­цесса окисления спиртов, не связанного с разрушением углеродной цепи:

В медицинской практике используют соли карбоновых кислот: калия ацетат, кальция лактат, натрия цитрат для инъекций, кальция глюконат, натрия вальпроат.

Калия ацетат получают нейтрализацией уксусной кислоты эквивалентным количеством карбоната калия:

Для получения натрия цитрата нейтрализуют (до слабощелочной реакции) раствор лимонной кислоты:

Для очистки от примесей натрия цитрат перекристаллизовывают из этанола.

Кальциевые соли молочной и глюконовой кислот получают окислением глюкозы в присутствии соединений кальция. Молочная кислота образуется в результате брожения глюкозы (или других сахаристых веществ). Процесс происходит под влиянием культур молочнокислых бактерий при 35-45°С. Образующуюся молочную кислоту нейтрализуют, добавляя кар­бонат кальция:

Кальция глюконат получают электрохимическим окислением глюкозы в присутствии бромида кальция и карбоната кальция. При электролизе бромида кальция на аноде выделяется свободный бром, который окисляет глюкозу до глюко­новой кислоты. Глюконовая и бромоводородная кислоты нейтрализуются карбонатом кальция. Образующийся бромид кальция вновь подвергают электролизу. Общая схема происходящего процесса может быть выражена в виде следующих уравнений химических реакций:

Соли карбоновых кислот пред­ставляют собой белые кристаллические вещества, гигроскопичные (калия ацетат) или выветривающиеся на воздухе (каль­ция лактат, натрия цитрат) ввиду наличия кристаллизационной воды. Соли уксусной и лимонной кислот имеют солоно­ватый вкус, а калия ацетат - слабый запах уксусной кислоты. Соли щелочных металлов - легко растворимы в воде.

Кальциевые соли медленно растворимы в воде, но в кипящей воде их растворимость значительно улучшается (кроме цитрата кальция). В этаноле растворим калия ацетат, легко растворим натрия вальпроат. Остальные соли в этаноле прак­тически нерастворимы.

Для испытания подлинности ФС рекомендуют использовать ИК-спектры лекарственных веществ, которые должны полностью совпадать с полосами поглощения прилагаемых к ФС рисунков спектров.

С помощью соответствующих аналитических реакций устанавливают в растворах солей карбоновых кислот наличие ионов калия, натрия и кальция.

Ацетат-ион в калия ацетате обнаруживают реакцией образования сложного эфира при взаимодействии с этиловым спиртом и концентрированной серной кислотой. Этилацетат имеет характерный фруктовый запах:

Ацетат-ион в нейтральных растворах образует с хлоридом железа (III)соединения, окрашенные в интенсивно-красный или буро-красный цвет:

Анион глюконовой кислоты приобретает в тех же условиях светло-зеленое окрашивание.

Натрия вальпроат, взаимодействуя с раствором нитрата кобальта, образует пурпурный осадок вальпроата кобальта, рас­творимый в тетрахлорметане:

Для обнаружения глюконат-иона используют также реакцию образования фенилгидразида глюконовой кислоты, тем­пература плавления которого около 200°С. Испытание выполняют, нагревая кальция глюконат на водяной бане в течение 30 мин со свежеперегнанным фенилгидразином и ледяной уксусной кислотой. Для более быстрой кристаллизации поти­рают стеклянной палочкой внутреннюю часть пробирки. Кальция глюконат восстанавливает нитрат серебра при нагрева­нии в нейтральном растворе. В кислой среде и в присутствии аммиака восстановления не происходит.

Лактат-ион идентифицируют разложением перманганатом калия в кислой среде. Образуется ацетальдегид, имеющий характерный запах:

Образовавшийся ацетальдегид можно также обнаружить в парах по почернению полоски фильтровальной бумаги, смо­ченной реактивом Несслера, или по образованию синего пятна на полоске бумаги, смоченной смесью раствора нитро-пруссида натрия и пиперидина.

Испытание подлинности цитрат-иона основано на образовании цитрата кальция. Характерное свойство этой соли - уменьшение растворимости при нагревании раствора. Поэтому после добавления хлорида кальция раствор остается про­зрачным, а при последующем кипячении выпадает белый осадок:

Выпавший осадок растворим в хлороводородной кислоте. Цитрат-ион можно обнаружить действием раствора ванилина в концентрированной серной кислоте. После нагревания на водяной бане в течение 5 мин и последу­ющего добавления воды возникает зеленое окрашивание.

При нагревании натрия цитрата с уксусным ангидридом и пиридином или несколькими кристаллами никотиновой кисло­ты появляется карминово-красное окрашивание. Винная кислота и ее соли в этих условиях приобретают зеленую окраску.

При сплавлении цитратов с мочевиной или резорцином образуются флуоресцирующие продукты.

Прибавление к натрия цитрату бромной воды и нескольких капель разведенной азотной кислоты приводит к образова­нию белого кристаллического осадка пента- бромацетона:

Эту химическую реакцию используют для гравиметрического определения натрия цитрата.

При испытании на чистоту устанавливают пределы кислотности или щелочности. Для выполнения испытаний ис­пользуют определение рН растворов, титрование со специально подобранными индикаторами.

Количественное определение солей щелочных металлов проводят методом кислотно-основного титрования. Калия ацетат, представляющий собой соль сильного основания и слабой кислоты, титруют в водной среде раствором хлороводородной кислоты:

СН₃СООК + НСl = СН₃СООН+ КСl

Индикатором служит раствор тропеолина 00 (рН перехода 1,3-3,2).

ФС рекомендует проводить титрование калия ацетата в неводной среде. Навеску растворяют в ледяной уксусной кис­лоте и титруют 0,1 М раствором хлорной кислоты (индикатор кристаллический фиолетовый):

Аналогично в неводной среде определяют количественное содержание натрия цитрата и натрия вальпроата, используя в качестве индикатора 1-нафтолбензеин или кристаллический фиолетовый. Определить содержание натрия вальпроата можно в водной среде, титруя 0,5 М раствором хлороводородной кислоты (индикатор метиловый оранжевый). Натрия цитрат определяют, используя ионообменную хроматографию в сочетании с алкалиметрией. Навеску натрия цитрата растворяют и пропускают через колонку с катионитом КУ-2 в Н-форме. Происходит обмен ионов:

Затем колонку промывают и фильтрат с промывными водами, содержащими лимонную кислоту, титруют 0,05 М раствором щелочи. Метод обратного аргентометрического титрования натрия цитрата основан на образовании трудно растворимой трехзамещенной соли серебра:

К навеске натрия цитрата прибавляют в мерной колбе двойной избыток 0,1 М раствора нитрата серебра. Для уменьше­ния растворимости соли серебра в реакционную смесь добавляют этанол. Осадок отфильтровывают и избыток нитрата серебра титруют 0,1 M раствором тиоцианата аммония (индикатор железоаммониевые квасцы).

Известен также куприметрический метод определения натрия цитрата, основанный на образовании медноцитратного комплексного соединения с сульфатом меди (II). Анализ выполняют в слабощелочной среде, которую создают с помощью гидрокарбоната натрия или оксида магния. Титруют 0,05 М раствором сульфата меди в присутствии индикаторной смеси мурексида до исчезновения фиолетового и появления зеленого окрашивания.

Кальция лактат и кальция глюконат количественно определяют комплексонометрическим методом. Методика идентична определению неорганических лекарственных веществ кальция.

Соли карбоновых кислот следует хранить в сухом месте в хорошо укупоренной таре, учитывая их гигроскопичность (ка­лия ацетат) или возможность потери кристаллизационной воды (кальция лактат, кальция глюконат, натрия цитрат). На­трия вальпроат хранят в сухом, прохладном, защищенном от света месте при температуре до 25°С в хорошо укупоренной таре (расплывается на воздухе).

Соли карбоновых кислот применяют в медицине для различных целей. Калия ацетат используют в качестве источни­ков ионов калия (при гипокалиемии) и диуретического средства. Кислота вальпроевая и ее натриевая соль составляют новую группу противоэпилептических средств широкого спектра действия. Натрия цитрат применяют для консервации (предупреждения свертывания) крови в виде 4-5%-ного раствора. Кальция лактат и кальция глюконат используют как ис­точники ионов кальция и в качестве антиаллергического средства.

Производные ненасыщенных полиокси-γ-лактонов

К этой группе относится кислота аскорбиновая, являющаяся γ -лактоном. Она содержится в свежих овощах (капусте, салате, томатах, картофеле), ягодах, фруктах, иглах хвои, плодах шиповника и т.д. Формулу кислоты аскорбиновой изо­бражают двояко:

По химическому строению кислота аскорбиновая представляет γ -лактон-2,3-дегидро-L-гулоновой кислоты. Ввиду нали­чия в молекуле двойной связи возможно существование геометрических цис- и транс -изомеров кислоты аскорбиновой. Од­нако пока известен только один из них — цис-изомер. Два асимметрических атома углерода обусловливают существование четырех оптических изомеров. Все они получены синтетически, однако только l -изомер является физиологически активным.

Кислоту аскорбиновую можно выделить из растительного сырья, в частности из плодов шиповника. Вначале получают водные экстракты, сгущают их до сиропов в вакууме, осаждают сопутствующие вещества (спиртом и эфиром), а остаток очищают хроматографическим методом и перекристаллизовывают.

Промышленный способ получения кислоты аскорбиновой основан на синтезе из D-глюкозы, которую восстанавлива­ют в D-сорбит каталитическим гидрированием. Важным этапом синтеза является процесс глубинного бактериохимического окисления (брожения) с помощью Acetobacter suboxydans D-сорбита до L-сорбозы. Последнюю подвергают ацетонированию (чтобы не допустить окисления четырех гидроксилов) и полученную диацетон L-сорбозу окисляют до диацетон-кетогулоновой кислоты. Затем осуществляют процесс омыления и лактонизацию 2-кето-L-гулоновой кислоты до кисло­ты аскорбиновой.

Применяемую в качестве лекарственного вещества кислоту аскорбиновую идентифицируют по темпе­ратуре плавления, удельному вращению. Она легко растворима в воде, медленно растворима в этаноле и практически не­растворима в эфире, бензоле и хлороформе.

Раствор кислоты аскорбиновой в буферном растворе (рН 7) имеет максимум поглощения при 265 нм. В кристаллической форме кислота аскорбиновая устойчива. В растворах под действием слабых окислителей различной природы она окисляется до дегидроаскорбиновой кислоты:

Процесс этот обратимый. Кислотные свойства кислоте аскорбиновой придает наличие в молекуле двух енольных гидроксилов. В разбавленных растворах щелочей она ведет себя как одноосновная кислота. Разрыва лактонного цикла в эти условиях не происходит, а образуются нейтральные растворимые монозамещенные соли:

Эта реакция лежит в основе определения кислоты аскорбиновой методом кислотно-основного титрования. Кислотные свойства кислоты аскорбиновой используют для испытания подлинности. После добавления карбоната натрия в водном растворе происходит образование ионизированной формы кислоты аскорбиновой. К полученной натрие­вой соли прибавляют сульфат железа (II). Появляется темно-фиолетовое окрашивание, обусловленное образованием аскорбината железа, исчезающее после добавления разведенной серной кислоты:

Однако большинство испытаний подлинности и способов количественного определения основано на восстановительных свойствах кислоты аскорбиновой. При добавлении к ее раствору реактива Фелинга появляется оранжево-желтый оса­док оксида меди (I).

При взаимодействии кислоты аскорбиновой с раствором нитрата серебра его катион восстанавливается до металличе­ского серебра (реакция образования «серебряного зеркала»):

Восстановительными свойствами кислоты аскорбиновой обусловлено превращение окрашенного в синий цвет раство­ра 2.6-дихлорфенолиндофенола в бесцветное лейкооснование:

Аналогичную реакцию кислота аскорбиновая дает с раствором метиленового синего. Растворы йода и перманганата ка­лия обесцвечиваются, нитраты превращаются в нитриты, арсенаты - в арсениты, фосфорномолибденовая кислота обра­зует окрашенный в синий цвет продукт реакции также вследствие проявления восстановительных свойств кислотой ас­корбиновой.

Восстановление сульфата меди (II) до меди (I) происходит при прибавлении к раствору кислоты аскорбиновой раство­ров сульфата меди и тиоцианата аммония. При этом выпадает белый осадок тиоцианата меди (I):

Кислота аскорбиновая дает положительную реакцию с хлоридом трифенилтриазолия подобно глюкозе и реакцию с нингидрином (красновато-коричневое окрашивание) подобно аминокислотам, восстанавли­вает оксид селена (IV) до красного элементного селена.

Количественно по ФС определяют кислоту аскорбиновую, используя в качестве титранта-окислителя 0,1 М раствор йодата калия в присутствии йодида калия:

Избыток йода окрашивает крахмал в синий цвет. Окисление кислоты аскорбиновой до дегидроаскорбиновой кисло­ты лежит в основе йодометрического определения. Титруют 0,1 М раствором калия йодата без индикатора до образова­ния стойкого желтого окрашивания или используют крахмал, который добавляют в конце титрования. Этот же химиче­ский процесс происходит при прямом йодхлорометрическом определении. Титруют 0,1 М раствором йодмонохлорида (индикатор крахмал). Прибавления йодида не требуется, так как он образуется при взаимодействии кислоты аскорбино­вой с титрантом:

В эквивалентной точке выделяется йод, окрашивающий крахмал в синий цвет:

Йодмонохлорид может быть использован как титрант в биамперометрическом методе определения кислоты аскорби­новой.

Цериметрическое определение основано на том же процессе окисления кислоты аскорбиновой (в среде серной кисло­ты) 0,1 М раствором сульфата церия (IV), который восстанавливается до иона церия (III). Индикатором служит комплек­сное соединение железа (II) с о-фенантролином. Оно имеет интенсивно-красное окрашивание. В эквивалентной точке из­быток сульфата церия (IV) окисляет ион железа до трехзарядного и происходит образование комплексного соединения го­лубого цвета:

Широко применяют фотоколориметрические способы, основанные на цветных реакциях с 2,6-дихлорфенолиндофенолом, фосфорномолибденовой кислотой и другими реактивами.

Кислоту аскорбиновую хранят в хорошо укупоренной таре, предохраняя от действия света и кислорода воздуха. Весьма устойчивая в кристаллической форме (в отсутствие влаги), она в растворах быстро окисляется.

Кислоту аскорбиновую (витамин С) применяют в профилактических и лечебных целях при цинге, кровотечениях разной этиологии, инфекционных заболеваниях и интоксикациях, заболеваниях печени, почек и т.д. Назначают внутрь 05-0,1 г 3-5 раз в день. Внутримышечно и внутривенно вводят по 1-3 мл 5%-ного раствора натрия аскорбината.

Поиск по сайту: