1.3.15. Открытие цитратов

Цитратами называют соли лимонной кислоты. В медицине находят применение соли лимонной кислоты как с неорганическими основаниями (натрия гидроцитрат для инъекций и др.), так и с органическими, например, дитразина цитрат, тусупрекс и др. В ГФXI приведены два метода установления подлинности цитратов.

В основе первого метода лежит реакция с хлоридом кальция, которая интересна тем, что растворимость цитрата кальция уменьшается при увеличении температуры раствора. Длительность нагревания здесь не имеет значения. Доведя смесь до кипения, можно наблюдать образование белого осадка (обычно помутнение раствора ), который вновь растворяется при охлаждении.

Поскольку растворение образовавшегося осадка при охлаждении раствора происходит весьма медленно в методике ГФXI не предусматривается эта операция. Вместо этого проводят испытание растворимости его в разведенной хлористоводородной кислоте, которая как более сильная вытесняет лимонную, что и приводит к растворению осадка. Для получения достоверных результатов важно точно придерживаться указанных концентраций растворов и их соотношения.

Второй метод открытия цитрата более специфичен и дает положительные результаты со всеми цитратами как неорганическими так и органическими. Он заключается в реакции с уксусным ангидридом при нагревании. Кроме того, нет необходимости предварительно готовить и нейтрализовать раствор. Более того, вода мешает проведению этой пробы, поскольку гидролизует уксусный ангидрид до уксусной кислоты, которая никакой окраски с цитратом не даёт. В основе этого метода лежит сложное взаимодействие, в котором уксусный ангидрид выполняет роль водоотнимающего и ацилирующего средства.

Прежде всего при дегидратации лимонной кислоты образуется аконитовая кислота (HOOCCH=C(COOH)CH₂COOH), при циклизации и декарбоксилировании которой получаются соединения фуранового и пиранового рядов. Носителем окраски, по-видимому, является 6-ацетоксипиранон-2, образующийся в результате этих превращений.

1.4. Открытие органических функций

1.4.1. Открытие первичных ароматических аминов

В основе метода лежат реакции диазотирования ароматического амина (I) и азосочетания получающейся соли диазония с β-нафтолом в щелочной среде (II) с образованием азокрасителей красного-оранжевого цвета.

Ar-NH₂ + 2HCl + NaNO₂ → [Ar-N≡N]⁺Cl^– + NaCl + 2H₂O (I)

Первым этапом этого метода является растворение ароматического амина в разведенной хлористоводородной кислоте. Если оно затруднено, то смесь нагревают для ускорения процесса растворения, но затем её необходимо обязательно охладить.

Диазотирование в препаративных целях или в количественном анализе (нитритометрия) всегда проводят при температуре не выше 18˚С, или ещё лучше при охлаждении реакционной смеси льдом. Это обусловлено тем, что соли диазония термически нестабильны.

Практически все соли диазония, за редким исключением, очень быстро полностью разлагаются при температуре выше 35˚С. C понижением температуры скорость разложения падает, но оно еще имеет место и при 0˚С.

[Ar-N≡N]⁺Clˉ + H₂O → Ar-OH + HCl + N₂

Для качественного анализа, где время выполнения операций не велико и количественное течение процесса не обязательно, приемлемой является комнатная температура.

Важнейшим условием осуществления реакции азосочетания является создание необходимого значения рН реакционной массы. Зависимость скорости реакции азосочетания от рH среды имеет куполообразный вид с максимумом при рН равном pK_a азосоставляющей (фенола или ароматического амина). Поэтому фенолы обычно азосочетают в щелочной среде (почти всегда при рН 8-11), а ароматические амины в слабокислой (рН 3,5-6). Лишь некоторые реакционнспособные фенолы, в частности, β-нафтол, можно сочетать в слабо-кислой или нейтральной среде при рН 5-7.

Проводить азосочетание с фенолами в щелочной среде целесообразно не только потому, что скорость реакции при этом максимальна, но и потому, что в этих условиях отсутствуют побочные реакции между фенолом и нитритом, которые происходят лишь в кислой среде. В кислой среде нитрит реагирует с β-нафтолом с образованием нескольких окрашенных продуктов, а именно: α-нитрозо-β-нафтола зеленовато-желтого цвета, орто-нафтохинона красного цвета, индофенольного красителя синего цвета и смолообразных продуктов более глубокого превращения, что придает смеси грязно-бурую окраску. Таким образом проводить реакцию азосочетания в кислой среде нельзя еще и по этой причине.

Эти побочные продукты могут образоваться только в том случае, если имеется избыток нитрита натрия и среда при азосочетании кислая.

Анализ фармакопейной методики показывает, что при диазотировании ароматических аминов с молекулярной массой более 173 г/моль остается избыток нитрита натрия тем больший, чем больше молекулярная масса амина.

Среда при смешении кислого раствора соли диазония и щелочного раствора β-нафтола была бы сильно кислой и неприемлемой для азосочетания вообще, но с добавлением ацетата натрия она имеет слабокислую реакцию (рН 5-6).

Таким образом, при анализе ароматических аминов с большой молекулярной массой имеется некоторая возможность образования побочных продуктов. В связи с этим ГФXI допускает некоторый диапазон окраски осадка от желто-оранжевого до красно-оранжевого. Это оправдано еще и потому, что цвет образующегося азокрасителя в некоторой степени, хотя и в очень небольшой, зависит от природы ароматического амина. Незначительное влияние природы ароматического амина на цвет азокрасителя объясняется тем, что π-электроны ароматического ядра амина обычно сопряжены с неподеленной электронной парой атома азота связи N=N, (n-π сопряжение), а не с π-электронами, этой связи, т.е. нафталиновое кольцо и ароматическое ядро амина находятся в разных плоскостях. Cобственно тот факт, что цвет образующихся азокрасителей практически не зависит от природы амина и позволяет использовать этот метод в качестве общей реакции подлинности на первичные ароматические амины.

Очень важен и порядок смешения растворов. Казалось бы, удобнее к раствору соли диазония добавить раствор β-нафтола, а не наоборот. Однако, при таком порядке смешения реакционная масса некоторое время оставалась бы достаточно кислой, что привело бы к образованию некоторого количества побочных продуктов.

Рассматриваемая методика отличается от аналогичной, приведенной в ГФХ, по нескольким пунктам. По методике ГФХ реакция среды при азосочетании щелочная, что выгодно отличает ее от методики ГФXI. Это достигается тем, что для растворения амина используется не 1 мл разведенной хлористоводородной кислоты, а всего лишь 3 капли. Не добавляют также ацетат натрия, поскольку количество едкого натра, находящееся в щелочном растворе β-нафтола достаточно для нейтрализации 3-х капель разведенной хлористоводородной кислоты. Порядок смешения щелочного раствора β-нафтола с кислым раствором соли диазония одинаков в обоих методах, однако, наблюдаемые проявления разные: в одном случае появляется красное окрашивание или выпадает оранжево-красный осадок (ГФХ), а в другом всегда выпадает осадок оранжевого с желтым или красным оттенком цвета (ГФXI).

Красное окрашивание объясняется тем, что азокраситель в щелочном растворе находится в растворенном состоянии в виде натриевой соли по фенольному гидроксилу, а в кислой среде он выпадает в осадок.

Интенсивность окраски красителя в растворе выше, чем в твердой фазе, которая к тому же содержит значительное количество не прореагировавшего β-нафтола белого цвета, поэтому чувствительность методики ГФХ выше. Методика ГФХ предусматривает и образование осадка, что возможно при передозировке кислоты или при недостатке щелочного раствора β-нафтола. Такая неопределенность нормативного требования является одним из главных недостатков методики ГФХ. Второй основной недостаток этой методики - малое количество хлористоводородной кислоты, что создает трудности с растворением амина, но, главное, обуславливает возможность побочных реакций на стадии диазотирования, особенно при анализе ароматических аминов в форме оснований. При недостатке кислоты могут образоваться диазоамино- и аминоазосоединения, что мешает наблюдению, поскольку эти вещества, как правило, окрашены и малорастворимы в слабокислых водных растворах.

2Ar-NH₂ + NaNO₂ + HCl → Ar-N=N-NH-Ar + NaCl + 2H₂O

2Ar-NH₂ + NaNO₂ + HCl → Ar-N=N-Ar-NH₂ + NaCl + 2H₂O

Таким образом, обе методики не лишены недостатков. Но в целом методика определения первичных ароматических аминов по ГФXI более надежна и воспроизводима, хотя чувствительность ее меньше. Следует отметить, что методику ГФХI нецелесообразно использовать для открытия фенолов; для этой цели более подходит методика ГФХ.