CC BY
115
Р. Ф. Бакеева, Т. С. Горбунова, О. Е. Вахитова,
Л. И. Сафиуллина, С. Ю. Гармонов, Л. М. Юсупова
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ МИЦЕЛЛЯРНЫХ СРЕД ДЛЯ МОДИФИКАЦИИ 5,7-ДИХЛОР-4,6-ДИНИТРОБЕНЗОФУРОКСАНА ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ АРОМАТИЧЕСКИХ АМИНОВ
Ключевые слова: мицеллярные структуры, солюбилизация, спектрофотометрический
анализ, ароматические амины, 5,7- дихлор-4,6-динитробензофуроксан, лекарственные
препараты, новокаин.
В работе разработаны оптимальные условия спектрофотометрического определения новокаина в лекарственных формах при модификации 5,7- ди-хлор-4,6-динитробензофуроксана смешанными мицеллами анионного и неионного ПАВ. Оценены селективность, предел обнаружения, мешающие компоненты, границы определяемых соединений.
Кeywords: micellar structures, solubilization, spectrophotometric analysis, aromatic amines, 5,7 - dichloro -4,6-dinitrobenzofuroksan, medicines, novocaine.
In the work are developed the optimum conditions for the spectrophotometric determination of novocaine in the medicinal forms during modification 5,7 - by the dichloro -4,6-dinitrobenzofuroksana mixed micelles of anionic and nonionic PAV.
Are evaluated selectivity, limit of the detections, which mix components, boundaries of the determined connections.
Как известно, интерес к исследованию свойств первичных ароматических аминов связан с их широким применением в фармацевтической химии [І]. Их производные используются в качестве местноанестезирующих средств (новокаин, анестезин), антибактериальных препаратов (бициллины, сульфаниламиды - сульфадимезин, сульфален, сульфадиметоксин), анальгетиков (парацетамол), противотуберкулезных (изониазид) и антирит-мических (новокаинмамид) средств. Ароматические амины могут являться продуктами разложения лекарственных препаратов в процессе хранения, причем их токсичность (например, п-аминофенола) весьма негативно сказывается на качестве лечения, поэтому нормативными документами установлены предельно допустимые содержания в лекарственных средствах [2,3].
Согласно современным Фармакопеям для определения ароматических аминов рекомендовано использование методов, основанных на применении опасных и высокоопасных нитрита натрия и Р-нафтола [2,4]. Недостатками стандартного нитритометрического метода являются также его длительность и невысокая чувствительность. Поэтому поиск безопасных и эффективных реагентов для определения ароматических аминов является весьма актуальной задачей.
Использование биологически активных, но не токсичных реагентов, в частности хлорпроизводных 4,6-динитробензофуроксана, затруднено их плохой растворимостью в водных средах. Одним из путей создания эффективных водных систем является использо-
вание мицеллярных растворов. Ранее нами было показано, что для увеличения растворимости наиболее полезными являются системы, в которых формируются смешанные мицеллы, включающие анионное ПАВ (додецилсульфат натрия, ДС^, и неионное ПАВ (ок-сиэтилированный нонилфенол, АФд-10), поскольку в этих системах достигается весьма высокая солюбилизация 5,7-дихлор-4,6-динитробензофуроксана [5,6].
Целью настоящего исследования являлась разработка методики анализа лекарственных форм на основе новокаина с использованием модифицированного ПАВ 5,7-дихлор-4,6-динитробензофуроксана.
Экспериментальная часть
В работе использованы: анионное ПАВ додецилсульфат натрия (ДСЩ молекулярная масса 288,38 г/моль, брутто-формула C12H25OSO3Na фирмы «KOCH-LIGHT LABORATORIES LTD», после трехкратной перекристаллизации из этанола; неионогенное ПАВ оксиэтилированный нонилфенол АФ g _ 10 стандартный образец ОАО «Нижнекамскнефтехим», молекулярная масса 661 г/моль.
C9H19
Cl
no2
(OCH2CH2)10OH
АФ g - 10
no2 1
O
II
Г<о ....COC^C^N^H^ _
HCL
ДXДHБФO
Hовкаин
5,7-Дихлор-4,6-динитробензофуроксан (ДХДНБФО) синтезирован по известной методике [12] и представляет собой кристаллы желтого цвета пластинчатой формы. Хорошо растворим в органических растворителях (ДМСО, ацетонитрил), но не растворяется в воде и гексане. Использовали новокаин фирмы «Sigma»
Для приготовления растворов использовали воду, очищенную на установке "Millipore compact laboratory high purity system". Электрическое сопротивление воды 18,2 МОм. В качестве растворителя использовали диметилсульфоксид (ДМСО) фирмы “Chemapol” х.ч.
Спектрофотометрические измерения проводили на приборе UV VIS Specord в спектральном диапазоне от 200 до 600 нм. Пределы допустимой погрешности, установленные в спектральном диапазоне от 390 до 1100 нм, составляют ± 0,8 нм, а в спектральном диапазоне от 200 до 390 нм ± 0,4 нм. При измерении оптической плотности растворов использовали кварцевые кюветы с толщиной поглощающего слоя 0,1; 0,5; 1,00 см.
Обсуждение результатов
В основе аналитического применения ДХДНБФО для определения ароматических аминов, в том числе новокаина, в лекарственных формах может быть использована реакция нуклеофильного замещения, представленная на схеме [7]. Реакцию ДХДНБФО с новокаином в отсутствии и присутствии поверхностно-активных веществ (смеси АФд-10 - ДСН состава адФ9-10 : аДСН = 0,75 : 0,25) проводили аналогично [8,9].
В результате аналитической реакции получили продукт 5,7-дихлор-4,6-динитробензофуроксанового производного новокаина (ДХДНБФОН), красно-оранжевого цвета, УФ-спектр поглощения которого представлен на рис. 1 (кривая 1) (Xmax1 =320 нм;
^max 2= 470 нм; в Л max 1= 15900; в л max 2 = 9500).
І
лшл ьш красно - оранжевый
Схема [10,11]
X, пт
Рис. 1 - Спектры поглощения ДХДНБФОН: 1 - в отсутствие ПАВ (в ДМСО); 2 - в присутствии ПАВ (смеси АФд.ю - ДСН состава адФэ-ю : а дСн = 0,75 : 0,25 , 20%
ДМСО, 80% Н2О. (СдхднБФО = 1'Ю-4 моль/л; Сновокаина = 1*10 моль/л; СПАВ,сум = 4'Ю-4 моль/л; 1 = 0,5 см, СККМ см = 7,9 10-5, моль/л )
Спектр ДХДНБФОН в системе смешанных мицелл содержит две полосы поглощения (Хтах1 =320 нм, є л тах 1 = 16060, на спектре не приведена; Лтах 2=420 нм; влтах 2 =14000) (рис. 1 кривая 2). Для установления стехиометрии реакции мы получили кривые насыщения (см. рис.2). При этом сохранялась постоянной концентрация ДХДНБФО и изменялась концентрация новокаина.
На кривых насыщения наблюдали появление излома в области, соответствующей молярному соотношению реагирующих веществ (ДНДХБФО + новокаин) 1:1 (рН 4.03).
Оптимальные условия определения новокаина подбирались нами в результате анализа интенсивности полосы поглощения ДХДНБФОН в области максимума второй полосы поглощения (Лтах = 420 нм).
На рис. 3 представлены спектры поглощения ДХДНБФОН при различных значениях рН.
104 С , моль/л
нов’
Рис. 2 - Зависимость оптической плотности Атах ДХДНБФОН от концентрации новокаина: 1 - С дхднбфо = 1'Ю"4 моль/л; 2 - С дхднбфо = 2*10-4 моль/л (СПАВ = 4*10-4 моль/л; 1 = 0,5 см), Хтэх 2=420 нм
X нм X, нм
Рис. 3 - Спектры поглощения ДХДНБФО (а) и ДХДНБФОН (б) в присутствии ПАВ при различных значениях рН: 1 - 2,56; 2 - 3,46 ; 3 - 4,03 ; 4 - 7,20 ; 5 - 11,41 ; (С ПАВ =4,0*10"4 моль/л; аАФ9-ю : адСН = 0,75 : 0,25; 1 = 0,5 см) в среде ДМСО (20% ) + вода
(80%)
Смещение полосы поглощения в коротковолновую область при уменьшении величины рН объясняется связыванием свободной пары электронов внециклического кислорода фуроксанового кольца, в результате чего она выключается из системы сопряжения с бензольным кольцом [13]. Смешение полосы поглощения при рН = 11 до 380 нм можно объяснить образованием 7-хлор-5-гидрокси-4,6-динитробензофуроксана в результате гидролиза ДНДХБФО. Об этом свидетельствует идентичность полученных спектров и спектров поглощения ДНДХБФО в данном диапазоне рН (рис. 3).
С1
°
№, А ""
С1 N Н °
ч
(C2H5)2NCH2CH2°
C°CH2CH2N(C2H5)2
N
N°
хо
°
N H
(C2H5)2NCH2CH2O C
° /Л
Учитывая вышесказанное можно предложить использование системы ДХДНБФО + АФд-ю (0.75)+ ДСН (0.25) + ДМСО (20%) + вода (80%) в качестве индикатора при исследовании кислотно-основных равновесий.
Зависимость оптической плотности (А420) растворов ДНДХБФОН и ДНДХБФО от рН при Лтах 420 нм представлена на рис. 4. Следует отметить, что изменение А42о=f(pH) для ДНДХБФОН в системе ДХДНБФО + новокаин + носит линейный характер (А=1.5386
- 0.1267 рН , г = 0,9995) в интервале рН 2.56 - 7. Оптимальный интервал значений рН для определения новокаина ~ 2,5 - 4,0 ед. рН, поскольку в этом случае наблюдается максимальная разница между поглощением продукта и реагента.
C
°
Рис. 4 - Зависимость оптической плотности (А420) растворов реагента ДНДХБФО (1) и продукта ДНДХБФОН (2) от рН
На рис. 5 представлены зависимости оптической плотности растворов ДХДНБФОН от концентрации ДХДНБФО, анализ которых позволяет определить и оптимизировать расход реагентов и ПАВ. Для количественного протекания реакции достаточно 2х-кратного избытка ДХДНБФО или соотношения молярных концентраций 1:2, что существенно ниже, чем при проведении этой реакции в среде ДМСО с монозамещенными нитро-бензофуроксана (в отсутствие ПАВ), где требуется 20 - кратный избыток реагента Большее количество реагента использовать экономически нецелесообразно, а меньшее приводит к нарушению стехиометрии реакции.
104 С ДХДНБФО, моль/л с ПАВ , моль/л
Рис. 5 - Зависимость А420 раствора ДХДНБФОН от концентрации ДХДНБФО (Сновокаина = 1-Ю-4 , моль/л; СПАВ = 4,0*10-4, моль/л); 1 = 0,5 см) (а); Зависимость А420 раствора ДХДНБФОН от концентрации ПАВ (Сновокаина = 1-10-4 , моль/л; Сдхднбфо = 2-10-4 , моль/л; 1 = 0,5 см) (б)
На рис. 5 б) представлена зависимость А420 от концентрации ПАВ. При концентрации ПАВ ~ 1-10"4 М, близкой к ККМ смеси ДСН - АФд -10 состава адод-ю : адсн _ 0,75 : 0,25 наблюдается рост А420. Максимальное значение А420 достигается в мицеллярной среде при СпАв ~ 3-4-10-4 моль/л, что обусловлено концентрированием реагента (ДХДНБФО) в смешанных мицеллах ПАВ. Снижение А420 обусловлено ограниченным значением солюбили-зационной емкости мицелл, поскольку количество ДХДНБФО в мицеллах ограничено, и дальнейшее его добавление не приводит к проникновению в мицеллы. Следовательно, оптимальной является концентрация, которая обеспечивает максимальную чувствительность определений новокаина в присутствии ПАВ, то есть, Спдв = 4-10-4 моль/л ( ~ 4 величины ККМ).
Учитывая приведенное выше можно предложить оптимальные условия спектрофотометрического определения новокаина:
- состав смешанного растворителя Н2О - ДМСО: 90 - 10 % (повышение доли воды приводит к некоторым потерям реагента вследствие гидролиза);
- состав ПАВ: смесь из анионного (ДСН) и неионного (АФд-10) ПАВ в соотношении аАфд-10 : аДсн = 0,75 : 0,25;
- концентрация ПАВ: 4-10-4 моль/л (~ 4 величины ККМ);
- оптимальный интервал значений рН составляет ~ 2,5-4,0 ед. рН;
- оптимальная спектральная область: Лтах = 420 нм (для рН 4);
- время реакции 30-60 минут;
—2-кратный избыток реагента относительно определяемого вещества или соотношение молярных концентраций С дхднбфо : Сновокаина = 2:1;
В данных условиях линейная зависимость оптической плотности от концентрации новокаина в растворе сохраняется в широком интервале определяемых концентраций:
А = - 0,024 + (16,65 ± 0,71) С (мг/мл) (г = 0.9985; П=10).
При оценке селективности методики было изучено влияние компонентов пробы на результаты аналитических определений (табл. 1). Установлено, что спектрофотометрическому определению новокаина не мешает присутствие потенциальных компонентов и примесей в широких пределах.
Таблица 1 - Мешающее влияние компонентов на результаты определения новокаина (п = 5; Р = 0,95)
Компоненты (А) Содержание компонента Од, моль/л Соотношение СА/Снов Введено новокаина, мкг/мл Найдено новокаина, мкг/мл
и-Амино-бензойная 0,50-10"4 0,5:1 27,28 27,25±0,31
кислота 1,00-10'4 1:1 27,28 28,23±0,92
1,00-10"4 1:2 54,56 55, 6±1,4
Фенол 0,50-10"4 1:2 27,28 28,0±1,02
NaCl 0,145 1450:1 27,28 27,17± 0,54
СаС12 0,270 2700:1 27,28 27,21±0,45
7п0 1,00-10"4 1:1 27,28 27,06±0,63
Таким образом, на примере анализа целого ряда модельных растворов проверена возможность спектрофотометрического определения новокаина в исследуемых матрицах. Полученные результаты удовлетворительны по своим метрологическим характеристикам.
Предел обнаружения составляет: 0,30 мкг/мл. Это существенно ниже предела обнаружения ароматических аминов по стандартной методике с нитропруссидом натрия 0,5 мкг/мл [3] или с нитритом натрия [2]. Присутствие ПАВ повышает чувствительность определений относительно стандартизованных методик (£л тах=14000 л-моль"1-см"1). Последняя из упомянутых методик характеризуется также длительностью выполнения аналитических операций и использованием опасного по своей токсичности вещества №N02 (2 класс опасности) [14].
В таблицах 1 и 2 представлены результаты определения содержания новокаина и новокаиновой соли в модельных и готовых лекарственных формах, выпущенных различными фармацевтическими фирмами.
Таблица 2 - Результаты определения новокаина и новокаиновой соли в лекарственных формах (п= 5, Р=0,95)
Лекарственная форма Фирма - изготовитель Дата изготов-ле-ния / предельный срок хранения Содержание новокаина/ новокаин. соли Содержа-ние нов./ нов.соли (норм.)
Новокаин (раствор для инъекций) ОАО «Органика» г.Новокузнецк 12.200S / 01.2012 4,927 ±0,063 мг/мл 5 мг/мл
Новокаин (раствор для инъекций) ОАО «Биосинтез» г.Пенза 01.2009/ 02.2012 4,98±0,10 мг/мл 5 мг/мл
Новокаин (раствор для инъекций) РУП «Борисовсий завод медицинских препаратов» Республика Бела-русьг. Борисов 01.2009 / 02.2012 20,43±0,81 мг/мл 20 мг/мл
Бициллин 5 ОАО «Синтез» г. Курган 01.2009 / 02.2012 19,99±0,54% 19,S %
Новокаиновая соль бензилпенициллина ОАО «Синтез» г. Курган 06.2007 / 06.2010 99,7±2,5% 99,9%
Новокаин (свечи ректальные) ОАО «Нижфарм» г.Нижний Новгород 11.200S/ 10.2012 0,109±0,012 г 0,1г
Таким образом, модификация 5,7-дихлор-4,6-динитробензофуроксана посредством его иммобилизации в мицеллах ПАВ может обеспечить растворимость ДХДНБФО в водосодержащих и водных фазах; решить проблему несовместимости реагирующих веществ: аналитического реагента и определяемого вещества; повысить эффективность применения ДХДНБФО в качестве аналитического реагента в анализе ароматических аминов.
Литература
1. Машковский, М.Д. Лекарственные средства. Ч. II .- М.: Медицина, 1993.- 686 с.
2. Государственная Фармакопея СССР, изд. Х. - М.: Медицина, 1968. - 1079 с.
3. Британская Фармакопея. V. 1. L3., 1996.
4. United States Pharmacopoeia, 24th.-The United States Pharmacopoeial Convention Inc, Rockville MD, 2000.2570 p.
5. Chatin. A. P., Atkins, К. Method for preparing explosive compounds Pat U.S. U754040, 28.06.88. Appl. 25.02.85
6. Гармонов, С.Ю. Биологическая активность хлорпроизводных нитробензофуроксана /С.Ю. Гармонов и др. // Вопросы биологической медицинской и фармацевтической химии.-2005.-№4.-С. 45 - 48.
7. Пат. 2194990 Российская Федерация / С.Ю. Гармонов, И.Ф. Фаляхов, А.С. Салахова, В.Ф. Со-пин; заявл. 03.05.01; опубл. 20.12.02, Бюл. № 35.
8. Пат. 1735745 Российская Федерация / М.И. Евгеньев, Ф.С. Левинсон, И.Ф. Фаляхов; опубл.22.01.1992.
9. Канчурина, Э. Э. Реакции 5,7-дихлор-4,6-динитробензофуроксана с гетероциклическими аминами пиридинового ряда / Э.Э. Канчурина, Л.М. Юсупова, В.Ф. Сопин, И.В. Галкина, В.И. Галкин // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2006. - №4. - С.31-36.
10. Канчурина, Э. Э. Реакции нуклеофильного замещения 5,7-дихлор-4,6-динитробензофуроксана с К,К-диэтиланилином / Э.Э. Канчурина, Л.В. Спатлова, Л.М. Юсупова, В.Ф. Сопин, И.В. Галкина,
B.И. Галкин // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2006. - №4. - С.41-45.
11. Бакеева,Р.Ф. Модификация 5,7-дихлор-4,6-динитробензофуроксана для применения в качестве аналитического реагента и компонента биологически активных композиций. Ч.1 иммобилизация смешанными мицеллами / Р.Ф. Бакеева, Т.С. Горбунова, Л.И. Сафиуллина, О.Е. Вахитова,
C.Ю. Гармонов, Л.М. Юсупова, В.Ф. Сопин // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2010 .- № 5 .С. 48-54.
12. Хмельницкий, Л.И. Химия фуроксанов (реакции и применение) / Л.И. Хмельницкий, С.С Новиков, Т.И. Годовикова. - М.: Наука, 1996. - 430 с.
13. Бакеева,Р.Ф.Модификация 5,7-дихлор-4,6-динитробензофуроксана для применения в качестве аналитического реагента и компонента биологически активных композиций. Ч.11 Солюбилизация смешанными мицеллами / Р.Ф. Бакеева, Т.С. Горбунова, Л.И.Сафиуллина, О.Е. Вахитова, С.Ю. Васютина, Л.М. Юсупова, В.Ф. Сопин // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2010 .- № 5. -С.60-65.
14. Лазарев, Н.В. Вредные вещества в промышленности / Н.В. Лазарев; Н.Д. Гадаскина. - Л.: Химия, 1977. - 608 с.
© Р. Ф. Бакеева - д-р хим. наук, проф. каф. аналитической химии, сертификации и менеджмента качества КГТУ, bakeeva@kstu.ru; Т. С. Горбунова - канд. хим. наук, доц. каф. аналитической химии, сертификации и менеджмента качества КГТУ; О. Е. Вахитова - инж. той же кафедры; Л. И. Сафиуллина - студ. КГТУ; С. Ю. Гармонов - д-р хим. наук, проф. каф. аналитической химии и менеджмента качества КГТУ; Л. М. Юсупова - д-р хим. наук, проф. каф. химии и технологии органических соединений азота КГТУ.
