ИССЛЕДОВАНИЕ АССОЦИАТОВ ЭТОНИЯ С ОКСИАЗОРЕАГЕНТАМИ Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

ФАРМАЦЕВТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

УДК 543.8 DOI: https://doi.Org/10.52540/2074-9457.2022.1.42

А. И. Жебентяев

ИССЛЕДОВАНИЕ АССОЦИАТОВ ЭТОНИЯ С ОКСИАЗОРЕАГЕНТАМИ

Витебский государственный ордена Дружбы народов медицинский университет,

г. Витебск, Республика Беларусь

Оксиазореагенты широко применяются как для качественного обнаружения, так и для количественного определения неорганических и органических веществ. Разработка и совершенствование методик контроля качества лекарственных средств, содержащих этоний, по-прежнему являются актуальными задачами, так как известные методики определения этония имеют определенные недостатки. Обнаружено образование окрашенных ассоциатов этония с оксиазореагентами (люмогаллион (ЛГ), резарсон (РЗ), сульфонафтолазорезорцин (СНАР)). Спектрофотометрическим методом исследовано взаимодействие этония с оксиазореагентами. Определены оптимальные условия образования ассоциатов этония (рН, наличие стабилизатора - поливиниловый спирт, этанол). Взаимодействие этония с оксиазореагентами зависит от pH растворов, так как эти реагенты относятся к слабым органическим кислотам. Методами физико-химического анализа комплексных соединений (методы сдвига равновесия и изомолярных серий) установлено соотношение компонентов в ассоциатах (1:1). Сняты спектры поглощения ассоциатов этония с оксиазореагентами и определены спектральные характеристики ассоциатов. Спектрофотометрическим методом проведено изучение кислотно-основных свойств резарсона. Изменение спектров поглощения растворов ре-зарсона в зависимости от pH связано с диссоциацией гидроксильных групп, находящихся в о- и п-положениях к азогруппе. Методом изобестических точек рассчитаны константы диссоциации резарсона. Обсужден порядок диссоциации гидроксильных групп резарсона. Исследована зависимость оптической плотности растворов ассоциатов от концентрации этония и установлены области подчинения светопоглощения растворов ассоциатов основному закону светопоглощения: 3,0-20,0 мкг/мл (ЛГ), 3,0-15,0 мкг/мл (РЗ) и 6,0-9,6 мкг/мл (СНАР). С помощью исследованных азореагентов возможно как качественное обнаружение, так и количественное безэкстракционное определение этония в лекарственных средствах.

Ключевые слова: этоний, люмогаллион, резарсон, сульфонафтолазорезорцин, оптическая плотность, ассоциат.

ВВЕДЕНИЕ

Исследование реакций образования ассоциатов солей четвертичных аммониевых оснований с гидроксилсодержащими органическими реагентами в водных растворах представляет как теоретический, так и практический интерес.

Установление оптимальных условий образования ассоциатов необходимо для разработки методик безэкстракционного фотометрического определения лекарственных веществ, относящихся к четвертичным аммониевым соединениям, путем перевода их в окрашенные соединения.

Гидроксилсодержащие органические

реагенты (оксиазореагенты, оксиксанте-новые красители, а также сульфофталеи-новые красители) применяются при экс-тракционно-фотометрическом и экстрак-ционно-флуориметрическом определении лекарственных веществ основного характера [1-3].

Цель настоящей работы - исследование химико-аналитических характеристик ассоциатов этония с оксиазореагентами.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Объектом исследования был «этоний» -[1,2-этилен-бис-^-диметил-карбдецило-ксиметил) аммония дихлорид] - лекар-

ственное средство, оказывающее бактери-остатическое и бактерицидное действие. Рабочие растворы этония готовили растворением фармацевтической субстанции в воде (100-500 мкг/мл).

Использованы 10-3 М водно-этаноль-ные (50% этанола) растворы реагентов (люмогаллион - ЛГ, резарсон - РЗ, суль-фонафтолазорезорцин - СНАР) квалификации «ч.д.а.».

Необходимые значения pH растворов при исследовании зависимости образования ассоциатов от pH создавали прибавлением разбавленных растворов серной кислоты и гидроксида натрия.

Спектры поглощения растворов снимали на спектрофотометре СФ-46 в кюветах с толщиной слоя 1 см. Контроль pH растворов осуществляли с помощью ионо-мера лабораторного И-130М.

Методы исследования: спектрофото-метрия в видимой области и потенциоме-трия.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Исследуемые реагенты (люмогалли-он, резарсон и сульфонафтолазорезор-цин) предложены для фотометрического и флуориметрического определения галлия [4, 5], молибдена [6] и других элементов (рисунок 1).

Обнаружено изменение окраски изучаемых оксиазореагентов в присутствии это-ния, что указывает на образование новых химических соединений.

Взаимодействие этония с люмогаллио-ном и другими оксиазореагентами зависит от рН растворов, так как эти реагенты относятся к слабым органическим кислотам. Из

OH

Cl SO3H

Люмогаллион, рЛ"а (5,6 и 7,15)

2,2',4'-тригидрокси-5-хлор-(1-азо-1')бензол-

3-сульфокислота

\ А^ч

Ч

SO3H

Сульфонафтолазорезорцин, рКа

(7,0 и 9,2) [1,3-дигидроксибензол-(4-азо-1')-

2-нафтол-4'-сульфокислота

OH

\ А^Ч

ДБОзИг

Резарсон

2,2',4'-тригидрокси-5-хлор-(1-азо-1')бензол-3-арсонокислота

Рисунок 1. - Исследуемые реагенты

водных растворов, содержащих ассоциаты этония, с течением времени выпадает осадок. Для повышения устойчивости растворов прибавляли определенное количество этанола или поливинилового спирта (ПВС).

На рисунке 2 представлена зависимость оптической плотности растворов этония с люмогаллионом от рН.

0.2

5.0

7.0

3.0

рН

1 - 0,1% ПВС; 2 - 12% этанола; Сж = 4 • 105 М; Сэт= 20 мкг/мл; 560 нм Рисунок 2. - Зависимость светопоглощения растворов этония с люмогаллионом от pH

В присутствии этанола (кривая 2) оптимальные значения рН несколько сдвинуты в сторону более высоких значений рН. Это обусловлено изменением кислотно-основных свойств люмогаллиона в присутствии этанола. Дальнейшие исследования проводили в присутствии 0,04-0,1% ПВС, так как такие растворы более устойчивы по сравнению с растворами, содержащими этанол (10-20%).

При повышении содержания этанола

в растворе наблюдается уменьшение оптической плотности растворов вследствие сольватации реагента и последующего разрушения ассоциата.

На рисунке 3 приведены спектры поглощения люмогаллиона и ассоциата это-ния с люмогаллионом в оптимальных условиях образования ассоциата. Для спектра поглощения ассоциата характерна длинноволновая полоса с максимумом в области 560-580 нм.

А

400

500

600

нм

Слг = 4-10-5 М; Сэт = 20 мкг/мл; 0,1% ПВС; рН = 7,0 Рисунок 3. - Спектры поглощения растворов люмогаллиона (1) и этония с люмогаллионом (2)

В таблице 1 даны спектральные характеристики и оптимальные значения рН образования ассоциатов этония с люмогал-лионом, резарсоном и сульфонафтолазоре-зорцином.

Спектрофотометрическим методом проведено изучение кислотно-основных свойств резарсона и рассчитаны константы диссоциации резарсона. Ионная сила растворов поддерживалась постоянной (0,1) с помощью хлорида калия. Резарсон был перекристаллизован из этанола.

Изменение спектров поглощения ре-зарсона в зависимости от рН (рисунок 4) связано с диссоциацией гидроксильных групп, находящихся в о- и п-положениях к

азогруппе. Диссоциация арсоногруппы не приводит к существенным изменениям в спектрах поглощения, так как арсоногруп-па не содержит неподелённой пары электронов и её п-система изолирована. Поэтому определить константы диссоциации арсоногруппы резарсона спектрофотоме-трическим методом невозможно. Диссоциация арсоносодержащих органических реагентов по арсоногруппе происходит в области рН 2-5 [7], т.е. в этой области рН резарсон находится в форме R0- и R2-.

Спектр поглощения резарсона при рН 1-4 имеет максимум в области 420-440 нм. С повышением рН увеличивается оптическая плотность и происходит сдвиг мак-

Таблица 1. - Основные химико-аналитические характеристики ассоциатов этония

с оксиазо реагентами

ЛГ РЗ СНАР

рНопт 6,6-7,5 7,1-8,2 7,5-8,9

Хр, нм 440-450 455-465 490-500

Хасс, Им 560-580 495-520 595-605

Соотношение ЭТ:Р 1:1 1:1 1:1

350

450

550

1 - 1,0-3,0; 2 - 5,9; 3 - 6,5; 4 - 8,5-9,5; 5 - 11,3; 6 - 12,5-14,0; СРЗ = 2-Ш~5 М. Рисунок 4. - Спектры поглощения растворов резарсона при разных значениях рН

с рН > 12,0, что указывает на полноту образования R4— формы резарсона. В сильнощелочной среде (> 0,1-1 М №ОН) окраска растворов резарсона с течением времени ослабляется в связи с окислением резарсона кислородом воздуха. Поэтому определить константу диссоциации резарсона по пятой гидроксильной группе не представлялось возможным.

Константы диссоциации резарсона рассчитаны методом изобестических точек [8].

Р^а.з = РН - ^

рКаЛ = рН - ^

Асм - Ая2-Акз- - А

см

Асм - Ая3-

АН4- - А

см

симума поглощения в длинноволновую область, что обусловлено диссоциацией гидроксильных групп, находящихся в о- и п-положениях к азогруппе. Первая изобес-тическая точка свидетельствует о наличии в растворе R2— и R3— форм резарсона. Растворы с рН 8,5-9,5 имеют постоянную оптическую плотность при 465 нм. Эта длина волны характерна для R3— формы реагента, диссоциированного по гидроксиль-ной группе, расположенной в о-положении к азогрупе.

При дальнейшем росте рН наблюдается некоторое уменьшение оптической плотности и сдвиг максимума полосы поглощения в длинноволновую область. Вторая изобестическая точка подтверждает наличие R3— и R4— форм реагента. Оптическая плотность растворов при 510 нм достигает постоянного значения у растворов

где Ак2-, Лк3-, Лк4- - оптические плотности соответствующих форм резарсона;

Асм - оптическая плотность смеси R2— и R3— форм резарсона (при расчете рКа,3) и R3—, R4— - при расчете рКа,4.

В качестве «аналитических» длин волн при расчете Ка3 и Ка4 были 465 и 510 нм соответственно. В таблице 2 приведены результаты расчета констант диссоциации резарсона, рК которых равны 6,33 ± 0,03 и 10,90 ± 0,04. а

На рисунке 5 представлены результаты определения констант диссоциации резар-сона графическим методом. Полученные значения рКа3 и рКа4 хорошо согласуются с расчетными данными.

Относительно порядка диссоциации гидроксильных групп резарсона можно предположить, что первой диссоцииру-

Таблица 2. - Результаты расчета констант диссоциации резарсона Ср3 = 210-5 М; / = 0,1; t = 20 °С; т = 1 см

рН А465 рКа,3 рН А510 р К , 4

3,10 0,195 — 9,00 0,340 -

5,97 0,325 6,30 10,30 0,385 10,84

6,26 0,392 6,29 10,50 0,400 10,87

6,39 0,416 6,31 10,70 0,420 10,88

6,53 0,442 6,34 10,90 0,435 10,86

6,73 0,485 6,33 11,10 0,455 10,97

6,86 0,500 6,38 11,30 0,480 10,93

7,01 0,525 6,36 11,50 0,500 10,90

9,00 0,600 - 11,70 0,510 10,95

12,90 0,540 -

рК,3 = 6,33 ± 0,03 рКаА = 10,90 ± 0,04

А

3 7 11 рН

Рисунок 5. - Определение констант диссоциации резарсона

ет гидроксильная группа, находящаяся в бензольном кольце, содержащем арсо-ногруппу, так как арсоногруппа является сильным акцептором электронов. Затем диссоциирует вторая гидроксильная группа, находящаяся во втором бензольном кольце (о-положение к азогруппе). В сильнощелочных растворах диссоциирует гидроксильная группа, находящаяся в п-положении.

Соотношение этония и люмогаллиона (резарсона, СНАР) в ассоциатах установлено методом изомолярных серий и равно 1:1.

Исследована зависимость оптической плотности растворов ассоциатов от концентрации этония и определена область подчинения светопоглощения растворов основному закону светопоглощения: 3,020,0 мкг/мл (ЛГ), 3,0-15,0 мкг/мл (РЗ) и 6,0-9,6 мкг/мл (СНАР).

Из исследованных реагентов практический интерес для безэкстракционного фотометрического определения этония представляет люмогаллион, так как растворы этония с этим реагентом устойчивы не менее 2 час. и прямолинейная зависимость оптической плотности растворов наблюдается в более широком интервале концентраций этония.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исследованы химико-аналитические характеристики ассоциатов этония с ок-сиазореагентами (люмогаллион, резарсон, сульфонафтолазорезорцин), определены оптимальные условия образования, сняты спектры поглощения ассоциатов этония с оксиазореагентами, установлено соотно-

шение компонентов в ассоциатах.

Исследованные реакции образования окрашенных ассоциатов этония могут быть использованы для безэкстракционного фотометрического определения этония при контроле качества этоний-содержа-щих лекарственных средств.

SUMMARY

A. I. Zhebentyaev RESEARCH OF ETHONIUM ASSOCIATES WITH OXYAZOREAGENTS Oxyazoreagents are widely used both for qualitative detection and for assay of inorganic and organic substances. Development and improvement of quality control methods of medicinal substances containing ethonium is still a current task since the known methods of ethonium determination have certain disadvantages. Formation of ethonium colored associates with oxyazoreagents (lumogallion (LG), resarson (RS), sulfonaphtholazoresorcin (SNAR)) was detected. Interaction of ethonium with oxyazoreagents was studied by the spectrophotometric method. Optimum conditions for the formation of ethonium associates were determined (pH, presence of a stabilizer - polyvinyl alcohol, ethanol). Interaction of ethonium with oxyazoreagents depends on pH of solutions since these reagents belong to weak organic acids. By the methods of physicochemical analysis of complex compounds (methods of equilibrium shift and isomolar series) the ratio of components in the associates (1:1) was found. Absorption spectra of ethonium associates with oxyazoreagents were received

and spectral characteristics of associates were determined. Acid-base properties of resarson were studied using the spectrophotometric method. Changes in the absorption spectra of resarson solutions depending on pH are associated with dissociation of hydroxyl groups located in the o- and ^-positions to the azo group. The dissociation constants of resarson were calculated by the isobestic point method. The dissociation order of resarson hydroxyl groups is discussed. The dependence of the absorbance of associate solutions on the concentration of ethonium was studied and spectral regions of obedience of light absorbance of associate solutions according to the fundamental law of light absorption were found: 3,0-20,0 |g/mL (LG), 3,0-15,0 ||g/mL (RS) and 6,0-9,6 |g/ mL (CHAP). With the studied azo reagents both qualitative detection and extraction-free assay of ethonium in medicinal substances are possible.

Keywords: ethonium, lumogallion, resarson, sulfonaphtholazoresorcin,

absorbance, associate.

ЛИТЕРАТУРА

1. Zhebentyaev, A.I. Extraction-spectropho-tometric determination of berberine sulfate in tablets using eosin as a reagent / A. I. Zhebentyaev,

A. K. Zhernosek // Pharmazie. - 1996. - Vol. 51, N 4. - S. 252.

2. Жебентяев, А. И. Химико-аналитические свойства флуоресцирующих ассоциатов этония с галогенпроизводными флуоресцеи-на / А. И. Жебентяев, А. К. Жерносек // Весщ Акадэмн навук Беларуси Сер. хiм. навук. -1996. - № 2. - С. 18-24.

3. Жебентяев, А. И. Химико-аналитические характеристики ассоциатов верапами-ла с азореагентами / А. И. Жебентяев, В. М. Ёршик // Весщ Нацыянальнай акадэмп навук Беларуси Сер. хiм. навук. - 2004. - Т. 26, № 4.- С. 20-23.

4. Назаренко, В. А. Исследование химизма реакций ионов с органическими реагентами /

B. А. Назаренко, Лям Нгок Тху, Р. М. Дриниц-кая // Журн. аналит. химии. - 1967. - Т. 22, № 3.- С. 346-353.

5. Твердофазно-флуориметрическое определение галлия (III) с морином и люмогалли-оном, иммобилизованными на целлюлозных матрицах / О. И. Абраменкова [и др.] // Журн. аналит. химии. - 2011. - Т. 66, № 12. - С. 13301334.

6. Прохорова, Г. В. Азосоединения - реагенты для вольтамперометрического определения молибдена (VI) / Г. В. Прохорова,

В. М. Иванов, Г. А. Кочелаева // Журн. аналит. химии. - 2000. - Т. 55, № 7. - С. 745-749.

7. Адамович, Л. П. Исследование нового органического реактива - бензоил-2-арсоновой-(1-азо-1)2-оксинафталин-3,6-дисульфокислоты / Л. П. Адамович, Р. С. Диденко // Науч. тр. науч.-исследоват. ин-та химии Харьковского гос. ун-та. - 1954. - Т. 2, № 2.- С. 189-194.

8. Альберт, А. Константы ионизации кислот и оснований / А. Альберт, Е. Сержент. -Москва: Химия, 1964. - 180 с.

REFERENCES

1. Zhebentyaev AI, Zhernosek AK. Extrac-tion-spectrophotometric determination of berberine sulfate in tablets using eosin as a reagent. Pharmazie. 1996;51(4):252

2. Zhebentiaev AI, Zhernosek AK. Chemical-Analytical Properties of Fluorescent Associates of Ethonium with Halogen Derivatives of Fluorescein. Vestsi Akademii navuk Belarusi. Ser khim navuk. 1996;(2):18-24. (In Russ.)

3. Zhebentiaev AI, Ershik VM. Chemical-analytical characteristics of associates of verapamil with azoreagents. Vestsi Natsyianal'nai akademii navuk Belarusi. Ser khim navuk. 2004;26(4):20-3. (In Russ.)

4. Nazarenko VA, Liam Ngok Tkhu, Drinits-kaia RM. Study of the chemistry of reactions of ions with organic reagents. Zhurn analit khimii. 1967;22(3):346-53. (In Russ.)

5. Abramenkova OI, Amelin VG, Aleshin NS, Korolev DS. Solid-phase fluorimetric determination of gallium (III) with morin and lumogallion immobilized on cellulose matrices. Zhurn analit khimii. 2011;66(12):1330-4. (In Russ.)

6. Prokhorova GV, Ivanov VM, Kochelaeva GA. Azo compounds - reagents for voltammetric determination of molybdenum (VI). Zhurn analit khimii. 2000;55(7):745-9. (In Russ.)

7. Adamovich LP, Didenko RS. Study of a new organic reagent - benzoyl-2-arsonic-(1-azo-1)2-hydroxynaphthalene-3,6-disulfonic acid. Nauch tr nauch.-issledovat in-ta khimii Khar'kovskogo gos un-ta. 1954;2(2):189-94. (In Russ.)

8. Al'bert A, Serzhent E. Ionization constants for acids and bases. Moskva, RF: Khimiia; 1964. 180 s. (In Russ.)

Адрес для корреспонденции:

210009, Республика Беларусь, г. Витебск, пр. Фрунзе, 27, УО «Витебский государственный ордена Дружбы народов медицинский университет», кафедра токсикологической и аналитической химии, тел.: +375 (212) 64 81 34, Жебентяев А. И.

Поступила 02.03.2022 г.