CC BY
74
НЕКОТОРЫЕ ПОДХОДЫ К ЭКСТРАКЦИОННО-ФОТОМЕТРИЧЕСКОМУ ОПРЕДЕЛЕНИЮ МЕСТНОАНЕСТЕЗИРУЮЩИХ ВЕЩЕСТВ
Е.М. Адамова, Р.К. Чернова
Саратовский государственный университет, кафедра аналитической химии и химической экологии E-mail: Chernova [email protected]
Сформулированы подходы к поиску цветных реакций на некоторые местные анестетики. Исследована реакция взаимодействия лидокаина с метиловым оранжевым. Установлен состав ассо-циата и оценена возможность применения данной реакции для экстракционно-фотометрического определения лидокаина.
Some Approaches to Extraction-Photometric Detection of Local Anesthetics Substances
E.M. Adamova, R.K. Chernova
Approaches to search of color reaction on local anesthetics are formulated. Reaction of interaction of lidocaine with methyl orange is investigated. The structure is established and the opportunity of application of the given reaction for extraction-photometric definition of lidocaine is appreciated.
К местноанестизирующим веществам относится группа соединений:
N(C2H5)2
о -НС1 Новокаин
H?N ~ Н3С Анестезин
СН3 О *НС1*Н20 Лидокаин
'8' 'СООСНз Ультракаин (Артикаин)
Все они в настоящее время активно применяются в медицинской практике. Механизм действия местных анестезирующих веществ заключается в нарушении электрохимических процессов в нервных волокнах. Накапливаясь внутри клетки, они блокируют прохождение болевого импульса с периферии к ЦНС - отсюда обезболивание.
Фотометрическое определение новокаина и анестезина в биологических средах и лекарственных формах не представляет больших затруднений, так как благодаря наличию первичной аминогруппы эти соединения вступают в реакции конденсации, диазотирования и азосочетания, образуя интенсивно окрашенные продукты реакции.
© Е.М. /урмова, Р.К. Чернова, Z007
Наибольшую трудность для определения представляют местноанестезирующие вещества, не содержащие первичной аминогруппы. Фотометрические методы определения для них практически не разработаны. В фармацевтической практике их определяют, как правило, либо титрованием по Т^Н-группе в спиртовой среде раствором ЫаОН с тимол -фталеином, или титрованием в ДМФА, по образованию комплексных соединений с двухвалентными ионами (1-металлов (Со (II), Си (II)), нитрованием концентрированной НМ03 с последующей обработкой КОН.
Такие реакции малоэффективны, так как с их помощью можно количественно определить лишь содержание основного вещества в лекарственных средствах. Для биологических сред и других сложных объектов они не применимы.
Цель настоящего исследования состояла в изыскании реакций других типов, пригодных для фотометрического определения малых концентраций всей группы местноане-стезирующх веществ.
В связи с этим нами был сформулирован ряд принципов, положенных в основу поиска новых цветных реакций на указанную группу анестетиков:
1. Рассматриваемые соединения способны протонироваться по азоту аминогруппы, и, следовательно, в кислых средах они находятся преимущественно в виде катионов.
2. Цветные реакции возможны в том случае, если существуют окрашенные (с хорошо выраженной хромофорной системой) анионы, способные образовывать достаточно устойчивые ионные ассоциаты с катионами местных анестетиков (кислые среды).
3. Такие ассоциаты должны быть способны экстрагироваться в фазу органического растворителя, в то время как сам анион не должен обладать такой способностью.
Для реализации указанных принципов нами исследовался ряд специально подобранных хромофорных органических реагентов, содержащих сульфогруппу, способную диссоциировать в достаточно кислых средах [1] и таким образом обеспечивать отрицательный заряд реагенту-противоиону. Исследованные реагенты приведены в таблице.
Экстракционная способность органических реагентов и их ассоциатов с лидокаином (экстрагент хлороформ, pH = 4,2)
№ Реагент Экстрагируемость в хлороформ
реагент ассоциат
1 Арсеназо I - -
2 Арсеназо III - -
3 Бериллон II - -
4 Бромкрезоловый зелёный + +
5 Бромкрезоловый пурпурный + +
6 Бромпирогаловый красный - -
7 Индигокармин + +
8 Питрозо-Л-соль - +
9 Стильбазо - -
10 Хромазурол Б + +
11 Цинкон + +
12 Бромфеноловый синий - +
13 Метиловый оранжевый - +
14 Тропеолин О + +
15 Тропеолин ОО + +
16 Тропеолин ООО + +
17 Эриохром чёрный Т + 4-
Примечание. «+» - экстрагируется в хлороформ, «-» - не экстрагируется в хлороформ.
Экспериментальная часть
При выполнении работы были использованы следующие реагенты и их растворы:
1. 2% (7*10“2 М) раствор лидокаина медицинского назначения (исходный раствор). Рабочий раствор с концентрацией 7-10“3 М готовили последовательным разбавлением исходного раствора в день использования.
2. Бромфеноловый синий (ч.д.а.) (концентрация рабочего раствора 4-1 (Г3 М).
3. Метиловый оранжевый (МО) (ч.д.а.) (концентрация рабочего раствора 9-10 '3 М).
4. Тропеолин О (ч.д.а.) (концентрация рабочего раствора 1010“3 М).
5. Тропеолин 00 (ч.д.а.) (концентрация рабочего раствора 8-10-3 М).
6. Тропеолин ООО (ч.д.а.) (концентрация рабочего раствора 8-1 (Г3 М).
7. Эриохром чёрный Т (ч.д.а.) (концентрация рабочего раствора 6-1 (Г3 М).
8. Реагенты, представленные в таблице с № 1 -12, - индикаторы.
9. Хлорид калия (х.ч.) (концентрация рабочего раствора 0,5 М).
10. Сульфат калия (х.ч.) (концентрация рабочего раствора 0,5 М).
8
Научный отдел
11. Нитрат калия (х.ч.) (концентрация рабочего раствора 0,5 М).
12. Буфер ацетатный Буферные растворы готовили согласно [2].
Примечание: Все используемые в данной работе растворы водные.
Аппаратура
Электронные спектры поглощения снимали на спектрофотометре СФ-26. Значения pH измеряли на рН-метре/ милливольтметре pH-121 со стеклянным электродом.
Электрофореграммы снимали на бумажном носителе (/ = 60 мин, 17 = 500 В).
Как видно из таблицы, вышеперечисленным требованиям соответствуют бромфе-ноловый синий (БФС), метиловый оранжевый (МО).
Дальнейшие исследования проводились в системе лидокоин -метиловый оранжевый -хлороформ.
Установлено, что при pH = 4,2 метиловый оранжевый в хлороформ не экстрагируется, однако в присутствии протонированно-го лидокаина наблюдается экстракция ассо-циата метилового оранжевого с лидокаином в хлороформ:
Ш(С2Н5)2
N=1^-
(СН3)2Ы
Для доказательства формы существования МО в кислых средах проводились электрофоретические исследования. Было установлено, что при pH > 3 происходит диссоциация сульфогруппы, и метиловый оранжевый существует в форме аниона [1].
Для нахождения оптимального значения pH образования ионного ассоциата нами исследовалась зависимость оптической плотности ассоциата А от pH ацетатного буферного раствора (рис.З).
Как видно, значение оптической плотности экстракта практически не изменяется в интервале pH = 4,0-4,6. Уменьшение оптической плотности при pH < 4 может быть связано с отсутствием диссоциации сульфогруппы МО, а уменьшение оптической плотности при pH > 4,6 - с уменьшением содержания протонированной формы лидокаина.
Рис. 1. Зависимость оптической плотности экстракта от pH ацетатного буферного раствора
В связи с этим оптимальным было выбрано значение pH = 4,2 (МО диссоциирован [1], лидокаин протонирован, р/Га = 7,8 [3]).
Как указывалось, МО растворим в воде, но не растворим в хлороформе, а ассоциат его с лидокаином растворим в хлороформе.
Методом изомолярных серий [4] в хлороформном экстракте было установлено молярное соотношение компонентов в ионном ассоциате. Для этого исследовали стехиометрические соотношения компонентов С (лидокаин) : С (метиловый оранжевый) = 4:1, 3:1, 2:1, 1:1, 1:2, 1:3, 1:4. Полученные значения оптической плотности, измеренные при X = 430 нм, представлены на рис. 2.
0,90 0,80 0,70 0,60 1 0,50 0,40
0,30 -0,20 -0,10 0,00
с: (МО): С (Ь)
4:1 3:1 2:1
1 1:2 1:3 1:4
Рис.2. Мольное соотношение компонентов в ассоциате МО с лидокаином
Кратность экстрагирования ассоциата равна 3, так как после трёхкратной экстракции оптическая плотность ассоциата не изменяется (общий объём хлороформа 15 мл).
Хпмпя
9
Исследовалось также влияние электролитов (KCl, KN03) на экстракцию ионного ассоциата в хлороформ - «эффект высаливания». Оптическая плотность экстракта возрастает при добавлении электролита. Наибольшее высаливающее действие оказывает KNO3 при оптимальном добавляемом объёме 0,5 мл. Добавление КС1 уменьшает оптическую плотность экстракта, так как подавляет диссоциацию лидокаина.
Для прикладных целей важен интервал линейной зависимости концентрации лидокаина от величины оптической плотности ассоциата. Для построения градуировочной зависимости смешивали 5 мл раствора лидокаина с 5 мл ацетатного буферного раствора (pH = 4,2), добавляли 4 мл раствора метилового оранжевого и экстрагировали хлороформом 3 раза по 5 мл. Жёлтые экстракты переносили в колбу на 25,0 мл и разбавляли хлороформом до метки. Экстракты фотомет-рировали при X тах = 430 нм. Полученная зависимость представлена на рис.З.
Рис.З. Градуировочная зависимость для определения концентрации лидокаина
Нижняя граница определяемых содержаний составляет 4,0 мкг/мл.
Выводы
Сформулированы принципы поиска цветных реакций на лидокаин как на представитель местных анестетиков, не содержащих первичной аминогруппы.
Найден путь подбора экстракционнофотометрических реагентов на лидокаин; исследована модельная реакция взаимодействия лидокаина с метилововым оранжевым.
Установлено молярное соотношение компонентов в ионном ассоциате -1:1.
Получена линейная зависимость оптической плотности ассоциата от концентрации лидокаина в экстракте (мкг/мл). Нижняя граница определяемых содержаний составляет 4,0 мкг/мл.
Библиографический список
1. Невердаускене 3.11., Раманаускаус Э.П. Константы диссоциации сульфогрунпы трифенилметановых красителей: Науч. тр. вузов Литовской ССР // Химия и химическая технология. 1973. Т. 15. С.23-27.
2. Рабинович В.Л., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. Л.: Химик, 1978. С.247-253.
3. Гранин. В.Г. Лекарства. Фармакологический, биохимический и химический аспекты. М.: Вузовская книга, 2001. С.194-195.
4. Булатов М.И., Калинкии И.П. Практическое руководство по фотоколориметрическим и спектрофотометрическим методам анализа, 3-е изд., испр. и доп. Л.: Химия, 1972. С.228-229.
