CC BY
50
УДК 543.42.063
СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУЛЬФАНИЛАМИДОВ ПО РЕАКЦИИ КОНДЕНСАЦИИ С п-ДИМЕТИЛАМИНОКОРИЧНЫ1М АЛЬДЕГИДОМ Е.В. Клокова, С.Г. Дмитриенко
(кафедра аналитической химии; e-mail: dmitrienko@analyt.chem.msu.ru)
В качестве спектрофотометрического реагента для определения сульфаниламидов предложен п-диметиламинокоричный альдегид. Показано, что в ацетонитриле этот реагент вступает в реакцию конденсации с сульфаниламидом, сульфаметоксипиридазином, сульфахлор-пиридазином, сульфаметоксазолом и сульфаметазином с образованием окрашенных продуктов. Найдены оптимальные условия проведения реакции. Разработана методика спектрофотометрического определения сульфаниламидных веществ с пределами обнаружения и10"2 мкг/мл. Проведено определение сульфаметоксазола и сульфаметазина в лекарственных препаратах.
Сульфаниламиды (СА) - производные и-аминобен-золсульфаниловой кислоты - находят широкое применение в фармацевтической практике как эффективные антибактериальные средства. Безопасное и эффективное использование этих лекарственных препаратов требует тщательного контроля дозировок, поскольку соединения токсичны. Это обстоятельство предполагает определение сульфаниламидов в различных биологических образцах: биологических жидкостях, плазме крови, срезах тканей. В связи с этим, а также в связи с участившимися случаями фальсификации лекарственных препаратов возрастает потребность в быстрых и надежных средствах определения качественного и количественного состава сульфаниламидов в лекарственных формах и биологических жидкостях.
Для определения сульфаниламидов используют спектрофотометрические [1-8], флуориметрические [9, 10], хроматографические [11-13], иммунохимичес-кие [14-17], электроаналитические [18, 19], титримет-рические [20, 21], а также микробиологические методы [22, 23]. Большинство спектрофотометрических методик определения сульфаниламидов в фармацевтических препаратах основано на реакциях диазотиро-вания и последующего азосочетания с 3-аминофено-лом [3], иминодибензилом [4], прометазин гидрохлоридом (в присутствии Н-бромсукцинимида) [5], 8-гидро-ксихинолином [6] и другими реагентами [7, 8]. Существенным недостатком методик является их двухста-дийность.
Цель настоящей работы состояла в изучении реакции конденсации сульфаниламидов с и-диметилами-
нокоричным альдегидом (ДМАКА) в среде ацетонит-рила и в разработке спектрофотометрической методики их определения в виде окрашенныгс продуктов. Ранее этот реагент использовали для спектрофото-метрического определения первичных ароматических аминов [24, 25].
Экспериментальная часть
Объекты исследования, реагенты и аппаратура. Объектами исследования служили сульфаниламид, сульфаметоксипиридазин, сульфахлорпиридазин, сульфаметоксазол и сульфаметазин ("Sigma"). Исходные растворы сульфаниламидов (0,01 М) готовили растворением их точных навесок в ацетонит-риле. Для приготовления рабочих растворов исходные растворы разбавляли непосредственно перед использованием.
В качестве спектрофотометрического реагента использовали 4-(К,Н-диметиламино)-коричны1Й (и-диме-тиламинокоричный) альдегид (ДМАКА) (ACROS). Исходный раствор ДМАКА (0,01 М) готовили растворением точной навески реагента в ацетонитриле. Спектры поглощения и оптические плотности растворов регистрировали на спектрофотометре "СФ-103" ("Аквилон", Россия), значения pH контролировали на иономере "Эксперт 001" (Россия).
Результаты и их обсуждение
Оптимизация условий реакции конденсации сульфаниламидов с ДМАКА. Известно, что сульфаниламиды вступают в реакции конденсации с ароматическими альдегидами [2]. Чаще всего для спект-
Рис. 1. Спектры поглощения продуктов конденсации сульфаниламида (1), сульфаметоксипиридазина (2), сульфахлорпирида-зина (3), сульфаметоксазола (4) и сульфаметазина (5) с я-диме-тиламинокоричным альдегидом в ацетонитриле, Сса=2-10-5 М,
С = 2-10-
ДМАКА ^
М, Снп = 0,02 М, 10 об.% H2O
рофотометрического определения сульфаниламидов применяют реакцию конденсации с я-диметилбен-зальдегидом, в результате которой образуются интенсивно окрашенные основания Шиффа. Реакцию взаимодействия сульфаниламидов с я-диметиламиноко-ричным альдегидом ранее не изучали.
В предварительных исследованиях было установлено, что проведение реакции конденсации сульфаниламидов с ДМАКА в водной среде приводит к образованию малорастворимого продукта. Напротив, в неводных средах (метанол, ацетонитрил) образуются интенсивно окрашенные растворимые продукты конденсации. Взаимодействие сульфаниламидов с ДМАКА в ацетонитриле изучено более детально. При выборе ацетонитрила учитывали, что этот растворитель часто используют на этапе пробоподготовки пищевых продуктов для извлечения сульфаниламидов [26], а также в качестве элюента в твердофазной экстракции и ВЭЖХ. Кроме того, ацетонитрил менее токсичен, чем метанол.
С целью выбора оптимальных условий реакции конденсации изучено взаимодействие сульфанилами-
дов с ДМАКА при варьировании природы сульфаниламида, концентрации компонентов (ДМАКА, HCl), а также содержания воды. Установлено, что максимальный выход продуктов конденсации достигается в течение 10-15 мин. На рис. 1 приведены спектры поглощения продуктов конденсации сульфаниламида, сульфаметоксипиридазина, сульфахлорпиридазина, сульфаметоксазола и сульфаметазина с ДМАКА, сравнение которых показало, что спектральные характеристики продуктов конденсации практически не различаются. Максимумы поглощения находятся при 540 нм, а значения молярных коэффициентов поглощения равны (3,7-5,1)-104 , что может быть использовано при разработке методики определения суммарного содержания сульфаниламидов.
По аналогии с известными литературными данными о механизме взаимодействия сульфаниламидов с я-диметилбензальдегидом и ароматических аминов с ДМАКА [2, 24, 25] можно предположить, что сульфаниламиды вступают во взаимодействие с ДМАКА в соответствии со схемой.
Немаловажным фактором, влияющим на выход окрашенных продуктов, является содержание воды в системе. Для всех изученных сульфаниламидов оптическая плотность достигала максимального значения в растворах, содержащих 10% воды, увеличение содержания воды от 10 до 60% приводило к ее уменьшению.
Установлено, что на выход продуктов конденсации оказывает влияние концентрация соляной кислоты (рис. 2) и ДМАКА (рис. 3). Максимальный выход продуктов конденсации наблюдается в интервале концентрации HCl, равном 0,020-0,025 М при посто-
—з
янной концентрации ДМАКА, равной 2-10 М. При выборе оптимальной концентрации ДМАКА учитывали, что время контрольного опыта заметно увели-
—з
чивается при росте концентрации реагента от 1-10 до 1,510-2 М.
O
С х е м а
(СНз)2Н
Н+
/ ^S-сн-СН-1
№)2N
CH^=CH-CHO + H2N—^ jj—S—NH2
OO
// \\ ru-ru-
CH == CH-CH=N
H+
S-NH2 + H2O
O
Рис. 2. Зависимость оптической плотности продукта конденсации сульфаниламида (1), сульфаметоксипиридазина (2), суль-фахлорпиридазина (3), сульфаметоксазола (4) и сульфаметазина (5) с и-диметиламинокоричным альдегидом от концентрации соляной кислоты, С
ДМАКА
= 210-3 М, ССА = 2-10"5 М, ^мякс = 540 нм,
са у макс
10 об.% н20
Рис. 3. Зависимость оптической плотности продукта конденсации сульфаниламида (1), сульфаметоксипиридазина (2), сульфахлор-пиридазина (3), сульфаметоксазола (4) и сульфаметазина (5) с и-диметиламинокоричным альдегидом от концентрации альдегида, ССА = 2-105 М, Снг].= 0,02 М, ^мякс = 540 нм, 10 об.% Н20
На основании проведенных исследований выбраны оптимальные условия реакции конденсации сульфаниламидов с ДМАКА в среде ацетонитрила: Снг1 = 0,02 М, СДМАКА = 2-10 3 М, 10 об.% Н20, время развития окраски продукта 15 мин.
Методика определения сульфаниламидов. Для построения градуировочных графиков готовили серию растворов, содержащих от 2-10-6 до 2-10-5 М (0,34-
5,7 мкг/мл) сульфаниламида. К каждому раствору добавляли последовательно по 0,5 мл 0,2 М раствора соляной кислоты, 1 мл 0,01 М раствора ДМАКА в ацетонитриле и ацетонитрил (до 5 мл). Измеряли оптическую плотность растворов при 540 нм. Метрологические характеристики методик определения приведены в табл. 1. Пределы обнаружения, рассчитанные по 38-критерию, составляли 40, 80, 110, 110 и 100 нг/мл для сульфаниламида, сульфаметоксипиридазина, сульфахлорпиридазина, сульфаметоксазола и сульфаметазина соответственно. Таким образом, методика позволяет определять сульфаниламиды на уровне 0,4-1,0 ПДК для вод. Правильность спектро-фотометрических методик определения сульфаниламидов была проверена методом "введено-найдено" на модельных смесях (табл. 2).
Определение сульфаниламидов в лекарственных препаратах. Для оценки возможности практического применения спектрофотометрической методики проведено определение сульфаметоксазола в лекарственном препарате "Бисептол" и сульфаметазина в препарате "Зинаприм" (этот препарат применяется в ветеринарии). Было показано, что триметоприм, входящий в состав препаратов, не вступает в реакцию конденсации с и-диметиламинокоричным альдегидом.
Таблетку "Бисептола" (0,6723 г) измельчали и растворяли в 100 мл ацетонитрила. Для определения брали аликвотную часть этого раствора. Методом добавок найдено, что в лекарственном препарате содержится 405±60 мг сульфаметоксазола (зг = 0,06), что согласуется с данными, заявленными производителем (400 мг в 1 таблетке).
Лекарственный препарат "Зинаприм", который представляет собой раствор для инъекций, разбавляли и проводили определение сульфаметазина методом градуировочного графика. Найдено, что в препарате содержится 190 ± 20 мг = 0,04), что также согласуется с указанным на упаковке содержанием (200 мг/мл).
Таким образом, проведенные исследования показали возможность использования и-диметиламинокоричного альдегида в качестве спектрофотометрического реагента для определения сульфаниламидов. Разработанная методика отличается низкими пределами обнаружения, простотой и хорошей воспроизводимостью.
Т а б л и ц а 1
Метрологические характеристики спектрофотометрических методик определения сульфаниламидов с и-диметиламинокоричным альдегидом
Вещество Уравнение градуировочного графика (М) Диапазон определяемых содержаний, M (мкг/мл) C M (мкг/мл)
Сульфаниламид y =46887 С 7,8-10-7 - 2-10-5 (0,12 - 3,4) 2,6-10-7 (0,04)
Сульфаметоксипиридазин y = 42272 С 8,410-7 - 2-10-5 (0,24 - 5,6) 2,810-7 (0,08)
Сульфахлорпиридазин y = 30213 С 1,2-10-6 - 2-10-5 (0,33 - 5,7) 4,0-10-7 (0,11)
Сульфаметоксазол y = 27405 С 1,3-10-6 - 2-10-5 (0,33 - 5,1) 4,4-10-7 (0,11)
Сульфаметазин y = 34196 С 1,110-6 -2-10-5 (0,30 - 5,6) 3,5-10-7 (0,10)
Т а б л и ц а 2
Проверка правильности методики определения сульфаниламидов методом "введено-найдено" (n = 3; P = 0,95)
Вещество Введено, мкг/мл Найдено, мкг/мл Sr
Сульфаниламид 3,4 3,3±0,5 0,06
Сульфаметоксипиридазин 5,6 5,4±0,7 0,05
Сульфахлорпиридазин 5,7 5,5±0,4 0,03
Сульфаметоксазол 5,1 5,1±0,4 0,03
Сульфаметазин 5,6 5,3±0,5 0,04
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Беликов В.Г. // Рос. хим. ж. 2002. 36. С. 52.
2. Коренман И. М. Фотометрический анализ. Методы определения органических соединений. М., 1970.
3. Nagaraja P., Yathirajan H. S., Raju C. R., Vasantha R. A., Nagendra P., Hemantha Kumar M.S. // Farmaco. 2003. 58. P. 1295.
4. Nagaraja P., Kallanchira R. S., Ramanathapura A. V., Hemmige S. Y. // Eur. J. Pharm. and Biopharm. 2002. 53. P. 187.
5. Dinesh N. D., Nagaraja P., Rangappa K. S. // J. Indian Chem. Soc. 2003. 80. P. 934.
6. Nagaraja P., Naik S., Shrestha A. K., Shivakumar A. // Acta Pharm. 2007. 57. P. 333.
AminA. S., ElsayedG. O., Issa Y. M. // Microchem. J. 1995. 51. P. 367.
7.AminA. S., ZarehM.M. // Mikrochim. Acta. 1996. 124. P. 227.
8. MoraDiezN., PenaA. M., MahederoM.C. // J. Fluoresc. 2007. 22. P. 309.
9. Pena M. S., Salinas F., Mahendero M. C., Aaron J. J. // J. Pharm. Biomed. Anal. 1992. 10. P. 805.
10. Heller D., Ngoh M., Donoghue D., Podhorniak L., Righter
H, Thomas M. // J. Anal. Bioanal. Chem. 2003. 376. P. 534.
11. Papapanagiotou E. P, Iossifidou E. G., PromasI. P., Photis G. // J. Liquid Chromatogr&Rel. Techn. 2000. 23. P. 2839.
12. Kishida K., FurusawaN. // J. Chromatogr. A. 2001. 937. P. 49.
13. Fleeker J. R., LovettL. J. // J. Assoc. Anal. Chem. 1985. 68. P. 172.
14. Singh P., Ram B. P., SharkovN. // Agric. Food Chem. 1989. 37. P. 109.
15. Sprinks C. A., Schut C. G., Wyatt G. M., Morgan M. R. A. // J. Food Additives and Contaminants. 2001. 18. P. 11.
16. Lee N., Holtzapple C., Muldon M., Deshpande S., Stanker L. // J. Food Agric. Immunol. 2001. 13. P. 5.
17. Flurer C. L. // Electrophoresis. 1997. 18. P. 2427.
18. Msgati T. A. M., Ngila J. C. // Talanta. 2002. 58. P. 605.
19. Глущенко Н.Н., Плетнева Т.В., Попков В.А. Фармацевтическая химия. М., 2004.
20. Беликов В.Г. Фармацевтическая химия. Ч. 2. Специальная фармацевтическая химия. Пятигорск, 1996. С. 229.
21. Crabbe P., Haasnoot W., Kohen F., SaldenM., Van Peteghem C. // Analyst. 1999. 124. P. 1569.
22. Molina M., Althaus R., Molina A., Fernandez N. // J. Int. Dairy. 2003. 10. P. 821.
23. Доронин С. Ю., Чернова Р. К., Русакова Н. Н. // ЖАХ. 2005. 60. С. 471.
24. Доронин С. Ю., Чернова Р. К., Гусакова Н. Н. // ЖАХ. 2004. 59. С. 377.
25. Ming-Ren S. Fuh, Chu S-Y. // Anal. Chim. Acta. 2003. 499. P. 215.
Поступила в редакцию 14.02.08.
SPECTROPHOTOMETRY DETERMINATION OF SULFONAMIDES BY CONDENSATION REACTION WITH h-DIMETHYLAMINOCINNAROIC ALDEHYDE
E.V. Klokova, S.G. Dmitrienko
(Division of Analytical Chemistry)
p-Dimethylaminocinnaroic aldehyde has been suggested as a spectrophotometric reagent for the determination of sulfonamides. It has been shown that this reagent enter into a condensation reaction with sulfanilamide, sulfamethoxypyridazin, sulfachlorpyridazine, sulfamethoxasole and sulfamethazine to form coloured products. The optimum conditions for the condensation reaction of sulfonamides with p-dimethylaminocinnaroic aldehyde have been found. Spectrophotometric method for the determination of sulfonamides with detection limits n10-2 Mg mL-1 has been developed. Sulfamethoxasole and sulfamethazine have been determined in some pharmaceutical products.
