СПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГИДРОХЛОРИДА 5-АМИНОЛЕВУЛИНОВОЙ (5-АМИНО-4-ОКСОПЕНТАНОВОЙ) КИСЛОТЫ И ЕЕ СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ
METHOD FOR QUANTITATIVE DETERMINATION OF 5-AMINO LEVULINIC (5-AMINO-4-OXOPENTAN) ACID HYDROCHLORIDE AND ITS ETHERS

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к способу количественного определения гидрохлоридов 5-аминолевулиновой (5-амино-4-оксопентановой) кислоты (АЛК) или ее производных - сложных эфиров, являющихся биологическими предшественниками порфиринов во всех живых организмах, в том числе и в организме человека, который может быть использован в исследовательской и производственной практике.
Гидрохлорид АЛК получают каталитическим гидрированием метилового эфира 5-нитролевулиновой кислоты на палладиевом катализаторе в кислой метанольной среде [патент РФ №2146667, С07С 227/12, 2000] или его электрохимическим восстановлением [патент РФ №2260585, С07С 227/12, 2005].
1/2
Известна группа способов [Турьян Я.И. Химические реакции в полярографии. - М.: Химия, 1980, с 308-309] косвенного определения алифатических аминосоединений, в частности аминокислот в растворах, основанная на конденсации амина с избытком карбонильного соединения, приводящей к образованию ненасыщенного азотсодержащего производного - основания Шиффа, которое полярографически легко восстанавливается. Для косвенного анализа АЛК использовали в качестве карбонильного реагента формальдегид, который с АЛК образует соответствующее метиленовое соединение (основание Шиффа), полярографически восстанавливающееся при Е=-1,32 В (н.к.э.). Однако косвенный полярографический метод не может быть применен для анализа АЛК из-за наличия в ней побочного продукта - хлорида аммония, который в этих условиях образует полярографически активный метиленимин, восстанавливающийся при потенциалах, близких к потенциалу восстановления метиленового производного АЛК [Турьян Я.И., Жанталай Б.П. Заводская лаборатория, 1962, 12, 1431-1434]. Кроме того, при восстановлении АЛК возможно восстановление кето-группы, приводящее к образованию соответствующего аминоспирта. Последний также может искажать результаты анализа содержания основного вещества в АЛК.
1/2
АЛК является карбонилсодержащим соединением и кето-группа в ней может полярографически восстанавливаться. Полярографическое поведение алифатических кетонов изучено недостаточно по сравнению с ароматическими из-за трудного их восстановления [Майрановский С.Г., Страдынь Я.П., Безуглый В.Д. Полярография в органической химии. Л.: Химия, 1975. 351 с.]. Поэтому для анализа алифатических кетонов часто используют их реакцию с аминами, взятыми в избытке; образующиеся при этом азометины (основание Шиффа) восстанавливаются намного легче, чем исходный кетон. При этом в качестве амина для анализа алифатических кетонов используют солянокислый гидразин, который является токсичным реагентом [Zuman P. Coll., 1950, v.15, p.839-873; Баранова В.Г., Панков А.Г., Турьян Я.И. Основы физико-химических методов анализа и контроль производства изопрена. М.: НИИТЭХИМ, 1965, 81 с.; Чернова З.Д., Васильева Г.Г., Петропавловский Г.А. ЖАХ. 1975. Т.30. №7. С.1438-1439]. Однако кето-группа в АЛК полярографически восстанавливается на фоне боратного буфера с рН 8,5-9,2 при Е-2,13÷-2,13 В (н.к.э), а предельный ток волны восстановления пропорционален концентрации АЛК, что позволяет использовать полярографический метод прямого восстановления кето-группы для анализа АЛК в различных технологических растворах, а также определять содержание основного вещества в образцах АЛК [Патент РФ №2300100, G01N 27/48, 2007]. К существенному недостатку этого метода следует отнести использование токсичного ртутного капающего электрода, что делает проблематичным применение его в производственной практике.
Известен способ количественного определения аминокислот, в частности метод формольного потенциометрического титрования [Полюдек-Фобини Р., Бейрих Т. Органический анализ. Л.: Химия, 1981, 622 с.]. Этот метод является трудоемким и продолжительным из-за построения графических зависимостей изменения потенциала электрода от объема титранта (гидроксида натрия). Кроме того, получаемые результаты этим методом неоднозначны и вызывают нередко сомнение из-за трудности определения эквивалентных точек титрования карбокси- и аминогрупп в АЛК, а также неселективности метода к примесям, содержащимся в АЛК.
Наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому способу является способ количественного определения аминокислот методом кондуктометрического титрования [Крешков А.П. Основы аналитической химии. М.: Химия, 1970, 471 с.]. Однако несмотря на дифференцированное титрование гидрохлорида АЛК и побочного продукта - хлорида аммония, являющегося преимущественной примесью [Конарев А.А., Лукъянец Е.А., Негримовский В.М. Электрохимия, 2007, Т.43, №11, С.1320-1328; патент РФ №2295516, С07С 227/38, 2007], определение эквивалентных точек титрования карбокси- и аминогруппы в гидрохлориде АЛК затруднительно (фиг.1). Как видно на фиг.1, точно можно определить лишь общий объем титранта, пошедшего на титрование карбокси- и аминогруппы. Кроме того, этот метод является трудоемким и продолжительным из-за построения сложной формы кондуктометрической кривой (фиг.1).
Задачей предлагаемого изобретения является разработка кондуктометрического способа количественного определения гидрохлоридов АЛК или ее сложных эфиров, обеспечивающего точный и быстрый анализ содержания основного вещества в гидрохлоридах АЛК или в ее сложных эфирах.
Для решения этой задачи предложен способ кондуктометрического количественного определения гидрохлоридов АЛК или в ее сложных эфирах, заключающийся в кондуктометрическом титровании растворов гидрохлоридов АЛК или ее сложных эфиров нитратом серебра с последующим построением простой по форме кондуктометрической кривой, определении эквивалентных точек и расчетом содержания основного вещества в гидрохлориде АЛК или в ее сложных эфирах по формуле
AgNO3
СОВ(%)=(m×К×V×100)/g
где СОВ - содержание основного вещества в гидрохлоридах АЛК или в ее сложном эфире, %;
3
m - количество гидрохлоридов АЛК или ее сложного эфира, соответствующее 1 мл точно 0,05 н. или 0,1 н. раствора AgNO, г;
К - поправочный коэффициент 0,1 н. раствора нитрата серебра;
AgNO3
V - объем израсходованного раствора нитрата серебра, мл;
g - навеска гидрохлоридов АЛК или ее сложного эфира, взятая на анализ, г.
На фиг.2 и 3 представлены кривые титрования гидрохлоридов АЛК и н-гексилового эфира АЛК раствором нитрата серебра соответственно.
Предлагаемый способ осуществляют с использованием кондуктометра серийного производства, в частности КЛ-1М для измерения величины удельной электропроводности анализируемых растворов гидрохлоридов АЛК или ее сложных эфиров. В качестве образцов используют очищенные или фармакопейные АЛК гидрохлориды или ее сложные эфиры.
Cl
NO3
-
-
Из фиг.2 видно, что при титровании растворов гидрохлорида АЛК нитратом серебра, удельная электропроводность этих растворов до точки эквивалентности понижается, так как подвижность ионов хлора (λ =76,4) выше подвижности заменяющих их нитрат-ионов (λ =71,5). Избыток нитрата серебра вызывает повышение величины удельной электропроводности раствора. Аналогичный вид кондуктометрической кривой наблюдается при титровании гидрохлоридов сложных эфиров АЛК, в частности гидрохлорида н-гексилового эфира АЛК нитратом серебра (фиг.3).
На кондуктометрических кривых титрования гидрохлорида АЛК (фиг.2) и гидрохлорида н-гексилового эфира АЛК (фиг.3) наблюдаются два прямолинейных участка, экстраполяция которых определяет количество миллилитров нитрата серебра (точку эквивалентности), вступившее в реакцию и используемое для расчета содержания основного вещества в гидрохлоридах АЛК или в ее сложном эфире по формуле. Однако предлагаемый способ позволяет для повышения точности и быстроты анализа использовать программу Microsoft Excel для построения кондуктометрической кривой титрования и определения эквивалентной точки.
Неожиданным в полученных результатах оказалось то, что вид кондуктометрической кривой титрования гидрохлоридов АЛК или ее сложных эфиров аналогичен кондуктометрической кривой титрования хлорида натрия нитратом серебра в природных водах и морских осадках [Худякова Т.А., Крешков А.П. Теория и практика кондуктометрического и хронокондуктометрического анализа. М.: Химия, 1976, 304 с.]. Эти данные показывают, что гидрохлориды АЛК или ее сложных эфиров в предлагаемых условиях их анализа не влияют на процесс кондуктометрического титрования хлор-иона.
Наиболее благоприятные условия для кондуктометрического титрования гидрохлоридов АЛК или ее сложных эфиров достигаются при титровании их разбавленных растворов. Поэтому для титрования рекомендуются навески АЛК или ее сложных эфиров 40-50 мг, а концентрация титранта - 0,05 н. или 0,1 н. раствор.
Относительная ошибка определения составляет не более 0,4%, а время, затрачиваемое на анализ, 25-30 минут.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1.
3
3
1
2
3
1
2
3
Взвешивают 0,0523 г (точная навеска) образца фармакопейного гидрохлорида АЛК и растворяют в дистиллированной воде в мерном стакане вместимостью 150 см, а затем доводят объем раствора дистиллированной водой до 125 см. После тщательного перемешивания магнитной мешалкой полученного раствора гидрохлорида АЛК измеряют его удельную электропроводность на кондуктометре КЛ-1М. Раствор гидрохлорида АЛК титруют 0,05 н. раствором нитрата серебра, который добавляют порциями по 1,0 мл. После каждого прибавления титранта раствор гидрохлорида АЛК перемешивают магнитной мешалкой в течение 2 минут и измеряют величину удельной электропроводности раствора. По полученным данным строят прямолинейные участки кривой кондуктометрического титрования в координатах χ (См/м) - V (мл) с использованием программы Microsoft Excel и находят для них уравнения. Первый линейный участок описывается уравнением χ=-0,4V+40,6, а второй - χ=4,58V+9,97. Точка пересечения этих прямых является эквивалентной точкой, составляющей 6,15 мл раствора AgNO, которая определяется решением этих уравнений при χ=χ. Затем проводят расчет содержания основного вещества в фармакопейном гидрохлориде АЛК по формуле, считая количество гидрохлорида АЛК (m), соответствующее 1 мл точно 0,05 н. раствора AgNO, равным 0,00838 г. Содержание основного вещества в анализируемом образце фармакопейного гидрохлорида АЛК составляет 99,42%, что соответствует требованиям фармстатьи ФСП 42-0047042206 (98,0-101,0%). Продолжительность анализа 30 минут.
Пример 2.
3
3
1
2
3
1
2
3
Взвешивают 0,0515 г (точная навеска) образца фармакопейного гидрохлорида АЛК и растворяют в дистиллированной воде в мерном стакане вместимостью 130 см, а затем доводят объем раствора дистиллированной водой до 100 см. После тщательного перемешивания магнитной мешалкой полученного раствора гидрохлорида АЛК измеряют его удельную электропроводность на кондуктометре КЛ-1М. Раствор гидрохлорида АЛК титруют 0,1 н. раствором нитрата серебра, который добавляют порциями по 1,0 мл, а вблизи точки эквивалентности по 0,5 мл. После каждого прибавления титранта раствор гидрохлорида АЛК перемешивают магнитной мешалкой в течение 2 минут и измеряют величину удельной электропроводности раствора. По полученным данным строят прямолинейные участки кривой кондуктометрического титрования в координатах χ (См/м) - V (мл) с использованием программы Microsoft Excel и находят для них уравнения. Первый линейный участок описывается уравнением χ=-0,29V+44,36, а второй -χ=11,98V+7,11. Точка пересечения этих прямых является эквивалентной точкой, составляющей 3,035 мл раствора AgNO, которая определяется решением этих уравнений при χ=χ Затем проводят расчет содержания основного вещества в фармакопейном гидрохлориде АЛК по формуле, считая количество гидрохлорида АЛК (m), соответствующее 1 мл точно 0,1 н. раствора AgNO, равным 0,01676 г. Содержание основного вещества в анализируемом образце фармакопейного гидрохлорида АЛК составляет 99,39%, что соответствует требованиям фармстатьи ФСП 42-0047042206 (98,0 -101,0%). Продолжительность анализа 25 минут.
Пример 3.
3
3
3
3
Взвешивают 0,0623 г (точная навеска) очищенного гидрохлорида АЛК и растворяют в дистиллированной воде в мерном стакане вместимостью 130 см, а затем доводят объем раствора дистиллированной водой до 100 см. Титрование образца гидрохлорида АЛК и расчет точки эквивалентности проводят аналогично примеру 2. Точка эквивалентности составляет 3,65 мл раствора AgNO, а содержание основного вещества в очищенном гидрохлориде АЛК, рассчитанное по формуле - 98,8%, что соответствует требованиям фармстатьи ФСП 42-0047042206 (98,0-101,0%), считая количество гидрохлорида АЛК (m), соответствующее 1 мл точно 0,1 н. раствора AgNO, равным 0,01676 г. Продолжительность анализа 30 минут.
Пример 4.
3
3
3
3
Взвешивают 0,0512 г (точная навеска) фармакопейного гидрохлорида н-гексилового эфира АЛК и растворяют в дистиллированной воде в мерном стакане вместимостью 130 см, а затем доводят объем раствора дистиллированной водой до 100 см. Титрование образца гидрохлорида н-гексилового эфира АЛК и расчет точки эквивалентности проводят аналогично примеру 2. Точка эквивалентности составляет 2,02 мл раствора AgNO, а содержание основного вещества в анализируемом образце н-гексилового эфира АЛК, рассчитанное по формуле, - 99,96%, что соответствует требованиям нормативной техдокументации (98,0-102,0%), считая количество гидрохлорида н-гексилового эфира АЛК (m), соответствующее 1 мл точно 0,1 н. раствора AgNO, равным 0,025175 г. Продолжительность анализа 25 минут.
Таким образом, предлагаемый способ кондуктометрического количественного определения гидрохлоридов АЛК или ее сложных эфиров повышает точность анализа, существенно упрощает и ускоряет его исполнение, не требует дорогостоящего оборудования, что обеспечивает его реализацию в производственных условиях.