Контроль качества витамина С и лекарственных препаратов, содержащих аскорбиновую кислоту

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Фармацевтический факультет

Кафедра фармацевтической химии и фармацевтической технологии

Контроль качества витамина С и лекарственных препаратов, содержащих аскорбиновую кислоту

Исполнитель: студентка 4 курса ВПО 407 группы

Антонец Алина Анатольевна

Проверила: Добрина Юлия Владимировна

Воронеж, 2020

Содержание

Введение

Кислота аскорбиновая. Основные характеристики

Методы синтеза аскорбиновой кислоты

Качественные реакции на аскорбиновую кислоту

Определение количественного содержания аскорбиновой кислоты

Список использованных источников

Введение

Аскорбиновая кислота (витамин С) принимает активное участие в окислительно-восстановительных процессах в организме и входит в состав ряда сложных ферментов, обуславливающих процессы клеточного дыхания. Витамин С участвует в процессах углеводного и белкового обмена; повышает сопротивляемость организма к инфекционным заболеваниям; регулирует холестериновый обмен; участвует в нормальном функционировании желудка, кишечника, поджелудочной железы; совместно с витамином Р обеспечивает нормальную эластичность стенок кровеносных капилляров; стимулирует образование протромбина; обезвреживает действие ряда лекарственных веществ (мышьяковая группа) и промышленных ядов (свинец).

Витамин С в организме не синтезируется и не откладывается в запас, что обусловило широкое использование его препаратов для стимуляции и регуляции физиологических процессов, профилактики и лечения ряда заболеваний при гипо- и авитаминозах, повышения общей устойчивости организма к экзогенным и эндогенным неблагоприятным факторам. Поэтому изучение методов анализа аскорбиновой кислоты является актуальным.

Кислота аскорбиновая. Основные характеристики

Кислота аскорбиновая (витамин С) (5R)-5-[(1S)-1,2-Дигидроксиэтил]-2,3-дигидроксифуран-2(5Н)-он [3]:

Контроль качества витамина С и лекарственных препаратов, содержащих аскорбиновую кислоту

Описание. Белый кристаллический порошок без запаха, кислого вкуса. Кристаллизуется из пересыщенных водных растворов в виде кристаллов моноклинической системы с температурой плавления 192оС (с разложением).

Растворимость. Легко растворим в воде, растворим в спирте, практически нерастворим в эфире, бензоле и хлороформе. Растворимость ее в спиртах зависит от числа атомов углерода в их молекуле. В метиловом спирте растворяется хорошо; в этиловом - труднее, а в амиловом спирте - трудно.

Качество аскорбиновой кислоты как фармакопейного препарата регламентируется ФС 42-0218-07.

Методы синтеза аскорбиновой кислоты

Кислоту аскорбиновую можно выделить из растительного сырья, в частности из плодов шиповника. Вначале получают водные экстракты, сгущают их до сиропов в вакууме, осаждают сопутствующие вещества (спиртом или эфиром), а остаток очищают хроматографическими методами и перекристаллизовывают [1, 2, 6].

Синтез аскорбиновой кислоты может быть осуществлен следующими методами [7]:

- изомеризацией и лактонизацией 2-кетогексоновых кислот;

- из пентоз через озазон и нитрил (озонцианидный метод);

- конденсацией бензоинового типа двух альдегидов с низкой молекулярной массой под каталитическим влиянием KCN с образованием кетоспирта;

- конденсацией эфиров -оксикислот.

Анализируя методы можно отметить следующее:

- озон-цианидный метод синтеза через 3-кетогексоновые кислоты не может найти практического применения из-за отсутствия промышленных ресурсов ликсозы. Синтез L-ликсозы из D-галактозы или D-глюкозы очень сложен;

- метод бензоиновой конденсации двух альдегидов, как, например, этилглиоксилата и L-треозы, не перспективен, как из-за дефицитности сырья, так из-за неоднозначности реакции конденсации альдегидов (альдольная конденсация, образование бензоинов из одного и того же альдегида). Это приводит к низкому выходу целевого продукта.

- метод конденсации эфиров -кислот также неэффективен из-за сложности синтеза этих эфиров и из-за низкого выхода аскорбиновой кислоты.

В настоящее время промышленный способ получения аскорбиновой кислоты основан на синтезе из D-глюкозы, которую восстанавливают в D-сорбит каталитическим гидрированием. Важным этапом синтеза является процесс глубинного бактериохимического окисления (брожения) с помощью Acetobacter suboxydans D-сорбита до L-сорбозы. Последнюю подвергают ацетонированию (чтобы не допустить окисления четырех гидроксилов) и полученную диацетон L-сорбозу окисляют до диацетонкетогулоновой кислоты. Затем осуществляют процесс омыления и лактонизацию 2-кето-L-гулоновой кислоты до кислоты аскорбиновой [1]. Схема реакции представлена на рисунке 1.

Широкое промышленное применение нашел способ получения медицинской аскорбиновой кислоты путем многоступенчатой кристаллизации [11]. Этот способ заключается в растворении технической аскорбиновой кислоты, очистке активированным углем, кристаллизации в течение 6 - 8 часов и выделении медицинской аскорбиновой кислоты. Количество выделенного целевого продукта после первой кристаллизации составляет 65 - 70% от введенной технической аскорбиновой кислоты. Остальные 30 - 35% кислоты содержатся в маточном растворе, который собирают, упаривают в вакуум-аппарате и подают на повторную кристаллизацию. Выделение медицинской аскорбиновой кислоты из маточных растворов по описанной технологии является длительным (100 - 120 часов), что приводит к неизбежным потерям целевого продукта вследствие длительного пребывания в водных растворах и требует больших энергетических затрат. Недостатком этого способа является длительность процесса и значительные потери целевого продукта при выделении его из маточных растворов.

Запатентован способ получения медицинской аскорбиновой кислоты в котором, маточные растворы, образующиеся при кристаллизации медицинской аскорбиновой кислоты, предварительно обрабатывают натрийсодержащим щелочным соединением, например NaOH, Na2CО3, NaHCO3, или соляной кислотой до pH 2,2 - 2,4. Это позволяет сократить продолжительность процесса в 4 - 5 раз и уменьшить потери целевого продукта на 2 - 3% [13].

Качественные реакции на аскорбиновую кислоту

Инструментальные методы анализа

В ведущих зарубежных фармакопеях метод ИК-мпектроскопии является основным для идентификации аскорбиновой кислоты [4]. Для определения подлинности препарата ГФ ХII также рекомендует использовать метод ИК- спектроскопии [3]. Инфракрасный спектр субстанции, снятый в диске с калия бромидом, в области от 4000 до 400 см-1 по положению полос поглощения должен соответствовать рисунку спектра аскорбиновой кислоты (рисунок 2).

Ультрафиолетовый спектр поглощения 0,001% раствора субстанции в 0,1М растворе хлористоводородной кислоты в области от 2300 до 300 нм должен иметь максимум при 243 нм

Химические методы анализа.

В ГФ ХII предусмотрены две реакции, подтверждающие подлинность аскорбиновой кислоты [3].

Первый метод основан на том, что 0,05 г субстанции растворяют в 2 мл воды и прибавляют 0,5 мл раствора серебра нитрата. Выпадает темный осадок металлического серебра.

Второй метод основан на том, что к 1 мл 5% раствора субстанции прибавляют 2 мл 0,1 М раствора йода. Реактив обесцвечивается.

В Международной фармакопее приведена следующая методика определения подлинности аскорбиновой кислоты: растворяют 0,04 г препарата в 4 мл воды, прибавляют 0,1 г гидрокарбоната натрия Р и около 20 мг сульфата железа (II)Р; встряхивают и оставляют стоять; появляется темно-фиолетовой окрашивание, которое исчезает при добавлении 5 мл серной кислоты (100 г/л) [4].

Помимо приведенных методов определения подлинности существуют и другие методы определения подлинности аскорбиновой кислоты.

Аскорбиновая кислота является -лактоном, содержащим два спиртовых гидроксила в 5 и 6 положениях и два енольных гидроксила во 2 и 3 положениях. Енольные гидроксилы обладают кислотными свойствами, дают кислую реакцию на лакмус, взаимодействуют и с NaOH и с NaHCO3. Кислотные свойства более выражены у гидроксила в 3-ем положении [6]:

Следует иметь в виду, что аскорбиновая кислота является лактоном и при действии сильных щелочей лактонное кольцо гидролизуется, а затем образуется фурфурол [6]:

Синее окрашивание 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия исчезает от действия на реактив кислотой аскорбиновой [5]:

Определение количественного содержания аскорбиновой кислоты

Йодатометрия

В ГФ ХII рекомендует проводить количественное определение аскорбиновой кислоты методом йодатометрии. Около 0,1 г (точная навеска) субстанции растворяют в 20 мл воды, прибавляют 0,5 мл 1% раствора калия йодида, 1 мл 2% раствора хлористоводородной кислоты и титруют 0,0167 М раствором калия йодида до появления стойкого слабо-синего окрашивания (индикатор - 2 мл раствора крахмала) [3]:

Избыточная капля титрованного раствора калия йодата реагирует с калия йодидом, выделяя йод, который указывает на конец титрования:

KIO3 + 5 KI + 6 HCl = 3 I2 + 6 KCl + 3 H2O

1 мл 0,0167 М раствора калия йодата соответствует 8,824 мг С6Н8О6

При йодатометрическом методе количественного определения кислоты аскорбиновой в инъекционном растворе следует учитывать наличие антиоксидантов-стабилизаторов, которые будут реагировать с титрантом - KIO3. Поэтому в начале к раствору добавляют раствор формальдегида, связывающий антиоксиданты.

Алкалиметрия

В некоторых лекарственных формах аскорбиновую кислоту определяют методом нейтрализации, используя кислотные свойства ее растворов. Кислота аскорбиновая титруется стандартным 0,1 М раствором натрия гидроксида, как одноосновная кислота по енольному гидроксилу в 3-ем положении [5, 6]:

Несмотря на то, что аскорбиновая кислота является достаточно сильной кислотой, метод нейтрализации использовать не всегда целесообразно. Это обусловлено тем, что наряду с реакцией нейтрализации в некоторой степени протекает гидролиз лактонного кольца с образованием натриевой соли -кето- L-гулоновой кислоты, которая далее легко карбоксидируется, что приводит к завышенным результатам анализа [5]:

Инструментальные методы

Как видно из данных, приведенных в подразделах 4.1-4.3, для определения количественного содержания аскорбиновой кислоты применяются традиционные титриметрические методы. Несмотря на неоспоримые достоинства титриметрии, этот метод имеет ряд ограничений, к числу которых следует отнести: невозможность получения достоверного результата в присутствии других компонентов, входящих в состав лекарственного средства; высокая лабильность и способность к окислению. Поэтому все более широко применяются инструментальные методы анализа.

Разработан способ определения процентного содержания медицинской аскорбиновой кислоты в кристаллическом препарате, заключающийся в измерении светового потока, прошедшего через раствор и рассеянного раствором аскорбиновой кислоты, при этом раствор аскорбиновой кислоты нагревают, регистрируют экстремальное значение суммарного светового потока и температуру его наступления [14]. Устройство для реализации способа определения аскорбиновой кислоты представлено на рисунке 3.

Рисунок 3 Устройство для определения содержания аскорбиновой кислоты 1 - источник света; 2 - измерительная ячейка; 3 - стеклянные окна; 4 - зеркала, 5 - фотоприемник; 6 - регистрирующий прибор; 7 - нагреватель; 8 - датчик температуры; 9 - регистрирующий прибор

аскорбиновый кислота реакция синтез

Устройство работает следующим образом. Готовый раствор аскорбиновой кислоты загружают в измерительную ячейку 2 и нагревают с помощью нагревателя 7. Суммарный световой поток с помощью зеркал 4 попадает на фотоприемник 5 и регистрируется прибором 6. По мере увеличения температуры кристаллы аскорбиновой кислоты растворяются, световой поток, рассеянный средой (кривая 1, рис. 4), уменьшается, а световой поток, прошедший через среду (кривая 2, рис. 4), увеличивается. Наступает характерный момент, когда луч света, прошедший через среду, становится больше луча, рассеянного средой. Этому экстремальному значению суммарного светового потока соответствует определенное значение температуры раствора, которая измеряется датчиком температуры 8 и регистрируется прибором 9.

Применительно к анализу аскорбиновой кислоты такой метод анализа как флуоресцентный характеризуется высокой специфичностью, позволяющей осуществлять оценку качества определяемого вещества в присутствии других компонентов и высокой чувствительностью [12].

При разработке методики использована известная реакция конденсации кислоты дегидроаскорбиновой с ОФДА:

Предложено использовать метод высоко-эффективной жидкостной хроматографии для анализа водорастворимых витаминов, в том числе и аскорбиновой кислоты [9]. Установлено, что наилучшие результаты разделения водорастворимых витаминов удается достигнуть при градиентном элюировании. Подвижная фаза А - (0,6% фосфорная кислота) рН 1,5-1,8; подвижная фаза Б - ацетонитрил. При разделении аскорбиновой и никотиновой кислот более предпочтительнее использовать не подвижные фазы «Luna C18(2)» «Gemini C18». Подобранные условия использованы при определении витаминов в коммерческих образцах. Полученные результаты хорошо согласуются с паспортными данными.

Анализ учебной и специальной литературы, показал, что существует большое разнообразие методов анализа кислоты аскорбиновой.

Наиболее часто используемыми, для количественного определения кислоты аскорбиновой остаются различные титриметрические, спектрофотометрические, фотометрические и хроматографические методы.

Список литературы

1 Беликов, В. Г. Фармацевтическая химия: учеб. пособие /Беликов В. Г. 4-е изд., перераб. и доп. М.: МЕД пресс-информ, 2007. 622 с.

2 Глущенко, Н.Н. Фармацевтическая химия: учебник /Н.Н. Глущенко, Т.В. Плетнева, В.А. Попков; Под ред. Т.В. Плетневой. М.: Изд. центр «Академия», 2004. 384 с.

3 Государственная фармакопея российской федерации ХII. Часть 1. М.: Изд-во «Научный центр экспертизы средств медицинского применения, 2008. 704 с.

4 Международная фармакопея. Изд. 3-е, Т.2. Спецификация для контроля качества фармацевтических препаратов. М.: Наука, 1990. 364 с.

5 Смирнов, В.А. Витамины и коферменты: учебное пособие. Часть 2. /В.А. Смирнов, Ю.Н. Климович. Самара: Самра.ГТУ, 2008. 91 с.

6 Фармацевтическая химия: учебное пособие / под ред. А. П. Арзамасцева - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008. 640 с.

7 Шнайдман, Л.О. Производство витаминов /Л.О. Шнайдман. М.: Пищевая промышленность, 1973. 440 с.

8 Алексеев, А.В. Определение антиоксидантов методом активированной хемилюминесценции с использованием 2,2-азо-бис(2амидинопропана) / А.В. Алексеев, Е.В. Проскурина, Ю.А. Владимиров //Вестник Моск. У-та. Сер. 2. Химия, 2012. Т. 53. № 3. С. 187-193

9 Бендрышев, А.А. Определение водорастворимых витаминов в витаминных премиксах, биологически-активных добавках и фармацевтических препаратах методом высоко-эффективной жидкостной хроматографии с градиентным элюированием / А.А. Бендрышев, Е.Б. Пашкова, А.В. Пирогов, О.А. Шпигун //Вестник Московского у-та. Сер. 2. Химия, 2010. Т. 51. № 4. С. 315-324.

10 Магин, Д.В. Фотохемилюминесценция как метод изучения антиоксидантной активности в биологических системах. Математическое моделирование / Д.В. Магин, Д.Ю. Измайлов, И.Н. Попов, Г. Левин, Ю.А. Владимиров //Вопросы медицины, 2000, т. 46. № 4. С. 419-425.

11 Щенников, С.В. Современные каталитические технологии в синтезе аскорбиновой кислоты и глюконата кальция / С.В. Щенников, Э.М. Сульман, М.Г. Сульман, В.Г. Матвеева // Вестник Тверского государственного университета, 2011. № 12. С.172-178

Размещено на Allbest.ru