Хромотографические методы и их использование в качественном и количественном анализе лекарственных средств

     Имеются группы органических ЛВ, которые очень  мало растворимы и в воде, и в  органических растворителях (производные нитрофурана, 4-оксикумарина, урацила).

     Различаются по растворимости природные биологически активные вещества. Препараты сердечных  гликозидов мало растворимы или практически нерастворимы в воде и в эфире. Практически нерастворимы в воде препараты стероидных гормонов. Большинство из них растворимо в растительных маслах и в этаноле. Витамины по растворимости разделяются на две группы: водорастворимые и жирорастворимые. Антибиотики (левомицетин, феноксиметилпенициллин, гризеофульвин, эритромицин) мало растворимы или практически нерастворимы в воде. Натриевые и калиевые соли антибиотиков, а также их соли с хлороводородной, серной кислотой, как правило, хорошо растворимы в воде, но нерастворимы (мало растворимы) в органических растворителях.

     Используя указанное различие в растворимости  ЛВ, можно осуществить разделение компонентов Л Ф следующими методами.

1. При наличии в смеси Л В, хорошо растворимых в воде и практически в ней нерастворимых, разделение осуществляют обработкой смеси водой с последующим фильтрованием. На фильтре остаются нерастворимые в воде вещества. Так можно отделять от других ингредиентов растворимые в воде неорганические соли, соли органических кислот, соли азотсодержащих органических оснований.
2. ЛВ, растворимые в органических растворителях, не смешивающихся с водой (хлороформ, эфир), можно отделять от ЛВ, нерастворимых в этих растворителях. Разделение выполняют путем экстракции хлороформом или эфиром. Так можно отделять ароматические кислоты и органические основания от солей неорганических и органических кислот, а также от солей органических оснований.
3. ЛВ, растворимые в органических растворителях, можно отделять от некоторых алифатических кислот и производных фенолов. Последние необходимо предварительно действием щелочей превратить в водорастворимые феноксиды (феноляты). Затем растворителем, не смешивающимся с водой (хлороформом или эфиром), извлекают ЛВ, растворимые в этих растворителях.
4. Для отделения ЛВ, растворимых в хлороформе или эфире, от органических оснований последние предварительно нейтрализуют кислотами. Полученные соли оснований остаются в водном растворе.
5. Соли органических оснований можно предварительно превратить в основания путем нейтрализации связанных кислот щелочами. Образующиеся органические основания затем экстрагируют хлороформом или эфиром.

     Если, пользуясь описанными методами, удается  количественно разделить компоненты смеси, то каждый из них затем определяют тем или иным титриметрическим методом. При разделении смесей, содержащих три компонента и более, нередко получаются двухкомпонентные экстракты веществ с одинаковой растворимостью. Их анализируют методами осаждения или кислотно-основного титрования, последовательно определяя каждый из компонентов.

     Следует учитывать, что ЛВ, мало растворимые в воде или в органическом растворителе, частично извлекаются вместе с отделяемым компонентом. Это нередко не дает возможности выполнить количественное разделение смеси. Необходимо также обращать внимание на отсутствие примеси воды в органическом растворителе. Разделение сухих ЛФ таким растворителем приводит к частичной экстракции ЛВ, растворимых в воде.

     После извлечения ЛВ органическим растворителем  последний обычно вначале удаляют, а затем проводят титрование. Органические основания, в т.ч. основания алкалоидов, извлекают из смесей хлороформом. Растворитель отгоняют, остаток растворяют в воде или в этаноле и титруют хлороводородной кислотой, используя индикатор, соответствующий константе диссоциации основания.

     Количественное  определение методом нейтрализации  некоторых смесей, содержащих соли органических кислот и соли органических оснований, выполняют в присутствии  органических растворителей (хлороформа, эфира). Последние извлекают выделяющуюся органическую кислоту или органическое основание в процессе титрования. Извлечение необходимо, так как, проявляя кислотные или основные свойства, они могут повлиять на результаты титрования.

     Если  в смеси содержатся гидрохлорид  органического основания и неорганическая кислота, то вначале титруют сумму  кислот (связанной и свободной). Затем  отдельно титруют хлороводородную кислоту, связанную с органическим основанием, аргентометрическим методом по хлорид-иону. Содержание рассчитывают по разности израсходованных титрованных растворов гидроксида натрия и нитрата серебра одинаковой молярной концентрации.

     Хроматографический анализ. В широком смысле слова хроматография - это разделение двух- и многокомпонентных смесей газов, паров жидкостей или растворенных веществ сорбционными методами в динамических условиях: Обычно разделение происходит при прохождении потока смеси через колонку, содержащую слой зерненого сорбента. При этом даже близкие по составу или строению вещества различно поглощаются сорбентами, происходит избирательная адсорбция, сильно сорбирующиеся вещества поглощаются в верхней части колонки, а слабее сорбирующиеся продвигаются дальше. Достигается разделение смеси на отдельные компоненты по длине колонки при повторяющихся процессах сорбции и десорбции в элементарных слоях. Хроматографические разделения используются для качественного и количественного анализа.

     Хроматография — современный и высокоэффективный  метод, позволяет достаточно быстро и надежно определять содержание отдельных компонентов в смесях, концентрировать и идентифицировать эти компоненты. Она эффективна не только в химическом анализе, но и в химической технологии.

      Рис. 1. Хроматографическое разделение пигментов хлорофилла М.C.Цветом: а – адсорбент; б – колонка; в – приемник; г – делительная воронка; д – вата. 

     В биологии и агропромышленной сфере  хроматографическое разделение и концентрирование используют перед количественным определением микроэлементов, а также для обнаружения пестицидных соединений в окружающей среде. При технологическом контроле пищевых производств хроматография служит для очистки веществ, анализа смесей органических кислот, аминокислот и других продуктов. 

     4. Физико-химические  методы анализа многокомпонентных  лекарственных форм 

     4.1 Количественный  анализ смесей без предварительного  разделения компонентов 

     Физико-химические методы дают возможность выполнения анализа двух- и даже трехкомпонентных смесей без предварительного разделения с достаточной для фармацевтического анализа точностью.

     Из  электрохимических методов для  количественного определения многокомпонентных  лекарственных форм используют полярографию и потенциометрию. Полярографическим методом можно, например, анализировать витамины (тиамин, рибофлавин, пиридоксин, кислоту аскорбиновую) в смесях. Метод неводного титрования в сочетании с потенциометрией позволяет в одной навеске без разделения последовательно определять содержание нескольких компонентов. Это обусловлено улучшением условий кислотно-основного титрования за счет объективного установления точки эквивалентности с помощью индикаторного и стандартного электродов.

     Фотоколориметрическим методом при подборе соответствующих  цветных реакций определяют, как  правило, содержание одного из ЛВ в многокомпонентных ЛФ. Так, на основе фенолгипохлоритной реакции можно установить содержание кофеина в смеси. Определению кофеина не мешают около 20 других Л В. Для количественной оценки парацетамола в смесях с метамизолом-натрия, кофеином, салицилатами используют методику, основанную на гидролизе и последующем диазотировании и азосочетании.

     Спектрофотометрический  метод определения без предварительного разделения компонентов основан  на аддитивности значений оптической плотности всех компонентов смеси при одной длине волны. Спектрофотометрическое определение двух (и более) компонентных ЛФ может быть осуществлено различными способами.

1. ЛФ содержит два ЛВ, одно из которых имеет максимум светопоглощения, а другое не поглощает УФ-свет в данной области. Спектрофотометрический анализ выполняют как при анализе однокомпонентной ЛФ.
2. Каждый из двух компонентов смеси имеет свой максимум светопоглощения, в котором второй компонент оптически прозрачен. Последовательно анализируют одно, а затем второе ЛВ в соответствующем максимуме светопоглощения.
3. ЛФ включает два ЛВ, причем в максимуме поглощения одного из них имеет некоторое светопоглощение и второе вещество, а в максимуме поглощения второго вещества первое оптически прозрачно. Такие смеси анализируют методом изолированной абсорбции. ЛВ, в максимуме которого другой компонент не поглощает, определяют как в однокомпонентной ЛФ. Метод изолированной абсорбции используют, например, для анализа ацетилсалициловой кислоты в присутствии салициловой.
4. Если двухкомпонентая ЛФ содержит ЛВ, полосы поглощения которых налагаются друг на друга, то для количественного определения может быть использован расчетный метод Фирордта. Метод приемлем, если при двух длинах волн наблюдается значительное различие в интенсивности поглощения обоих компонентов. Предварительно с помощью стандартных образцов устанавливают значения удельных показателей поглощения обоих компонентов при каждой выбранной для анализа длине волны. Затем для определения каждого компонента устанавливают оптическую плотность анализируемого раствора смеси при обеих длинах волн. Точность зависит от того, насколько велико различие между светопоглощением компонентов смеси. Она будет наибольшей, когда одна длина волны является максимумом светопоглощения одного ЛВ и минимумом для второго, а при второй длине волны будет наблюдаться обратное явление.
5. Количественное определение сухих двухкомпонентных ЛФ можно выполнять без предварительного разделения и без вычисления удельных показателей поглощения компонентов. Сущность метода заключается в том, что готовят растворы каждого из компонентов, содержащихся в ЛФ, той же концентрации, что и общая концентрация раствора смеси Сем. Затем при избранной аналитической длине волны измеряют оптическую плотность раствора ЛФ относительно раствора одного из компонентов (А\), а потом оптическую плотность второго компонента относительно раствора ЛФ (Лг).
6. Широкие возможности в анализе многокомпонентных смесей открывает использование различных методов дифференциальной фотометрии. При дифференциальном фотометрическом анализе смесей, содержащих два компонента, измеряют оптические плотности анализируемого раствора при двух длинах волн. Измерения выполняют относительно растворов сравнения, содержащих стандартные образцы анализируемых ЛВ. Другой вариант метода основан на использовании двух растворов сравнения. Однако каждый из них включает один из компонентов той же концентрации, в которой он содержится в смеси. Поэтому при расчете содержания одного компонента концентрация второго вычитается. Это позволяет добиться высокой точности анализа. Можно достигнуть положительных результатов, используя один и тот же раствор сравнения, состав которого близок к составу анализируемой смеси.
7. Значительно упрощает выполнение анализа ЛФ применение ДЈ-спектрофотометрического метода. Он может быть использован в количественном анализе как однокомпонентных ЛФ, так и многокомпонентных смесей. Обязательное условие выполнения анализа — неизменяемость УФ-спектра поглощения компонентов смеси, но изменение его у анализируемого ЛВ, происходящее под действием кислот, щелочей, окислителей, УФ-облучения и др. Использование Д-Е-дифференциального метода исключает влияние светопоглощающих наполнителей, содержащихся в готовых ЛФ.
8. Перспективным является метод производной спектрофотометрии, или метод ортогональных функций. Он приемлем для определения одного вещества в присутствии другого, если их спектральные кривые аппроксимируются полиномами разных степеней. Наиболее простым вариантом использования ортогональных функций является определение вещества на фоне линейного поглощения примеси, наполнителей или основы ЛФ. Производная спектрофотометрии дает возможность выполнять определение ЛВ в многокомпонентных смесях.

     4.2 Количественный  анализ смесей после предварительного  разделения компонентов 

     Разделение  компонентов смеси основано на различии их растворимости. ЛФ, содержащие более  двух светопоглощающих веществ, как правило, предварительно разделяют на отдельные фракции, применяя различные экстрагенты (эфир, хлороформ, растворы кислот, щелочей и др.). Если фракция содержит одно ЛВ, его определяют спектрофотометрическим методом. При наличии в экстракте двух ингредиентов пользуются методом изолированной адсорбции, методом Фирордта и др. Наряду со спектрофотометрией после разделения могут быть использованы другие фотометрические методы.

     Метод экстракционной фотометрии позволяет выделять ЛВ из смеси с последующим его определением. Большие возможности создает использование этого метода в анализе органических оснований и их солей, в т.ч. алкалоидов. Наиболее часто применяемые реагенты — метиловый оранжевый и другие красители. С помощью экстракционной фотометрии удалось определить два близких по свойствам вещества: эфедрин и димедрол, а также другие смеси.

     Тонкослойная  хроматография (ТСХ) особенно широко используется в анализе Л Ф, содержащих практически  во группы ЛВ. Разделение с помощью ТСХ сочетают с количественным определением непосредственно на хроматограммаили после элюирования ЛВ, используя для этой цели различные методы.

1. Раствор ЛФ хроматографируют, проявляют хроматограмму и производят сравнительную оценку площади пятен анализируемого ЛВ и стандартного образца. Измерения выполняют планиметрически, рассчитывая площадь пятна по ради усам его зон.
2. Сочетают разделение с помощью ТСХ и спектрофотометрическое определение непосредственно на хроматограммах. Способ применяют для анализа смесей алкалоидов, сульфаниламидов, стероидных гормонов. Точность его сравнительно мала.
3. Измеряют интенсивность окраски пятна на хроматограмме, пользуясь денситометрическим методом, а также методами, основанными на измерении интенсивности отражения или флуоресценции. Способ применим для анализа витаминов, гликозидов.
4. Элюируют Л В из соответствующих зон тонкослойной хроматограммы стандартного образца и ЛФ. Затем в каждом из элюатов устанавливают концентрацию Л В, применяя для этого оптические методы, полярографию и др. Но чаще все го анализ Л В в элюатах осуществляют методами УФ-спектрофотометрии или фотоколориметрии.