Метод неводного титрования в среде протогенного растворителя

 

 

 

 

 

 

Реферат по дисциплине "Фармацевтическая химия"

на тему:

метод неводного титрования в среде протогенного растворителя в фарм. анализе.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Харьков 2013

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Титрование в неводных растворителях………………………………………….3

Варианты…………………………………………………………………………..4

Ацидиметрия в среде  протогенного растворителя……………………………...5

Титрованные растворы……………………………………………………………6

Индикаторы………………………………………………………………………..8

Реактивы…………………………………………………………………………...9

Определение оснований…………………………………………………………11

Определение солей………………………………………………………………13

Вывод……………………………………………………………………………..15

Список литературы……………………………………………………………....16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ТИТРОВАНИЕ  В НЕВОДНЫХ РАСТВОРИТЕЛЯХ

 

Метод кислотно-основного  титрования в неводных растворителях  применяется для количественного определения веществ, представляющих собой кислоты, основания или соли, титрование которых в воде затруднено или невозможно из-за слабых кислотно-основных свойств или малой растворимости.

В неводных растворителях резко  меняются кислотно-основные свойства различных веществ. В зависимости от растворителя одно и то же вещество может быть кислотой, основанием или вообще не иметь кислотно-основных свойств.

Возможность и точность кислотно-основного  титрования индивидуальных веществ  в данном растворителе определяются величиной константы титрования (К_т), которая в свою очередь зависит от ионного произведения среды (К_i), в которой проходит титрование, и константы диссоциации титруемого вещества в этой среде (К_А).

Во всех случаях условия титрования тем лучше, чем меньше величина К_Т, что и определяет выбор среды для титрования. Значения величины К_i для ряда растворителей приведены в табл. 1.

Таблица 1

Величины pK_i различных растворителей (pK_i = -lgK_i) при температуре 20-25˚С

№п/п	Растворитель	pKi
1	Муравьиная кислота	6,1
2	Уксусная кислота	14,4
3	Уксусный ангидрид	14,5
4	Метиловый спирт	16,7
5	Диметилформамид	25,3
6	Ацетонитрил	32,2

 

 

ВАРИАНТЫ

В зависимости от кислотно-основных свойств определяемого вещества и применяемого растворителя выделяют два варианты кислотно-основного титрования в неводных средах:

1. Ацидиметрия в среде протогенного растворителя – используется практически для всех азотосодержащих органических соединений и их солей, обладающих основными свойствами.

2. Алкалиметрия в среде протофильного растворителя – по этому методу определяют лекарственные соединения, обладающие слабыми кислотными свойствами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

АЦИДИМЕТРИЯ В  СРЕДЕ ПРОТОГЕННОГО РАСТВОРИТЕЛЯ

 

Неводное титрование органических оснований и их солей  выполняют, используя в качестве растворителей уксусную кислоту, уксусный ангидрид, муравьиную кислоту или их сочетания. Титрантом служит раствор хлорной кислоты (HClO₄), индикаторами – кристаллический фиолетовый, тропеолин 00, малахитовый зеленый, метиловый фиолетовый.

Метод основан на солеобразовании  слабого органического основания  с титрантом в среде протогенного растворителя, усиливающего основные свойства анализируемого вещества.

Метод неводного титрования в среде протогенного растворителя может применяться для определения:

1. Оснований – кофеин, нитроксолин, диазепам (сибазон), фтивазид, изониазид, метамизол-натрий (анальгин), аминалон, кислота аминокапроновая, никотинамид).

2. Солей – хлорпромазина гидрохлорид (аминазин), дифенгидрамина гидрохлорид (димедрол), бендазола гидрохлорид (дибазол), тримеперидина гидрохлорид (промедол), апрофен, эфедрина гидрохлорид, папаверина гидрохлорид, кокаина гидрохлорид, эпинефрин (адреналин), норэпинефрин (норадреналин), кодеина фосфат, тиамина хлорид и т.д.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ТИТРОВАННЫЕ РАСТВОРЫ

 

Раствор хлорной кислоты (0,1 моль/л)

HClO₄                                                                                                 М.м. 100,46

1 мл раствора содержит 0,01005 г хлорной кислоты.

Приготовление. 8,2 мл 72% или 11,7 мл 57% водного раствора хлорной кислоты смешивают с 500 мл ледяной уксусной кислоты в мерной колбе вместимостью 1 л. Колбу помещают в холодную воду и прибавляют постепенно при помешивании уксусный ангидрид в количестве 32 или 45 мл соответственно. После охлаждения объем раствора доводят ледяной уксусной кислотой до 1 л  и оставляют на 24 ч. Содержание воды определяют по методу К. Фишера, если необходимо, прибавлять воду или уксусный ангидрид до получения содержания воды в количестве от 0,01 до 0,2% и оставляют на 24 ч.

Установка титра. Около 0,15 г (точная навеска) гидрофталата калия, предварительно тонко измельченного и высушенного при 120˚С в течение 2 ч, растворяют в 20 мл ледяной уксусной кислоты и титруют приготовленным раствором хлорной кислоты в присутствии 2 капель раствора кристаллического фиолетового до перехода фиолетовой окраски в голубовато-зеленую.

Параллельно проводят контрольный  опыт.

Поправочный коэффициент  вычисляют по первому способу, где  Т=0,02042.

 

Раствор хлорной кислоты (0,05 моль/л)

1 мл раствора содержит 0,005025 г хлорной кислоты.

Приготовление. 50 мл раствора хлорной кислоты (0,1 моль/л) точно отмеривают из бюретки в мерную колбу вместимостью 100 мл и доводят объем раствора ледяной уксусной кислотой до метки.

Установка титра – как описано при установке титра раствора 0,1 моль/л. Навеску гидрофталата калия берут около 0,08 г (точная навеска) Т=0,01021.

 

Раствор хлорной кислоты (0,02 моль/л)

1 мл раствора содержит 0,002009 г хлорной кислоты.

Приготовление. 20 мл раствора хлорной кислоты (0,1 моль/л) помещают в мерную колбу вместимостью 100 мл и доводят объем раствора ледяной уксусной кислотой до метки.

Установка титра. Около 0,15 г гидрофталата калия (точная навеска), предварительно тонко измельченного и высушенного при 120˚С в течение 2ч, помещают в мерную колбу вместимостью 100 мл, растворяют в ледяной уксусной кислоте и доводят объем раствора той же кислотой до метки.

К 10 мл полученного раствора прибавляют 15 мл ледяной уксусной кислоты  и титруют, как в случае раствора 0,1 моль/л. Поправочный коэффициент с учетом разведения вычисляют по первому способу, где Т=0,004084.

Раствор хлорной кислоты (0,01 моль/л)

1 мл раствора содержит 0,001005 г хлорной кислоты.

Приготовление. 10 мл раствора хлорной кислоты (0,1 моль/л) точно отмеривают из бюретки в мерную колбу вместимостью 100 мл и доводят объем раствора ледяной уксусной кислотой до метки.

Установка титра. Около 0,15 г гидрофталата калия (точная навеска), предварительно тонко измельченного и высушенного при 120˚С в течение 2ч, помещают в мерную колбу вместимостью 100 мл, растворяют в ледяной уксусной кислоте и доводят объем раствора той же кислотой до метки.

К 5 мл полученного раствора прибавляют 15 мл ледяной уксусной кислоты  и титруют, как в случае раствора 0,1 моль/л. Поправочный коэффициент  с учетом разведения вычисляют по первому способу, где Т=0,002042.

 

ИНДИКАТОРЫ

 

Кристаллический фиолетовый

Гексаметил-п-розанилин-хлорид (ч.д.а.)

C₂₅H₃₀ClN₃                                                                                          М.м. 408,0

Бронзовые блестящие кристаллы  или кристаллический порошок  темно-зеленого цвета. Растворим в  воде, 95% спирте и ледяной уксусной кислоте.

Переход окраски при неводном титровании от фиолетовой (щелочная) через сине-зеленую (нейтральная) к желтовато-зеленой (кислая).

Раствор индикатора в ледяной  уксусной кислоте. 0,1 г индикатора растворяют в ледяной уксусной кислоте и доводят объем раствора той же кислотой до 100 мл.

 

Метиловый фиолетовый.

Смесь тетра-, пента- и  гексаметил-п-розанилин-хлоридов с  преобладанием пентаметил-п-розанилин-хлорида (ч.д.а.)

C₂₄H₂₈ClN₃                                                                                          М.м. 393,96

Темно-зеленый порошок  с металлическим блеском. Растворим в воде и 95% спирте.

Переход окраски от желтой к зеленой в пределах рН от 0,1 до 1,5 и от зеленой к фиолетовой в  пределах рН от 1,5 до 3,2.

Раствор индикатора. 0,1 г индикатора растворяют в воде и доводят объем раствора водой до 100 мл.

Раствор индикатора в ледяной уксусной кислоте. 0,1 г индикатора растворяют в ледяной уксусной кислоте и доводят объем раствора той же кислотой до 100 мл.

 

 

 

 

РЕАКТИВЫ

 

Муравьиная  кислота (ч.д.а.)

НСООН                                                                                                М.м. 46,03

Бесцветная прозрачная жидкость с резким запахом, смешивается  с водой во всех соотношениях. Растворима в 95% спирте и эфире. Содержание основного  вещества не менее 99,7%. Температура  кипения от 100 до 101˚С. Температура кристаллизации не ниже 7,5˚С. Плотность от 1,22 до 1,221. Содержание уксусной кислоты не более 0,05%, щавелевой – не более 0,005%. Нелетучий остаток не более 0,002%.

 

Уксусная  кислота ледяная (х.ч.)

СН₃СООН                                                                                           М.м. 60,05

Температура кипения  от 118 до 119˚С.

Содержание уксусной кислоты не менее 99,8%.

В коническую колбу вместимостью 100 мл с притертой пробкой наливают 10 мл воды, прибавляют около 2 г (точная навеска) испытуемой уксусной кислоты и титруют раствором едкого натра (1 моль/л) до слабо-розового окрашивания (индикатор – фенолфталеин).

1 мл раствора едкого  натра (1 моль/л) соответствует  0,06005 г СН₃СООН.

Нелетучий остаток не более 0,001%. Хлоридов не более 0,0002%. Сульфатов не более 0,0003%. Тяжелых металлов не более 0,0002%. Железа не более 0,0002%.

2 мл испытуемой кислоты  (с точностью до 0,1 мл) помещают  в колбу, прибавляют 10 мл воды и 0,1 мл раствора перманганата калия (0,1 моль/л). Розовое окрашивание должно сохраняться в течение 30 мин.

Ледяная уксусная кислота, применяемая в качестве растворителя при неводном титровании, должна выдерживать  следующее дополнительное испытание.

10 мл испытуемой кислоты (с точностью до 0,1 мл) помещают в колбу, прибавляют 10 мл концентрированной серной кислоты, смесь охлаждают до температуры 5˚С, прибавляют 1 мл 5% раствора бихромата калия и перемешивают. Одновременно готовят контрольный раствор, для чего в колбу прибавляют 10 мл воды, 10 мл концентрированной серной кислоты, 1 мл 5% раствора бихромата калия и перемешивают. Испытуемый и контрольный растворы оставляют на 30 мин. Затем к обоим растворам прибавляют по 50 мл воды, перемешивают и охлаждают до комнатной температуры. По охлаждении к растворам прибавляют по 2 г йодида натрия (0,1 моль/л) до обесцвечивания раствора.

Разность между количеством  тиосульфата натрия, пошедшего на титрование испытуемого и контрольного растворов, не должна быть более 0,4 мл.

 

Уксусный  ангидрид (ч.д.а.)

(СН₃СОО)₂О                                                                                      М.м. 102,09

Бесцветная прозрачная жидкость с резким запахом. В водных растворах быстро гидролизуется, образуя  уксусную кислоту. Содержание уксного  ангидрида не менее 99,0%. Температура  кипения от 138 до 141˚С. Плотность от 1,0790 до 1,0820. Хлоридов не более 0,0001%. Сульфатов не более 0,0005%. Тяжелых металлов не более 0,002%.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВАНИЙ

 

1. Кофеин.

Реакция идет по третичному атому азота имидазольного цикла  в девятом положении.

 

 

 

 

 

Индикатор – кристаллический  фиолетовый.

В основе лежат следующие  стадии:

 

1. Протонирование основания  (усиление основных свойств):

R≡N + CH₃COOH → [R≡N⁺—H] + CH₃COO^-

                                                         ледяная

2. Отнятие протона от титранта:

HClO₄ + CH₃COOH → CH₃COOH₂⁺ + ClO₄^-

                                                                                               ион ацилония        перхлорат-ион

3. Солеобразование (нейтрализация):

[R≡N⁺—H] + ClO₄^- → [R≡N⁺—H]ClO₄^-

                                                                                                    перхлорат кофеина

4. Регенерация растворителя:

CH₃COO^- + CH₃COOH₂⁺ → 2CH₃COOH

Суммарно:

                                                                            CH₃COOH

R≡N + HClO₄       →       [R≡N⁺—H]ClO₄^-

 

 

 

 

2. Метамизол-натрий (анальгин).

Титруется как однокислотное основание  – протекает реакция гидролитического расщепления и солеобразования.

 

 

 

 

 

 

Индикатор – кристаллический  фиолетовый.

 

3. Аминалон.

В среде безводной уксусной кислоты  подавляются кислотные свойства групп кислого характера и  усиливаются основные свойства групп  основного характера.

 

 

 

 

 

 

 

f_экв(аминолона) = 1

Индикатор – кристаллический  фиолетовый.

 

 

 

 

 

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОЛЕЙ

 

1. Кодеина фосфат.

Протонирование идёт по третичному атому азота.

 

 

 

 

 

 

 

 

Индикатор – кристаллический  фиолетовый.

2. Хлорпромазина гидрохлорид (аминазин).

Титрование проводят в присутствии уксусного ангидрида для связывания хлорид-ионов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Ксантинола никотинат.

Определяют в смеси ледяной  уксусной кислоты и уксусного  ангидрида, образование соли проходит по трем третичным атомам азота.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВЫВОД

 

В настоящее время  метод кислотно-основного титрования в неводных средах широко применяется  в фарманализе, поскольку он позволяет титровать с достаточной четкостью не только сильные кислоты и основания, но также слабые, очень слабые кислоты, основания, их соли и многокомпонентные смеси, часто без их предварительного разделения. Кроме того, методом неводного титрования можно определять вещества, плохо растворимые в воде. К преимуществам этого метода относится также и то, что титрование можно проводить как бесцветных, так и окрашенных растворов. Метод неводного титрования дает более точные результаты по сравнению с точностью титрования водных растворов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

Государственная Фармакопея СССР: Вып. 1. Общие методы анализа/МЗ СССР. – 11-е изд., доп. – М.: Медицина, 1987. – стр. 124-126, 133, 135-136, 140, 142-143.

Фармацевтическая химия. В 2 ч.: Учебн. пособие/В.Г.Беликов – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: МЕДпресс-информ, 2007. – стр. 95-96

Учебно-методическое пособие для студентов очного факультета "Фармацевтический анализ по функциональным группам и общие титриметрические методы анализа" под общей редакцией профессоров кафедры фармацевтической химии очного факультета Ярыгиной Т.И. и Коркодиновой Л.М.

Цикл лекций по фармацевтической химии для студентов 3 курса очного факультета. Часть II. Под общей редакцией профессора кафедры фармацевтической химии очного факультета Коркодиновой Л.М.

Цикл лекций по фармацевтической химии  для студентов 3 курса очного факультета. Часть I. Под общей редакцией профессора кафедры фармацевтической химии очного факультета Коркодиновой Л.М.

Цикл лекций по фармацевтической химии  для студентов 3 курса очного факультета. Часть II. Под общей редакцией профессора кафедры фармацевтической химии очного факультета Ярыгиной Т.И., зав. кафедрой фармацевтической химии очного факультета, профессора Коркодиновой Л.М.