Спектро-химическое исследование и анализ органических азотсодержащих полииодидов - новых биологически активных соединений тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.02 ВАК РФ

/

РОСТОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи УДК 543:42.062:546.15:547.7/.8:615.7

ПОДГОРНАЯ Елена Борисовна

СПЕКТРО-ХИМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ И АНАЛИЗ ОРГАНИЧЕСКИХ АЗОТСОДЕРЖАЩИХ ПОЛИИОДИОДМДОВ - НОВЫХ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ

СОЕДИНЕНИЙ

02.00.02 - аналитическая химия

Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук

Научный руководитель доктор химических наук, профессор М.С.Черновьянц

Ростов-на-Дону 1998

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.............................6

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ. ............ . . . 11

1.1. Биологическая активность иодсодержащих препаратов. 11

1.2. Физико-химические и .аналитические характеристики различных форм существования иода. ...........16

1.3. Методы идентификации и количественного определения иодсодержащих органических соединений.......28

1.3.1. Методы определения'различных форм иода. . ..... 28

1.3.2. Методы установления подлинности и количественного определения органических азотсодержащих соединений. 36

Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ..............44

2.1. Рабочие растворы, реактивы, аппаратура........44

2.2. Объекты исследования.................45

2.3. Физико-химические характеристики органических азотсодержащих трииодидов и параметры взаимопревращений различных форм иода в растворах субстанций и в твердой фазе.......................48

2.3.1. Оптические методы исследования структуры и состава биологически активных иодсодержащих органических субстанций......................49

2.3.1.1. IMP-спектроскопия.....................49

2.3.1.2. ИК- спектроскопия.................55

2.3.1.3. Электронная спектроскопия растворов субстанций. 60

2.3.2. Спектрофотометрическое исследование равновесий и 64 параметров взаимопревращений различных форм иода в растворах органических иодсодержащих субстанций.

2.3.2.1. Исследование влияния природы органического азотсодержащего катиона на возможность образования и устойчивость полииодиодидных соединений........65

2.3.2.2. Рентгеноструктурный анализ полииодиодида 1,3-диэ-тилбензимидазолия..................75

2.3.2.3. Исследование комплексообразовзния иода с кислородсодержащими органическими растворителями.....79

2.3.3. Изучение кинетики разложения лекарственных препаратов..................... .... 91

2.4. Методы установления подлинности препаратов. ... 94

2.4.1. Оптические методы идентификации лекарственных субстанций........................94

2.4.2. Установление подлинности и чистоты субстанций методом тонкослойной хроматографии............96

2.4.3. Тестирование на содержание примеси солей тяжелых металлов.......................101

2.4.4. Химические методы установления подлинности органических азотсодержащих трииодидов...........102

2.4.5. Схема идентификации органического трииодида.....107

2.5. Методы количественного определения лекарственных субстанций......................108

2.5.1. Потенциометрическое титрование...........108

2.5.1.1. Аргентометрия..................108

2.5.1.2. Окислительно-восстановительное титрование. . . . 109

2.5.1.3. Метрологические характеристики методик титримет-рического определения.............■ . . . 109

2.5.2. Спектрофотометрический метод количественного определения органических азотсодержащих трииодидов по

собственному поглощению. .............. Ш

2.5.3. Количественное спектрофотометрическое определение

субстанций по образуемым ими ионным ассоциатам. . . . 113

2.5.3.1. Исследование ИА субстанций с ДПАФ........117

2.5.3.1.1. Электронные спектры поглощения ИА

1,3-диметил-2-(4-пиперидинофенил) азобензимидазолия трииодида......................117

2.5.3.1.2. Исследование зависимости светопоглощения ИА трииодидов от кислотности среды и концентрации ДПАФ. 117

2.5.3.1.3. Определение состава и констант устойчивости ИА. 119

2.5.3.1.4. Определение сольватных чисел и степени извлечения ИА смесью CHCI3: CCI4............., . 123

2.5.3.1.5. Расчет градуировочных графиков, молярных коэффициентов светопоглощения и чувствительности спектро-фотометрического определения субстанций в виде ИА с красителем ДПАФ...................124

2.5.3.1.6. Исследование избирательности реакции образования ионных ассоциатов................126

2.5.3.2. Исследование образования ионного ассоциата органическим катионом субстанций с эозином. ...... 126

2.5.3.2.1. Исследование ИА с эозином, экстрагируемых из водно-этанольной фазы................128

2.5.3.2.2. Исследование ИА с эозином, экстрагируемых из водно-метанольной фазы................ 134

2.5.3.2.3. Исследование флуоресценции ИА ДМБТ, ДЭБТ и ТЭАТ

с эозином, экстрагируемых из водно-этанольной фазы. . 136

2.5.3.3. Определение ТИМУ по ИА с красителем бромтимоловым синим............................139

2.5.4. Практическое применение результатов исследований. . 142

2.5.4.1. Определение ДЭБТ в препарате "Лазин" методом окислительно-восстановительного потенциометрического титрования..................... .143

2.5.4.2. Определение ДЭБТ в препарате "Лазин" методом ар-гентометрического потенциометрического титрования. . .143

2.5.4.3. Экстакционно-спектрофотометрическое определение

ДЭБТ в препарате "Лазин" по ИА с эозином.......144

2.5.4.4. Экстракционно-флуориметрическое определение ДЭВТ

в препарате "Лавин" по ЙА с эозином. ......... 145

ВЫВОДУ..............................147

ЛИТЕРАТУРА ...................... . .150

ПРИЛОЖЕНИЕ........................168

ВВЕДЕНИЕ

На современном этапе равития медицины и химии одной из глобальных проблем является необходимость обеспечения населения высокоэффективными избирательно действующими лекарственными препаратами.

Воможность создания новых лекарственных средств тесно связана с задачами современной аналитической химии [13, которые можно сформулировать как применение принципов интерпретации аналитических сигналов для получения информации о химических системах и для решения проблем, свяанных с повышением точности результатов количественного мониторинга, исследованиями состава и структуры вещества, созданием системы стандартных методик анализа. В зависимости от состава объекта и содержания определяемых компонентов возможно применение различных аналитических методов: от классических - гравиметрии и титриметрии с визуальным фиксированием конечной точки титрования, до самых современных инструментальных, использующих дорогостоящую аппаратуру. Особое значение приобретают активно внедряемые в последние годы в практику контрольно-аналитической службы спектральные методы, характеризующиеся простотой, чувствительностью и экспрессностью выполнения анализа. Наиболее доступным методом является спектрофотометрический, так как наряду с несложным приборным оформлением позволяет проводить как качественную идентификацию (связь между структурой и электронным спектром поглощения препарата), так и количественное определение в очень малых концентрациях, превосходя по чувствительности атомно-абсорбционный анализ. Применение в фармацевтическом

анализе спектрофотометрии в видимой и ультрафиолетовой областях при существовании таких современных методов как, например, хроматографический оправдано широким использованием высокоэффективных спектрофотометрических детекторов С2].

В настоящее время наряду с общеизвестными энзимными, сульфаниламидными, нитрофурановыми препаратами и антибиотиками все шире используют пятую группу лекарственных средств - органические азотсодержащие соединения, включающие трииодид-ион. Высокая биологическая активность иодсодержащих препаратов объясняет возрастающий интерес фармацевтов к этим уникальным соединениям имеющим нетрадиционную структуру для лекарственных субстанций. Органические трииодиды обладают противовоспалительным, болеутоляющим действием, способствуют быстрой эпите-лизации тканей, выгодно отличаются от антибиотиков, сульфаниламидов и нитрофуранов. Преимущество состоит в том, что новые препараты обладают пролонгированным характером действия, не токсичны, не имеют кумулятивного и побочного действий, у микроорганизмов к трииодидам, как препаратам активного иода, отсутствует резистентность, что исключает необходимость предварительного определения чувствительности патогенного штамма. Самым серьезным отличием новых субстанций от привычных противовоспалительных и антимикробных препаратов является способность трииодидов органических четвертичных азотистых оснований преодолевать гематоэнцефалический барьер, который представляет собой физиологический механизм, регулирующий обмен веществ между кровью, спиномозговой жидкостью и мозгом, защищающий центральную нервную систему от проникновения чужеродных веществ введенных в кровь СЗ]. По препаратам новых соединений

проведены углубленные медико-биологические испытания, освоен полупромышленный выпуск. Препараты используются в ветеринарной

практике...........юга России в.....течение пяти лет. Помимо внедрения уже

существующих органических трииодидов в качестве лекарственных средств ведется направленный синтез аналогов, состав которых возможно позволит объединить спектры биологической активности органической составляющей и трииодид-иона в своих свойствах (синтезированы трииодиды И-замещенного пиридиния).

Учитывая все вышеуказанное, создание эффективных методов определения и стандартизации биологически активных соединений б условиях развивающегося рынка имеет важное значение для удовлетворения населения лекарственными средствами высокого качества. В этой связи изучение трииодидов четвертичных азотистых оснований, находящихся на этапе внедрения в качестве лекарственных препаратов, представляется весьма актуальным.

Настоящее исследование посвящено изучению состава, структуры, физико-химических и аналитических характеристик новых лекарственных субстанций, разработке системы достоверных и надежных методов контроля и стандартизации препаратов на основе органических азотсодержащих трииодидов.

Исследование проводилось в рамках межвузовской научно-технической программы "Новые лекарственные препараты", а также в соответствии с научным планом кафедры аналитической химии химического факультета РГУ.

Материалы диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Черновьянц М.С., Подгорная Е.Б., Пыщев А.И., Щербаков И.Н. Исследование влияния природы органического азотсодержащего катиона на возможность образования и устойчивость полииоди-

одидных соединений. // Журнал общей химии. 1998. Т.68 (130) N 5. С.822-825.

2. Подгорная Е.Б., Черновьянц М.С., Пыщев А.И. Разработка методов аналитического контроля новых лекарственных препаратов на основе полииодиодидов. Тезисы докладов Всероссийской конференции "Экоаналитика-98"\ Краснодар. 21 сентября - 2 октября 1998 г. С.367-368.

3. Пыщев А.И., Подгорная Е.Б., Черновьянц М.С. ПМР-спектроскопия как метод идентификации биологически активных иодсо-держащих органических соединений. Тезисы докладов IV Всероссийского семинара по магнитному резонансу (спектроскопия и томография). Ростов-на-Дону. 21-25 сентября 1998 г. С.96.

4. М.С. Черновьянц, Е.Б. Подгорная, A.B. Чернышев, A.B. Метелица, М.И. Княжанский. Создание схемы идентификации и разработка экстракционных спектрофотометрического и флуориметри-ческого методов определения органических азотсодержащих триио-дидов - новых биологически активных соединений. // ВИНИТИ. Москва. 1998. Деп. N 3172-В98.

5. Подгорная Е.Б., Черновьянц М.С., Пыщев А.И. Разработка методов аналитического контроля новых лекарственных препаратов на основе полииодиодидов. // ВИНИТИ. Москва. 1998. Деп. N 3171-В98.

6. Подгорная Е.Б., Черновьянц М.С., Щербаков И.Н., Пыщев А.И. Исследование комплексообразования иода с кислородсодержащими органическими растворителями. // Журнал общей химии. 1999. Т.69. N 1. С.109-113.

7. Гриценко В.В., Дьяченко O.A., Черновьянц М.С., Подгорная Е.Б., Пыщев А.И. Кристаллическая структура новой соли

1,3-диэтилбенэимидазолия трииодида дииодин, (СцН^^) // Журнал общей химии. 1999. Т.69. N 1. С.142-145.

8. Е.Б.Подгорная, М.С.Черновьянц , А.И.Пыщев. Моделирование состава жидких фармформ на основе азотсодержащих органических трииодидов с учетом влияния иодкоординирующего растворителя. // Вестник Омского университета. 1999. Т.З. N С.36-37

На защиту выносятся следующие положения:

1. Результаты исследования влияния природы органического азотсодержащего катиона - 1,3-диметилбекзимидазолия, 1,3-диэ-тилбензимидазолия, М-децилпиридиния, Н-цетилпиридиния, Ы-мети-луротропиния, тетраэтилашония, на возможность образования (количество координируемых молекул иода) и устойчивость поли-иодиодидных соединений.

2. Установление состава и структуры иодсодержащих органических субстанций на основании данных ПМР-, ИК-, УФ-спектроскопии и рентгеноструктурного анализа.

3. Влияние кислородсодержащих иодкоординирующих растворителей (Б) на равновесие в системе 1-(12)КиIз.

4. Качественный, экспресс-анализ органических азотсодержащих трииодидов.

5. Спектрофотометрический и потенциометрический методы количественного определения трииодидов органических катионов.

6. Возможность получения перспективных аналитических форм определения лекарственных субстанций в виде ионных ассоциатов с красителями катионного и анионного типа.

7. Результаты апробирования разработанных методик на фармпрепарате "Лазин" - водорастворимой форме трииодида 1,3-диэтилбензимидазолия.

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Биологическая активность иодсодержащих препаратов.

Иод является важнейшим микроэлементом человеческого организма. В теле человека содержатся от 20 до 50 мг иода [43. Иод играет огромную роль в большинстве биологических процессов организма. Среди применяемых в медицинской практике препаратов иода различают [53:

1) препараты, содержащие элементарный иод, раствор иода спир-товый, раствор Люголя;

2) неорганические соединения иода (иодиды) - калия иодид, натрия иодид;

3) органические соединения, отщепляющие элементарный иод, -йодоформ, иодинол;

4) органичекие соединения, в молекуле которых иод достаточно прочно удерживается посредством валентной связи.

Препараты элементарного иода оказывают противомикробное действие, с этой же целью применяют и органические соединения, отщепляющие элементарный иод. При приеме препаратов элементарного иода внутрь, иод всасывается из желудочно-кишечного тракта в кровь и влияет на обмен веществ, вызывая снижение уровня холестерина в крови. Препараты элементарного иода и неорганические соединения иода в больших дозах применяют для профилактики и лечения эндемического зоба, а в малых дозах - при ги-пертериозе (в качестве антитиреоидного средства). Иод в виде иодидов в дозах в 20-100 раз превышающих дозы элементарного иода не обладает выраженным токсическим действием и раздражаю-

щими свойствами [43. Выделяясь через экскреторные железы, ионы иода способствуют усилению функций этих желез. В частности, они стимулируют деятельность бронхиальных желез, что сопровождается уменьшением вязкости мокроты [53.

Широким спектром биологической активности обладают также фармпрепараты, включающие в молекулу иод в степени окисления от +1 до +5. либо комплексные соединения иода с кислородсодержащими полимерами или полимерами на основе ароматических и гетероароматических соединений, называемые иодофорами [6-83. Иодорганические соединения используются с середины 18 века. Иод наиболее часто встречается в моновалентных соединениях в степени окисления -1 и образует относительно слабые связи с первыми элементами рядов периодической системы, включая углерод (ДЕс-1^55 ккал/моль) [63. Иод является самым большим наиболее поляризуемым и наименее электроотрицательным из всех галогенов. Это соответствует образованию стабильных поликоорди-нированных мультивалентных соединений. В 1914 г. уже было известно около 500 иодорганических поливалентных соединений. Наиболее изучены диаршшодсодержащие соли. Возрождение интереса к мультивалентным иодорганическим соединениям произошло благодаря следующим факторам: соединения иода обладают химическими свойствами и активностью аналогичными соединениям ртути(П), таллия (Ш) и свинца(Ш, но не токсичны; обнаружено сходство в свойствах органических комплексов переходных металлов и поливалентных соединений элементов главных групп периодической системы, таких как иодорганические соединения; наличие высокой биологической активности у поливалентных иодорганических соединений . В работе [63 авторами представлено краткое описание

специфической биологической активности некоторых поливалентных иодорганических соединений:

0-

\ //

ГАг

2Ап"

антимикробный агент против бактерий и микроорганизмов., атакующих семена, корни и надземные части растений, обладает антивирусной ак~' тивноотью;

О

I - Аг-Ап"

АП

-ГАг

■2Ап"

антимикробный агент для подавления роста бактерий, микроорганизмов;

контролирует некоторые бактериальные организмы, такие как плесень, гниль, грибки;

{>Г

■Аг-Ап"

токсичен для роста некоторых бактерий, грибков и микроорганизмов, таких как плесень, гниль;

артигельминтныи агент,активен при оральном введении, активен против грамположи-тельных и грамотрицательных бактерий;

М02 0

обладает широким спектром антимикробной актив�