Định lượng một số base hữu cơ trong dung môi ethanol

Định lượng các dạng này khá phong phú về kỹ thuật trên nguyên tắc phương pháp acid — base : kỹ thuật trong môi trường acid acetic khan, alcol... Các kỹ thuật định lượng trên đây đã nhiều

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI • • • •

-0

O0 -BỘ Y T Ế

VŨ HẢI THIỆN

ĐỊNH LƯỢNG MỘT s ố BASE HỮU c ơ

TRONG DUNG MÔI ETHANOL

(KHOÁ LUẬN TốT NGHIỆP DƯỢC SỸ

KHOÁ 1998 - 2003)

Người hướng dẫn: DS Nguyễn Đình Hiển Nơi thực hiện : Bộ môn Hoá Dược Thời gian thực hiện: 14-04 đến 20-05

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian thực hiện khoá luận tốt nghiệp Dược S ĩ Đại Học, tồi đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của các thầy hướng dẫn, các cán bộ của bộ môn Hoá Dược.

Trước tiên, tôi xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy -

DS Nguyễn Đình Hiển mà tôi có được các kiến thức và kỹ năng cần thiết

trong thực nghiệm do thầy hướng dẫn Đồng thời tôi cũng được các thầy cô và

kỹ thuật viên khác ở trong bộ môn giúp đỡ rất nhiêu trong thời gian tôi thực hiện đ ể tài N hờ những sự giúp đỡ đó mà tôi đã hoàn thành được đề tài của mình trong thời gian ngắn nhất.

Xin cảm ơn sự giúp đỡ của thư viện trườtig Đại Học Dược Hà Nội đã cung cấp những tài liệu có liên quan.

Xin cảm ơn các trung tăm kiểm nghiệm Dược - Mỹ phẩm Bắc Giang, Hoà Bình đã giúp sử lý một s ố mẫu mà điểu kiện máy móc trong phòng thí nghiệm ở bộ môn Hoá Dược chưa cho phép.

M ột lần nữa, tôi xin chân thành cảm ơn tất cả sự giúp đỡ quý giá của thầy cô,gia đình và bạn bè.

Hà Nội, ngày 25 tháng 5 năm 2003.

Sinh viên

Vũ Hải Thiện

MỤC LỤC

ĐẶT VAN đ ề 0

PHAN 1 TổNG QUAN 1

1 1 Nguồn gốc 1

1.2 Các phương pháp định lượng 2

1.2.1 Đối với dạng base amin bậc II, III - ký hiệu R=NH, R=N 2

1.2.2 Đối với dạng muối của amin bậc II, III - ký hiệu R=NH.HA, R=N H A 4

1.2r.3 Nhận xét các phương pháp định lượng 5

PHAN 2 THựC NGHIỆM VÀ KET QỦA 10

2.1 Trên dạng muối hydroclorid 10

2.1.1 Nguyên liệu và phương pháp thực nghiệm 10

2.1.2 Thực nghiệm vả kết q u ả 10

2.2 Định lượng base 19

2.2.1 Định lượng trong môi trường ethanol 96% 19

2.2.2 Định lượng cloroquine base trong môi trường acid acetic khan 23

PHẦN 3 KẾT l u ậ n v à đ ề XUẤ t 29

1 Kết lu ậ n 29

2 Đe x u ấ t 29

TÀI LIỆU THAM KHẢO

ĐẶT VẤN ĐỂ

Trong toàn bộ danh mục thuốc dùng trong y học thuốc có cấu trúc amin I,

II, III ( gọi chung là chất kiềm hữu cơ ) chiếm tỷ lệ khá lớn Việc định lượng các thuốc loại này có nhiều giải pháp :

- Amin thơm bậc I : Định lượng bằng phép đo nitrit

- Amin bậc II, III thường dùng dưới dạng base ( B ) hay muối với acid vô

cơ hoặc hĩai cơ có dạng B.HA Định lượng các dạng này khá phong phú về kỹ thuật trên nguyên tắc phương pháp acid — base : kỹ thuật trong môi trường acid acetic khan, alcol Các kỹ thuật này được thực hiện vào phần B ( phần tác dụng của thuốc ) hoặc phần HA

Các kỹ thuật định lượng trên đây đã nhiều năm được áp dụng; mỗi giải pháp đều có những ưu điểm và bộc lộ nhiều nhược điểm Việc nghiên cứu để lựa chọn giải pháp tối ưu nhất trong ứng dụng vẫn còn phải tiếp tục

Trong đề tài này, chúng tôi bước đầu đặt vấn đề giải quyết việc so sánh giữa các giải pháp Trước hết là so sánh việc định lượng trong môi trường acid acetic khan với môi trường alcol, từ đó rút ra các kết luận cần thiết

PHẦN I TỔNG QUAN VỂ CÁC CHẤT KlỂM h ữ u c ơ 1.1 Nguồn gốc

Người ta chia chất kiềm hữu cơ thành 2 loại:

- Thiên nhiên : Đó là các ancaloid như Morphin có trong cây thuốc phiện, atropin có trong cây cà độc dược, Strychnin có trong cây mã tiền

Morphin hydroclorid Strychnin Sulphate

- Tổng hợp hoá học: [1] Lidocain hydroclorid, Clopromazin hydroclorid

/C2H5.HCl H20

1

Trong y học, tính chất này được sử dụng để tạo muối tan trong nước, bền vững hơn và thuận lợi trong bào chế các dạng thuốc.

Ví dụ : Morphin base + HC1 —» Morphin hydroclorid

Codein base + H3PO4 —» Codein photphat Atropin base + H2S 04 —> Atropin sulphat

Dạng base khó tan trong nước, tính kiềm thể hiện yếu nên gặp khó khăn trong việc định lượng vì không thể hoà tan các base hữu cơ vào nước rồi định lượng bằng acid được Khi hoà tan vào ethanol, tính kiềm có tăng lên chút ít, nhưng định lượng bằng acid vẫn khó khăn vì tại điểm tương đương, chỉ thịmàu hoặc đo điện thế đều không phát hiện được rõ ràng, do sự phân ly củabase trong nước hoặc trong ethanol đều yếu :

R=NH + H20 <^> R=NH2+ + OH'R=NH + QHgOH <=> R=NH2+ + C ^ O '

1.2 Các phương pháp định lượng.

1.2.1 Đ ối với dạng base amỉn bậc II, III - kỷ hiệu R=NH, R=N.

1.2.1.1 Định lượng trực tiếp bằng acid trong dung môi ethanol.

Hoà tan dạng base vào ethanol 96%, định lượng bằng acid Phản ứng xảy ra như sau:

R=NH + HC1 R=NH2+ + Cl'

R =N + HC1 R=NH+ + Cl- Phương pháp này khó xác định điểm tương đương bằng chỉ thị màu hoặc đo điện thế nên kết quả thu được dễ bị bàn cãi, khó thống nhất

1.2.1.2 Phương pháp định lượng trong môi trường khan.

Định lượng trong dung môi acid khan, trong đó chủ yếu dùng acid acetic khan (hàm lượng nước < 1%) Khi hoà tan các base hữu cơ vào acid acetic khan, xảy ra sự phân ly :

Trong đó, HNO3 và H2S 04 tính acid không đáng kể

Vì vậy, định lượng các base hữu cơ trong môi trường acid acetic khan, người ta dùng HCIO4 0,1M pha trong acid acetic khan làm dung dịch chuẩn

Khi định lượng một amin bậc II phản ứng xảy ra như sau:

R=N H + CH3COOH -> R=N H 2+ + CH3COO- HCIO4 + CH3COOH CH3COOH2+ + cio4-

R=NH + HCIO4 -» R=NH2+ + C 1 0 4- Phản ứng giữa một base mạnh vói một acid mạnh, tại điểm tương đương chỉ thị chuyển màu đột ngột Nếu dùng đo điện thế (vói cặp điện cực thuỷ tinh — Ag/AgCl-KCl), điện thế đột ngột biến đổi giúp ta phát hiện điểm kết thúc chính xác

3

Trong chuẩn độ đo thế, điểm kết thúc của chuẩn độ được xác định bằng quan sát sự biến đổi hiệu sô điện thế đo được giữa hai điện cực nhúng trong dung dịch khảo sát Sự biến đổi hiệu điện thế này như một hàm số vói biến số là thể tích dung dịch chuẩn thêm vào.

Máy sử dụng là 1 milivol kế với thang chia < 1 mV

Lập đồ thị biểu diễn những biến đổi về điện thế tương ứng vói thể tích dung dịch chuẩn thêm vào trước và sau điểm tương đương Điểm kết thúc

chuẩn độ tương ứng vói điểm mà ở đó một sự thay đổi nhỏ thể tích dung dịch

chuẩn gây ra thay đổi đột biến về điện thế [7]

1.2.2 Đ ối với dạng muối của amin bậc II, III - kỷ hiệu R=NH.HA,

R=N.HA.

1.2.2.1 Phương pháp môi trường khan (dung môi acid acetic khan).

Ví dụ hoà muối của một amin bậc II vào acid acetic :

R=NH.HA + CH3COOH -> R=NH2+ + CH3COO' + HA Trong phép định lượng này, HA là nhân tố không tham gia phản ứng định lượng

- Khi HA là HNO3, H2S 0 4, H3PO4 và các acid hữu cơ thì bỏ qua ảnh hưởng của HA vì trong acid acetic, các acid này không còn tính acid đáng kể

- Khi HA là HC1, HBr vẫn phải quan tâm đến ảnh hưởng của chúng đối với phép định lượng, vì HC1, HBr trong acid acetic vẫn thể hiện tính acid đáng

kể Trường hợp này phải loại ảnh hưởng của HC1 bằng muối Hg(II) acetat.Khi thêm lượng dư Hg(II) acetat vào mẫu định lượng, HC1 bị trung tínhhoá:

Hg(CH3COO)2 + 2HC1 HgCl2 + 2CH3COOH

- Trường hợp muối của amin bậc III cũng tương tự

I.Z.2.2 Phương pháp định lượng dựa vào phần HA.

Tiến hành định lượng trong hỗn hợp nước - ethanol - chloroform, dung dịch chuẩn là NaOH 0,1M, xác định điểm tương đương bằng chỉ thị phenolphtalein Phương trình xảy ra như sau:

R=NH.HA + NaOH -> R = N H ị + NaA + H20

vì R=NH là amin không tan trong nước, tan trong chloroform (CHCI3) người ta sử dụng chloroform để tách amin ra khỏi hỗn hợp định lượng, nhằm loại bỏ tính kiềm ảnh hưởng đến phép định lượng

Nếu HA là các acid yếu như H3PO4, acid hữu cơ như acid citric, tactric khó thực hiện theo phương pháp này

1.2.3 Nhận xét vê các phương pháp định lượng.

1.2.3.1 Phương pháp môi trường khan.

♦ Định lượng trực tiếp vào phần tác dụng của thuốc Kết quả thu được chính xác, tin cậy

♦ Tuy nhiên, phương pháp vẫn có mội vài nhược điểm:

- Môi trường phải khan trong suốt quá trình định lượng .

- Gây ô nhiễm môi trường vì hofi acid kích ứng, giá thành của dung môi acid acetic khan cao và hiện còn phải nhập ngoại

Những yêu cầu này thường khó được đáp ứng ở các vùng khí hậu nóng,

ẩm Hiện nay ở nước ta, các phòng thí nghiệm phải sử dụng các thiết bị chuẩn

độ vói hệ thống kín mói thực hiện được phép định lượng này

Khi HC1 đã bị trung tính phép chuẩn độ bằng HCIO4 0,1M mới đủ tin

5

1.2.3.2 Phương pháp định lượng dựa vào phần HA.

Phương pháp như miêu tả trên đây thường không phản ánh đúng hàm lượng hoạt chất vì lý do nhà sản xuất nguyên liệu B.HA (Dạng muối base hữu

cơ + acid mạnh), thường không đảm bảo đúng tỷ lệ B/HA ( ví dụ tỷ lệ 1/1 ;hoặc 1/2)

Tuy nhiên, giá thành định lượng thấp, dễ áp dụng ở mọi điều kiện môi

trường, vì lý do này, hiện nay người ta phát triển một kỹ thuật khác, tóm tắtnhư sau :

♦ Hoà B.HA cần định lượng vào alcol gần tuyệt đối

♦ Thêm một lượng dung dịch chuẩn loãng HA, gây quá thừa HA trong hỗnhợp định lượng Khi đó, sẽ có hệ thống hai acid : một yếu, một mạnh:

HA dư : tính aid mạnh

B.HA : tính acid yếu

♦ Định lượng bằng dung dịch NaOH 0,1M chỉ thị đo điện thế vói hệ điện cực thuỷ tinh — Ag/AgCl — KC1

Khi chuẩn độ sẽ lẩn lượt xảy ra hai phản ứng trung hoà sau:

(1) NaOH + HA (dư) —» NaA + H20 => bước nhảy thế 1, xác địnhđược v t (ml) NaOH 0,1M đã tiêu thụ

(2) NaOH + B.HA B ị + NaA + H20 => bước nhảy thế 2, xác định được V2 (ml) NaOH 0,1M tiêu thụ

♦ B giải phóng ra từ phản ứng được hòa tan trong alcol

Thể tích NaOH 0,1M tương ứng vói B.HA (cũng là với B) là hiệu số :

V = v2 — VjOnl)

- Đánh 2 Ỉ á .

Kỹ thuật cải tiến này đã khắc phục được nhược điểm kỹ thuật cũ khi dùng hệ : Chloroform - Nước - Ethanol, cho kết quả phản ánh đúng lượng B trong chế phẩm thử v ề lý thuyết là tương đương vói phương pháp định lượng trong môi trường khan (acid acetic) Bên cạnh đó, dung môi sử dụng rẻ tiền, không gây ô nhiễm độc hại, không bị môi trường khí hậu làm cản trở Vì vậy, trong mấy năm gần đây kỹ thuật này đang phát triển, thay thế dần phương pháp định lượng trong môi trường acid acetic khan đã sử dụng mấy thập niên qua

- K hả năne 2 Ìảỉ quyết của kỹ thuât đinh lương trons môi trường alcol.

Với đối tượng B.HA, trong đó HA là acid mạnh (HC1, H2S 0 4) cho thấy

có thể áp dụng được Tuy nhiên, cho đến nay mói chỉ dạng muối B.HC1 (muối hydroclorid) được từng bước thực hiện, có khả năng thay thế dần phương pháp môi trường khan Ví dụ trong Dược điển Anh (BP)

Chưa dừng lại ở đó, số lượng mẫu thay thế trong BP 2001 — 2003 vẫn

đang tiếp tục tăng lên

Vói đối tượng HA là các acid yếu như H3PO4, acid hữu cơ có thể có

giải pháp thực hiện được Tuy nhiên, cho đến nay vẫn chỉ tồn tại ở ý tưởng,

cần có thực nghiêm mói kết luận được

Lần đầu tiên đặt vấn đề nghiên cứu về giải pháp kỹ thuật cho phương pháp định lượng các chất base hữu cơ trong dung môi ethanol do điều kiện thòfi gian hạn hẹp, các dạng mẫu nguyên liệu thử chưa đủ, nên chúng tôi chỉ

7

chọn một vài đối tượng nguyên liệu để tiến hành thực nghiệm nhằm mục đích

có được những hiểu biết cụ thể về phương pháp, tạo điều kiện cho các bước nghiên cứu, áp dụng trên các đối tượng khác nhau

Trong đề tài này, chúng tôi tiến hành nghiên cứu trên hai đối tượng mẫu :

Lidocaỉn hydroclorid và cloroquỉne base.

- Bột kết tinh màu trắng, không mùi, vị đắng nhẹ, nóng chảy ở 74 — 79°c

- Độ tan : rất dễ tan trong nước, tan trong chloroform, ethanol 96°c và methanol, không tan trong ether

♦ Công dụng:

- Thuốc gây tê

- Thuốc chống loạn nhịp tim

Cloroquine base [10].

♦ Công thức: C18H26C1N3 Ptl: 319,88

♦ Tên khoa học: 7-Cloro-4-[(4-dietylamino-4-methylbutyl)amino] quinolin.

- Phân tử có một nhóm amin bậc II và một nhóm amin bậc III cho khả năng tạo muối diacid

- Nhiệt độ nóng chảy: 87°c.

- Thường dùng ở dạng muối diphosphate và sulphate

♦ Công dụng [2]:

+ Các muối cloroquine tác dụng mạnh lên thể phân liệt ở máu của

Plasmodium falciparum, Plasmodium vivax và thể giao tử của Plasmodium vivax Vì vậy chúng được dùng để cắt chu kỳ cơn sốt

+ Điều trị amip ngoài một, đặc biệt là amip gan

+ Chúng còn được dùng để điều trị lupus ban đỏ, viêm thấp khớp

Hai đối tượng chọn trên đây sẽ thực hiện định lượng trong môi trường acid acetic khan và ethanol Từ kết quả thực nghiêm sẽ có kết luận cần thiết

PHẦN II THựC NGHIỆM VÀ KÊT QUẢ

Sau khi nghiên cứu về mặt lý thuyết, chúng tôi chọn đối tượng nghiên cứu cho phương pháp là :

- Lidocain hydroclorid : đại diện cho dạng muối (B.HA)

- Cloroquine base : đại diện cho dạng base

2.1 Trên dạng muối hydroclorid.

2.1.1 Nguyên liệu và phương pháp thực nghiệm.

2.1.1.1 Nguyên liệu.

- Lidocain hydroclorid nguyên liệu, do phòng giáo tài cung cấp

2.1.1.2 Phương phấp sử dụng trong thực nghiêm.

Phương pháp 1 : Phương pháp acid-base trong môi trường ethanol > 96%, dung dịch chuẩn là NaOH 0,1M Xác định điểm kết thúc bằng chuẩn độ đo thế với điện cực kép thuỷ tinh — Ag/AgCl-KCl

Phương pháp 2 : Phương pháp định lượng trong môi trường acid acetic khan, dung dịch chuẩn là HC104 0,1M, chỉ thị đo điện thế

❖ Thuốc thử.

- Dung dịch NaOH 0,1 M

- Ethanol 96%

- Dung dịch HC1 0,01M

❖ Quy trình đỉnh lươn2 và phương pháp tinh toán.

Quy trình đinh lương

Cân chính xác một lượng chế phẩm, khoảng 0,25g (p) cho vào cốc thuỷ tinh dung tích 100ml Thêm vào đó 50 ml ethanol 96% và 5 ml acid HC1 0,0IM Đặt lên máy khuấy từ, khuấy đến tan, nhúng điện cực vào dung dịch Định lượng bằng dung dịch NaOH 0,1M ; theo dõi diễn biến giữa thể tích NaOH đưa vào và sự thay đổi thế (E-V)

Trong qúa trình định lượng, NaOH tham gia vào hai phản ứng

NaOH + HC1 -> NaCl + H20 (1)NaOH + Lidocain HC1 Lidocain + NaCl + H20 (2)

Ở phản ứng (1), khi NaOH phản ứng hết với acid HC1 tự do thì xuất hiện điểm nhảy thế 1 tương đương với thể tích NaOH 0,1M đọc trên buret là V! (ml)

Ở phản ứng (2), khi NaOH phản ứng hết với Lidocain.HCl thì xuất hiện điểm nhảy thế 2 tương đương với thể tích NaOH 0,1M đọc trên buret là v 2 (ml) Vậy lượng NaOH 0,1M dùng phản ứng hết với chế phẩm là V = V2 - v t (ml)

Phương pháp tính hàm lương

Phản ứng giữa NaOH và Lidocain.HCl tỷ lệ là 1/1, nên đương lượng Lidocain.HCl là N = M Vậy 1 ml dung dịch NaOH 0,1M tương ứng 0,02708 g Lidocain.HCl

Hàm lượng (%) của C14H22N20.HC1.H20 được tính theo công thức sau :

x% = ^-O’02708-100-^ (P hệ S5' hiệu chỉnh của dung dịch NaOH 0,1M)

11

Diễn biến 1 mẫu đinh lương như sau:

Cân 0,2434g Lidocain.HCl tiến hành định lượng theo quy trình đã nêu ở

Lưa chon cách xác đinh V, ỵ _2 của phản ứng.

Cách 1 : Dựa trên sự phụ thuộc giữa giá trị AE/ÀV và V Đường cong

Cách 2 : Dựa vào sự phụ thuộc giữa giá trị A2E/AV2 và V (hình 2)

Xác định Vj và V2 : Vj và V2 chính là giao điểm của đường cong với trục hoành Vậy ta xác định được : Vj = 0,35 m l ; V2 = 9,40 ml

13