KIỂM NGHIỆM THUỐC BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC

KIỂM NGHIỆM THUỐC BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC• Mục tiêu  Phương pháp thử giới hạn tạp chất trong thuốc  Chuẩn độ axit – bazo trong môi trường khan  Xác định hàm lượng nước bằng thuốc thử

Chương 2 KIỂM NGHIỆM THUỐC BẰNG PHƯƠNG PHÁP

HÓA HỌC

1

KIỂM NGHIỆM THUỐC BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC

• Mục tiêu

 Phương pháp thử giới hạn tạp chất trong thuốc

 Chuẩn độ axit – bazo trong môi trường khan

 Xác định hàm lượng nước bằng thuốc thử KARLFISHER

A- THỬ GIỚI HẠN THUỐC TRONG TẠP CHẤT

• Mục đích:

Xác định phẩm chất của thuốc

• Sự ảnh hưởng của tạp chất

 Gây tác hại cho sức khỏe

 Gây tương kị hóa học

 Xúc tác, đẩy nhanh quá trình phân hủy

 Độ tinh chế thấp

 Quá trình bảo quản: môi trường, vệ sinh

 Sự cố ý gian lận của người sản xuất

Thuốc đạt chất lượng: Giới hạn tạp chất đạt theo tiêu chuẩn DĐQG; TCCS

3 YÊU CẦU ĐÁNH GIÁ

 Dung môi, thuốc thử không có tạp chất thử

 Cân phân tích, dụng cụ phân tích

 Ống nghiệm so sánh giống nhau

 Thuốc thử: thời gian, nồng độ, thể tích

 Quan sát độ đục từ trên xuống và nhìn ngang khi so sánh màu trên nền trắng

 Ghi nhận tạp chất lạ nếu có

4 BÀI TẬP ỨNG DỤNG

• Thử giới hạn tạp Pb2+ trong nguyên liệu paracetamol

 Theo dược điển VN CPb2+ ≤ 0.005%

 Pha dung dịch mẫu 1ppm

Danh mục thuốc thử giới hạn tạp chất

B- CHUẨN ĐỘ AXIT – BAZƠ

1 THUYẾT BRONSTED

Theo Lewis : Axit là chất có khả năng nhận đôi electron, bazơ là chất có khả

năng nhường đôi electron tự do

Theo Bronsted: Axit có khả năng cho H+, bazơ là chất có khả năng nhận H+

Giáo trình này được viết theo thuyết axit-bazơ của Bronsted

- Axit cho proton HA = H+ + A

Bazơ chất nhận proton B + H+ = HB+

HA + B = HB+ + A

-axit1 bazơ1 axit2 bazơ2Theo thuyết Bronsted axit, bazơ có thể là phân tử hoặc ion

2 VAI TRề CỦA DUNG MễI

 Solvat hóa chất tan:

Nếu dung môi có tính acid, nó làm tăng tính base của chất tan B

Ng ợc lại nếu dung môi có tính base, nó sẽ tăng tính acid của chất tan HA

 Tác động lên quá trình điện ly của cặp ion:

Trong dung môi có hằng số điện môi lớn (n ớc, formamid) hầu hết cặp ion tạo ra

do quá trình solvat hóa chất tan đều phân ly thành các ion tự do Ng ợc lại, trong dung môi có hằng số điện môi ε bé, các ion chủ yếu tồn tại d ới dạng cặp ion

Ph ¬ng tr×nh tæng qu¸t m« t¶ qóa tr×nh ion hãa (thÓ hiÖn ë h»ng sè Ki)

vµ qu¸ tr×nh ®iÖn ly (thÓ hiÖn ë h»ng sè Kd) cña chÊt tan HA trong dung m«i S ® îc thÓ hiÖn nh sau:

2 VAI TRÒ CỦA DUNG MÔI

3 YẾU TỐ BÊN NGOÀI ẢNH HƯỞNG ĐẾN TÍNH AXIT VÀ TÍNH BAZƠ

3.1 Phát hiện tính axit và xác định lực axit của chất tan

Hòa axit HA vào dung môi có H + hoạt động; nếu dung môi có khả năng nhận H + của axit càng cao thì càng dễ phát hiện được lực axit của HA

VD: HCl yếu trong dung môi CH3 COOH nhưng HCl mạnh trong pyridine

C5H5N vì khả năng nhân H + từ HCl của pyridine cao hơn axit axetic

CH3COOH + H + = CH3COOH2+ (1)

C5H5N + H + = C5H5NH + (2) Dung môi có khả năng nhận H + cao cân bằng của 2 phương trình

chuyển dịch sang bên phải  tính axit càng mạnh 13

3 YẾU TỐ BÊN NGOÀI ẢNH HƯỞNG ĐẾN TÍNH AXIT VÀ TÍNH BAZƠ

3.2 Phát hiện tính bazơ và xác định lực bazơ của chất tan

Hòa bazơ B vào dung môi có H+ hoạt động; nếu dung môi có khả

năng nhận H+ của axit càng yếu thì càng dễ phát hiện được lực bazơ của B

Một dung môi cho H+ vì khả năng nhận H+ của nó yếu hơn khả năng nhận H+ của bazơ hòa tan

VD: Amin là bazơ mạnh trong môi trường HCOOH; nhưng là axit yếu

trong môi trường nước

3 YẾU TỐ BÊN NGOÀI ẢNH HƯỞNG ĐẾN TÍNH AXIT VÀ TÍNH BAZƠ

3.3 Tính tương đối của khái niệm axit bazơ

Một chất có thể là một axit hoặc bazơ tùy theo dung môi mà nó được hòa tan;

- Trong dung môi có khả năng nhận H + mạnh thì chất tan nhường H + và

được coi là axit

- Trong dung môi có khả năng cho H + mạnh thì chất tan nhận H + và được coi là bazơ

VD:

HCl là axit trong dung môi HCOOH; H2O là bazơ trong dung môi HCOOH;

H2O là axit trong dung môi NH3

HCl HCOOH H2O NH3 NaOH

4 CHUẨN ĐỘ AXIT – BAZƠ TRONG MÔI TRƯỜNG KHAN

4 CHUẨN ĐỘ AXIT – BAZƠ TRONG MÔI TRƯỜNG KHAN

4.1 Cơ chế

Trong dung môi khan ( là dung môi không ion hóa), axit cũng cho H+ và cũng được solvat hóa nhưng vì hằng số điện ly của dung môi này thấp nên H+ solvat hóa chủ yếu hiện diện ở cặp ion với anion của axit

HA + S  SH+A

-Sau đó bazơ bazơ sẽ tác động với cặp ion này để tạo thành

SH+A- + B  BH+A- + S Phản ứng này xảy ra vì B là bazơ mạnh hơn S

4.2 Dung môi để chuẩn độ trong môi trường khan

Thường dùng những dung môi lưỡng tính và đã qua giai đoạn tự

phân ly; 3 dung môi hay dung axit axetic CH3COOH khan, ethanol

khan C2H5OH khan, ethylendiamin

2 CH3COOH <-> CH3COO- + CH3COOH2+

2 C2H5OH <-> C2H5O- + C2H5OH2+

2 H2NCH2CH2CH2NH2 <-> H2NCH2CH2CH2NH3+ + H2NCH2CH2CH2NH

-4 CHUẨN ĐỘ AXIT – BAZƠ TRONG MÔI TRƯỜNG KHAN

4.3 Tính hoàn toàn của phản ứng

Phụ thuộc vào

- Tính axit /bazơ của chất cần phân tích

- Tính axit /bazơ vốn có của dung môi

- Hằng số điện ly của dung môi

4 CHUẨN ĐỘ AXIT – BAZƠ TRONG MÔI TRƯỜNG KHAN

4.5 Phát hiện điểm kết thúc

- Dùng chỉ thị màu : Tím tinh thể, xanh thymol …

- Đo thế điện cực

VD: Trong dung môi axit HCOOH là dung môi có khả năng cho proton

mạnh hơn H2O nên bazơ rất yếu trong nước cho vào dung môi này lại trở nên mạnh hơn  những chỉ thị chuyển màu trong nước ở môi

trường axit lại chuyển màu ở pH trung bình trong các dung môi này

4 CHUẨN ĐỘ AXIT – BAZƠ TRONG MÔI TRƯỜNG KHAN

5 ỨNG DỤNG CHUẨN ĐỘ AXIT BAZƠ TRONG KIỂM NGHIỆM THUỐC

Các chất cần chuẩn độ trong môi trường khan

 Chất phân tích không hòa tan trong nứơc

 Tính axit và bazơ trong nước yếu, khó phát hiện điểm tương đương

 Các axit, bazơ đa chức có hằng số điện ly trong nước ít khác biệt

nhau

5.1 Định lượng axit

• Axit RCOOH

• Dẫn xuất enol, imide, sulfonamide

• Dẫn xuất phenol: clorophenol

Dung môi: pyridine, DMFA, tert-butanol

5.1 Định lượng axit

Chất chuẩn

- Axit benzoic C6H5COOH

- axit succinic ( CH2COOH)2

5.2 Định lượng bazơ hữu cơ

5.3 Định lượng muối của baz ơ hữu cơ

 Muối của axit yếu hơn axit axetic RH+Y

-Y- : propionate, maleat, benzoate… trung hòa bằng HClO4

 Muối của axit mạnh hơn RH+X

-X-: halogen, sulfat…

5 ỨNG DỤNG CHUẨN ĐỘ AXIT BAZƠ TRONG KIỂM NGHIỆM

THUỐC

C- XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NƯỚC BẰNG THUỐC THỬ KARL FISCHER

XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NƯỚC BẰNG THUỐC THỬ KARL

FISCHER

XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NƯỚC BẰNG THUỐC THỬ KARL

FISCHER

3 Nguyên tắc: Phương pháp định lượng nước này dựa trên phản ứng toàn lượng của nước với lưu huỳnh dioxyd và iod trong dung môi khan chứa một chất base hữu cơ thích hợp.Dung môi hữu cơ thông dụng là methanol khan nước, cũng có khi được thay bằng dung môi hữu cơ khác thích hợp để hòa tan chế phẩm Chất base hữu cơ là pyridin, nhưng hiện nay người ta đã dùng những chất base hữu cơ khác để thay thế như imidazol, 2-methyl-

XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NƯỚC BẰNG THUỐC THỬ KARL

FISCHER

4 Thuốc thử

Thuốc thử Karl Fischer gốc gồm 4 thành phần chính I2, SO2, C5H5N trong CH3OH

C5H5N.I2 + C5H5N.SO2 + C5H5N + H2O  C5H5N.HI + C5H5N.SO3

C5H5N.SO3 + CH3OH  C5H5N.HSO4CH3Phản ứng của thuốc thử và nước do I2 quyết định

Xác định điểm tương đương

 Sự đổi màu do thừa thuốc thử

 Chuẩn độ amper với 2 điện cực platin

XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NƯỚC BẰNG THUỐC THỬ KARL

FISCHER

5 Xác định đương lượng nước của thuốc thử ( độ chuẩn của thuốc thử)

Đương lượng nước của thuốc thử Karl Fischer dễ bị thay đổi theo thời gian nên 

trước khi dùng phải xác định lại và phải đạt tối thiểu 3,5 mg nước cho 1 ml thuốc  thử. Có thể xác định theo 2 cách:

a. Áp dụng xác định hàm lượng nước nhỏ hơn 1 %

Dùng một hóa chất có hàm lượng nước kết tinh xác định, sau khi đã sấy ở nhiệt độ  quy định đến khối lượng không đổi để loại hết ẩm, cho tác dụng với thuốc thử rồi 

tính ra đương lượng. Thường dùng natri tartrat dihydrat (C4H4Na2O6.2H2O).

18,02 và 230,08 là khối lượng phân tử của nước và của natri tartrat dihydrat;

W là khối lượng natri tartrat dihydrat (tính bằng mg);

V là thể tích của thuốc thử Karl Fischer đã dùng (tính bằng ml).

XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NƯỚC BẰNG THUỐC THỬ KARL

FISCHER

5 Xác định đương lượng nước của thuốc thử ( độ chuẩn của thuốc thử)

b Áp dụng xác định hàm lượng nước lớn hơn hoặc bằng 1%

Dùng nước tinh khiết đã chưng cất đạt tiêu chuẩn làm chất chuẩn hòa vào

methanol khan (TT) hoặc dung môi thích hợp loại dùng cho thuốc thử Karl

Fischer rồi dùng thuốc thử Karl Fischer để chuẩn độ.

Tiến hành:

Cho 25 ml methanol khan (TT) vào cốc chuẩn độ, chuẩn độ bằng thuốc thử Karl

Fischer đến điểm dừng Thêm nhanh khoảng 50 mg nước tinh khiết đã cân

chính xác vào cốc chuẩn độ trên và chuẩn độ bằng thuốc thử Karl Fischer đến điểm dừng Tính hệ số đương lượng nước F (tính bằng mg nước /ml thuốc thử) của thuốc thử theo công thức:

F= W/VTrong đó:

W là khối lượng nước (tính bằng mg);

V là thể tích thuốc thử Karl Fischer đã dùng (tính bằng ml)

6 Tiến hành định lượng

Phương pháp định lượng trực tiếp

Nếu mẫu dễ tan trong metanol, cho khoảng 20 ml methanol khan (TT) hoặc

dung môi thích hợp dùng cho thuốc thử Karl Fischer vào cốc chuẩn độ, chuẩn

độ bằng thuốc thử Karl Fischer đến điểm dừng Cho nhanh một lượng chế

phẩm vào cốc chuẩn độ, đóng nút ngay, khuấy đều để phản ứng tác dụng trong khoảng 1 phút rồi tiếp tục chuẩn độ bằng thuốc thử Karl Fischer đến điểm dừng Tính hàm lượng nước X (tính bằng mg) của chế phẩm theo công thức:

X = V × F(V là thể tích thuốc thử Karl Fischer (tính bằng ml); F là hệ số đương lượng nước của thuốc thử Karl Fischer (tính bằng mg/ml)

35

Phương pháp định lượng gián tiếp

Tiến hành: cho một lượng methanol khan (TT) , hoặc dung môi thích hợp vào

cốc định lượng vừa đủ ngập điện cực, chuẩn độ bằng thuốc thử Karl Fischer

đến điểm dừng Cho nhanh một lượng chế phẩm vào cốc, đóng nút ngay, thêm

tiếp một lượng chính xác thuốc thử Karl Fischer vào cốc sao cho thừa khoảng 1

ml, hoặc theo một thể tích đã chỉ dẫn trong chuyên luận riêng Đóng nút để yên

1 phút, tránh ánh sáng, thỉnh thoảng khuấy Chuẩn độ phần thuốc thử Karl Fischer thừa bằng dung dịch nước chuẩn vừa mới pha ở trên Tính hàm lượng nước A (tính bằng mg) có trong chế phẩm theo công thức:

A = F × V1- W × V2Trong đó:

F là đương lượng nước của thuốc thử Karl Fischer (tính bằng mg/ml);

V1 là thể tích thuốc thử Karl Fischer đã thêm vào (ml);

V2 là thể tích dung dịch nước chuẩn đã dùng (ml);

ỨNG DỤNG

 Mẫu dễ tan trong methanol: axit alcol, ester, anhydride

 Mẫu dễ bị phân hủy dưới tác động của nhiệt

 Xác định nước hấp thụ, nước kết tinh trong phân tử: Chiết hồi lưu nước trong mẫu bằng methanol khan

 Mẫu ít tan trong thuốc thử: chuẩn độ ngược, xác định lượng

dư thuốc thử bằng dung dịch chuẩn nước trong methanol

DÉn chÊt acid barbituric

Acid barbituric CTCT chung cña d/c

C¸c dÉn chÊt acid barbituric

Tính chất lý học chung

• Cảm quan, độ tan:

- Bột kt trắng hoặc hơi vàng, vị hơi đắng

- Dạng acid khó tan trong n ớc, dễ tan/dm hữu cơ, tan/dd kiềm loãng;

- Dạng muối mononatri dễ tan/n ớc, khó tan/dm hữu cơ.

• Hấp thụ UV

• Phổ IR đặc tr ng

TÝnh chÊt hãa häc chung

TÝnh acid: tan/dd NaOH t¹o muèi natri

Định l ợng: PP acid-base = NaOC2H5

0,1N

Dạng acid: 3 ph ơng pháp

• P-Pháp (A) ĐL trong môi tr ờng khan: dm DMF, chất

chuẩn độ: NaOC2H5 hoặc NaOCH3

Na

• P-Pháp (C) ĐL = pp trung hòa thông th ờng: dm

ethanol, chất chuẩn độ: NaOH, chỉ thị:

O

R1

R2NaOH

Na

Dạng muối mononatri:

• Dùng ph ơng pháp B) nh đối với dạng acid.

0,1N

• T/C Lý, hóa/định tính:

+ Phổ IR, UV, SKLM (so sánh với chuẩn)

+ Các p/ chung của barbiturat

f) Ph¶n øng víi TT chung cña alcaloid.

• §Þnh l îng: ®o acid/mt khan cã mÆt Hg(CH3COO)2