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Systematische Identifizierung eines Arzneistoffgemisches Seminar zum Praktikum Seminar zum Praktikum Pharmazeutische Chemie III.

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Präsentation zum Thema: "Systematische Identifizierung eines Arzneistoffgemisches Seminar zum Praktikum Seminar zum Praktikum Pharmazeutische Chemie III."—  Präsentation transkript:

1 Systematische Identifizierung eines Arzneistoffgemisches Seminar zum Praktikum Seminar zum Praktikum Pharmazeutische Chemie III

2 2 Vorproben Identifizierung und ggf. Abtrennung des Trägers Ausschütteln in verschiedene Gruppen (Stas-Otto-Trennungsgang) Systematische Dünnschichtchromatographie (evtl. Detektion) Identifizierung der isolierten Arzneistoffe Gruppenreaktionen Spezielle Reaktionen IR-Spektroskopie und andere analytische Methoden Allgemeine Vorgehensweise

3 3 Vorproben Organoleptische Prüfungen Löslichkeitsversuche Färbung in bestimmten Säuren oder Basen Farbreaktionen

4 4 Organoleptische Prüfungen Farbe Geruch manche Substanzen besitzen charakteristischen Geruch, dieser kann auch erst beim Glühen entstehen z.B. Zucker u. andere Kohlenhydrate entwickeln Karamellgeruch Menadion Tetracyclin gelb ocker

5 5 Löslichkeit in NaOH: Carbonsäuren Phenole ASS, Penicilline Clioquinol Beispiele?

6 6 Löslichkeit in H 2 SO 4 : Basen Atropin, Chinin, Lidocain Beispiele?

7 7 Färbung in bestimmten Säuren oder Basen NaOH H 2 SO 4 HNO 3 Beispiele? Hellgelb Orange

8 8 Farbreaktionen mit Froehdes Reagenz mit Mandelins Reagenz mit Marquis Reagenz Ammoniummolybdat in H 2 SO 4 conc. Ammoniumvanadat in H 2 SO 4 conc. Formaldehyd-Lsg. in H 2 SO 4 conc.

9 9 Marquis-Reaktion am Beispiel Morphin violett H+H+ Ox.

10 10 Vorproben Identifizierung und Abtrennung des Trägers Ausschütteln in verschiedene Gruppen (Stas-Otto-Trennungsgang) Systematische Dünnschichtchromatographie (evtl. Detektion) Identifizierung der isolierten Arzneistoffe Gruppenreaktionen Spezielle Reaktionen IR-Spektroskopie und andere analytische Methoden Allgemeine Vorgehensweise

11 11 Stas-Otto-Trennungsgang Theorie: unterschiedliche Verteilung von Substanzen zwischen wässriger und organischer Phase Salzbildungsvorgänge unterschiedliche Löslichkeiten

12 12 Verteilungsvorgänge Nach dem Nernstschen Verteilungsgesetz gilt allgemein: -hier:

13 13 Verteilungsbeispiel Chloramphenicol wird bei pH 1 mit Ether ausgeschüttelt (Stas-Otto- Gruppe l) 100 mg werden in 50 ml wässriger Phase vorgelegt Wie viel Arzneistoff liegt nach dreimaligem Ausschütteln mit je 50 ml TBME bzw. nach einmaligem Ausschütteln mit 150 ml TBME in der Etherphase vor? Löslichkeit: Wasser1 g : 400 ml Ether1 g : 400 ml Nach dreimaligem Ausschütteln: 50 % liegen nach dem ersten Ausschütteln in der Etherphase vor, das sind 50 mg nach dem zweiten Ausschütteln weitere 50 %, das sind 25 mg nach dem dritten Ausschütteln nochmals 50 %, also 12.5 mg Nach dreimaligem Ausschütteln liegen also 87.5 mg in der Etherphase vor!!

14 14 Verteilungsbeispiel Nach einmaligem Ausschütteln: in beiden Phasen liegen gleiche Konzentrationen an Arzneistoff vor in der Etherphase befindet sich daher die 3-fache Masse (3-faches Volumen!!) Nach einmaligem Ausschütteln liegen also 75 mg in der Etherphase vor!! Chloramphenicol wird bei pH 1 mit Ether ausgeschüttelt (Stas-Otto-Gruppe l) 100 mg werden in 50 ml wässriger Phase vorgelegt Wie viel Arzneistoff liegt nach dreimaligem Ausschütteln mit je 50 ml TBME bzw. nach einmaligem Ausschütteln mit 150 ml TBME in der Etherphase vor? Löslichkeit: Wasser1 g : 400 ml Ether1 g : 400 ml

15 15 Stas-Otto-Trennungsgang Vorbereitung der Probe: gut durchmischen!! mg der Probe in ~ 30 ml dest. Wasser aufnehmen Einstieg in den Trennungsgang durch Ansäuern auf pH 1 mit H 2 SO 4

16 – 500 mg Substanz in 30 ml dest. Wasser lösen, mit 3 N Schwefelsäure auf pH 1 ansäuern und mit Wasser auf 60 ml auffüllen 3 x 25 ml TBME ausschütteln Phase Ι: Saure Etherphase Säuren, Phenole, Ureide, Neutralstoffe 3 x 30 ml 0,5 N NaOH Phase IB Neutralstoffe Wässrige Phase mit 3 N H 2 SO4 ansäuern und 3 x mit 50 ml TBME ausschütteln Phase IA Säuren, Phenole, Ureide Mit 8 %iger NaHCO 3 -Lsg. neutralisieren, mit 10 %iger Weinsäure-Lsg. auf pH 4-5 einstellen. 3 x mit 25 ml EE ausschütteln. Phase II: Saure Ethylacetatphase Schwache Basen, EE-lösliche Säuren, Phenole, Neutralstoffe Mit 3 N NaOH auf pH > 10 alkalisieren, 3 x mit 25 ml TBME ausschütteln Phase III: Alkalische Etherphase Basen Mit 3 N H 2 SO 4 neutralisieren und mit 6N NH 3 auf pH 9 bringen. 3 x mit 25 ml EE ausschütteln. Phase IV: Ammoniakalische Ethylacetatphase Phenolbasen, EE-lösliche Basen Phase V: Wässrige Phase Nicht ausschüttelbaren Substanzen Säuren, KH, Aminosäuren, Quart. Ammoniumverb.

17 17 3 x mit 25 ml TBME ausschütteln Phase I: Saure Etherphase Säuren, Phenole, Ureide, Neutralstoffe 3 x 30 ml 0,5 N NaOH Phase IB Neutralstoffe Phase IA Säuren, Phenole, Ureide Wässrige Phase mit 3 N H 2 SO 4 ansäuern und 3 x mit 50 ml TBME ausschütteln O O O OH H + + Ibuprofen hydrophiles Anion; wasserlöslich lipophile Säure; löslich in TBME O NH O H + OH NH O Paracetamol + hydrophiles Anion; wasserlöslich lipophil; löslich in TBME 200 – 500 mg Substanz in 30 ml dest. Wasser lösen, mit 3 N Schwefelsäure auf pH 1 ansäuern und mit Wasser auf 60 ml auffüllen

18 18 Phase II: Saure Ethylacetatphase Schwache Basen, EE-lösliche Säuren, Phenole, Neutralstoffe WasserEther Base1 + > Hydro- chlorid >1000 N + OMe OMe MeO MeO H OO OHH HOH OOH N OMe OMe MeO MeO OOH OHH HOH OOH löslich in Ethylacetat wasserlöslich Mit 8 %iger NaHCO 3 -Lsg. neutralisieren, mit 10 %iger Weinsäure-Lsg. auf pH 4-5 einstellen. 3 x mit 25 ml EE ausschütteln. 200 – 500 mg Substanz in 30 ml dest. Wasser lösen, mit 3 N Schwefelsäure auf pH 1 ansäuern und mit Wasser auf 60 ml auffüllen wasserlöslich Papaverin

19 19 Mit 3 N NaOH auf pH > 10 alkalisieren, und 3 x mit 25 ml TBME ausschütteln Phase III: Alkalische Etherphase Basen NaOH Na + + Methadon ++ H2OH2O H – 500 mg Substanz in 30 ml dest. Wasser lösen, mit 3 N Schwefelsäure auf pH 1 ansäuern und mit Wasser auf 60 ml auffüllen

20 20 Mit 3 N H 2 SO 4 neutralisieren und mit 6 N NH 3 auf pH 9 bringen. 3 x mit 25 ml EE ausschütteln Phase IV: Ammoniakalische Ethylacetatphase Phenolbasen, EE-lösliche Basen 200 – 500 mg Substanz in 30 ml dest. Wasser lösen, mit 3 N Schwefelsäure auf pH 1 ansäuern und mit Wasser auf 60 ml auffüllen Morphin

21 21 Phase V: Wässrige Phase Nicht ausschüttelbare Säuren, Kohlenhydrate, Aminosäuren, Quart. Ammoniumverbindungen 200 – 500 mg Substanz in 30 ml dest. Wasser lösen, mit 3 N Schwefelsäure auf pH 1 ansäuern und mit Wasser auf 60 ml auffüllen Ascorbinsäure Metamizol-Na

22 22 Vorproben Identifizierung und Abtrennung des Trägers Ausschütteln in verschiedene Gruppen (Stas-Otto-Trennungsgang) Systematische Dünnschichtchromatographie (evtl. Detektion) Identifizierung der isolierten Arzneistoffe Gruppenreaktionen Spezielle Reaktionen IR-Spektroskopie und andere analytische Methoden Allgemeine Vorgehensweise

23 23 Gruppenreaktionen auf… Stickstoffverbindungen Substanzen mit Carbonyl- oder Carboxylgruppen reduzierende Stoffe Sonstige

24 24 Stickstoffverbindungen Welche funktionelle Gruppen? -Aminosäuren primäre aromatische Amine Pyridinderivate R

25 25 Nachweis von α-Aminosäuren Ninhydrin-Reaktion Versetzen mit Ninhydrin-Lösung, danach Erhitzen bis zum Sieden

26 26 … am Beispiel Levodopa + - H 2 O - CO 2 - H 2 O + H 2 O - H 2 O

27 27 … am Beispiel Levodopa + H2OH2O + H 2 O - H 2 O - H + violett

28 28 Nachweis primärer aromatischer Amine Diazo-Kupplungsreaktion eventuell nach vorheriger Hydrolyse z.B. Furosemid auch nach Reduktion z.B. Metronidazol Lösen der Substanz in HCl und versetzen mit Diazo-Reagenz l (Natriumnitrit) anschließend Eingießen dieser Lösung in Diazo-Reagenz ll (2-Naphtol in NaOH)

29 29 … am Beispiel Furosemid + 2-Naphtol+ NaNO 2 HCl Reaktion nach vorheriger Hydrolyse mit 3-N HCl Reaktion nach vorheriger Hydrolyse mit 3-N HCl orange-rot

30 30 Nachweis von Pyridinderivaten Zincke-König-Spaltung Verreiben der Substanz mit 1-Chlor-2,4-dinitrobenzol und anschließendes Schmelzen Lösen der erkalteten Schmelze in ethanolischer KOH

31 31 … am Beispiel Nicotinamid OH - rot + Cl -

32 32 Gruppenreaktionen auf… Stickstoffverbindungen Substanzen mit Carbonyl- oder Carboxylgruppen reduzierende Stoffe Sonstige

33 33 Carbonyl- oder Carboxylgruppen Carbonsäuren und –derivate abspaltbarer Formaldehyd

34 34 Nachweis von Carbonsäuren, Estern, Amiden und Anhydriden Hydroxamsäurereaktion Carbonsäuren nach Aktivierung mit Thionylchlorid Derivate: Reaktion mit Hydroxylamin-HCl-Lösung und Eisen(lll)-chlorid-Lösung

35 35 … am Beispiel Ibuprofen +NH 2 OH +FeCl 3 Aktivierung der Carboxylfunktion mit SOCl 2 Aktivierung der Carboxylfunktion mit SOCl 2 rot

36 36 Nachweis von abspaltbarem Formaldehyd Chromotropsäurereaktion Erhitzen der Substanz mit H 2 SO 4 conc. und Chromotropsäure

37 37 … am Beispiel Metamizol-Na + + violett Abspaltung von Formaldehyd + 2

38 38 Gruppenreaktionen auf… Stickstoffverbindungen Substanzen mit Carbonyl- oder Carboxylgruppen reduzierende Stoffe Sonstige

39 39 Nachweis reduzierender Verbindungen reduzierende Zucker olefinische Doppelbindungen

40 40 Nachweis von reduzierenden α- Hydroxycarbonyl-Verbindungen Fehling-Reaktion Positive Reaktion auch bei anderen starken Reduktionsmitteln (z.B. Ascorbinsäure) Mischen von Fehling-Reagenz l (CuSO 4 x 5 H 2 O in Wasser) und Fehling-Reagenz ll (Kaliumnatriumtartrat / NaOH / H 2 O) Zusatz der reduzierenden Verbindung Erwärmen auf dem Wasserbad für bis zu 30 Minuten

41 41 … am Beispiel Ascorbinsäure Cu 2+ als Kupfer(ll)sulfat Cu + als Kupfer(l)oxid rotbraun schon bei Raumtemperatur

42 42 Prüfung auf olefinische Doppelbindungen Baeyersche Probe Reaktion mit KMnO 4 in H 2 O / Na 2 CO 3

43 43 … am Beispiel Amitryptilin + MnO H 2 O rot-violett farblos

44 44 Gruppenreaktionen auf… Stickstoffverbindungen Substanzen mit Carbonyl- oder Carboxylgruppen reduzierende Stoffe Sonstige

45 45 Sonstige Zimmermann-Reaktion Nachweis aktiver Methylengruppen Reaktion mit 1,3-Dinitrobenzol in KOH Kupplungsreaktion mit diazotierter Sulfanilsäure Lösen der Substanz in NaOH danach Zugabe einer 1:1-Mischung von Sulfanilsäure und 10%iger Natriumnitrit-Lösung

46 46 Zimmermann … am Beispiel Diazepam - H Meisenheimer- Salz Meisenheimer- Salz rot

47 47 Kupplungsreaktion … am Beispiel Paracetamol OH - rot +

48 48 Gruppenreaktionen auf… Stickstoffverbindungen Substanzen mit Carbonyl- oder Carboxylgruppen reduzierende Stoffe Sonstige

49 49 Spezielle Reaktionen Vitali-Morin-Reaktion Nitrierbare Aromaten Zwikker-Reaktion Barbitursäure Derivate, Hydantoine, Purine Murexid-Reaktion Purin Derivate (Xanthine), Barbitursäuren, Uracilen Chen-Kao-Reaktion 1,2-Aminoethanole Thalleiochin-Reaktion Chinolin-Ring mit einer Sauerstoff-Funktion in Pos. 6 Coralyn-Reaktion empfindlicher Nachweis für Papaverin

50 50 Zusammenfassung schon Aussehen und Geruch können Hinweise auf Bestandteile eines Stoffgemisches geben Trennung des Gemisches in verschiedene Gruppen durch einfache Salzbildungs- und verteilungsvorgänge möglich nach erfolgter Trennung können durch Gruppenreaktionen gewisse Rückschlüsse auf die Struktur der Arzneistoffe gezogen werden auch negative Nachweise geben dabei wichtige Informationen spezielle Reaktionen dienen der näheren Identifizierung der Stoffe endgültige Bestimmung der Identität erfolgt dann durch weitere analytische Methoden (DC, IR,…)

51 51 Vitali-Morin-Reaktion Nachweis von Tropasäureestern (jedoch sehr unspezifisch) Eindampfen mit rauchender HNO 3 Lösen des Rückstandes in Aceton Zugabe von ethanolischer KOH

52 52 Vitali-Morin-Reaktion Vitali-Variante ohne Aceton -positiver Ausgang der Reaktion bei allen Verbindungen mit Methylengruppe, die durch Carbonylgruppe aktiviert ist und an einem nitrierbaren Phenylring sitzt -z.B. Atropin Morin-Variante mit Aceton -positiver Ausgang bei allen Substanzen, die einen nitrierbaren Aromaten besitzen und mit Aceton als CH-acider Komponente zum Meisenheimer- Salz weiterreagieren können -z.B. Lidocain

53 53 Vitali-Variante am Beispiel Atropin blau-violett R HNO 3 - HNO 3 + HNO 3 + H 2 O - H 2 O + OH -, - H 2 O - OH -, + H 2 O -

54 54 Morin-Variante am Beispiel Lidocain HNO 3 OH - - H - Meisenheimer- Salz Meisenheimer- Salz grün

55 55 Zwikker-Reaktion Nachweis von Barbitursäure-Derivaten jedoch nicht sehr selektiv: auch positive Reaktion bei Hydantoinen, Purinen, Sulfonamiden,… Versetzen der Substanz mit Cobaltnitrat in methanolischer Lösung (Zwikker-Reagenz l) danach Zusatz von Piperidin in Methanol (Zwikker-Reagenz ll)

56 56 Zwikker-Reaktion Bildung farbiger Komplexe mit Co(ll)-Salzen im alkalischen Milieu je nach LM und Base als Solvat- oder Diamin-Komplex hier: Piperidin dient sowohl zur Deprotonierung, als auch als Ligand -Bildung eines tetrahedralen Komplexes mit hoher Empfindlichkeit

57 57 … am Beispiel Phenobarbital + Piperidin + Co-nitrat Tetrahedraler Komplex violett

58 58 Murexid-Reaktion Nachweis von Purinderivaten insbesondere von Xanthinen positiver Nachweis aber auch bei Barbitursäuren und Uracilen Eindampfen der Substanz mit 10%iger H 2 O 2 -Lösung und Salzsäure bis zur Trockene (alternativ HNO 3 ) anschließend Versetzen des Rückstandes mit Ammoniak

59 59 … am Beispiel Harnsäure HNO 3 Oxidation Hydrolyse + H2OH2O - CO 2 - NH 3

60 60 … am Beispiel Harnsäure + + H + - H 2 O + NH 3 rot

61 61 Chen-Kao-Reaktion Nachweis von Phenylalkylaminen mit benachbarter Amino- und Hydroxygruppe Versetzen der Substanz mit Kupfersulfat-Lösung und Natronlauge

62 62 … am Beispiel Ephedrin Cu 2+ wässrige Phase: blau Etherphase: purpur beim Ausschütteln violett 2+2+

63 63 Thalleiochin-Reaktion Nachweis von Chinaalkaloiden, die am Chinolin-Ring eine Sauerstoff-Funktion tragen (in Pos. 6) Versetzen der wässrigen Probelösung mit Bromwasser und verdünntem Ammoniak

64 64 … am Beispiel Chinin R Br 2 OH - Br 2..

65 65 … am Beispiel Chinin Dimerisierung rot

66 66 Coralyn-Reaktion empfindlicher Nachweis für Papaverin Methylengruppe darf nicht substituiert sein Erwärmen der Substanz mit Acetanhydrid und Schwefelsäure

67 67 … auf Papaverin Ac 2 O - HOAc + H + - H 2 O + gelb mit grüner Fluoreszenz gelb mit grüner Fluoreszenz


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