ЗАНЯТИЕ 1

Анализ антибиотиков β-лактамного ряда.

Цель работы. Освоить способы анализа лекарственных средств β-лактамных антибиотиков (пенициллины и цефалоспорины).

Самостоятельная подготовка. Написать формулы и химические названия бензилпенициллина, его натриевой и новокаиновой солей, бензатинбензилпенициллина, феноксиметилпенициллина, полусинтетических пенициллинов: оксациллина натриевой соли, ампициллина, карбенициллина динатриевой соли, цефалексина, цефалотина натриевой соли. Изучить физические и химические свойства указанных веществ, методы качественного и количественного анализа. Изучить особенности получения лекарственных веществ-антибиотиков, особенности применения в медицинской практике, условия хранения.

Задачи:

Ответить на вопросы входного контроля;

Выполнить реакции идентификации в соответствии с требованиями соответствующей нормативной документации;

В процессе самоподготовки и на занятии студент должен приобрести следующие знания и умения:

Знать:

Формулы, международные, русские и химические названия, внешний вид, свойства и растворимость предложенных веществ;

Реакции идентификации перечисленных выше веществ;

Условия хранения, применение в медицинской практике лекарственных веществ.

Задание на занятие:

Провести анализ препаратов из группы β-лактамидов в соответствии с НД

Самостоятельная работа студентов

Задание I. Выполнить качественные реакции на лекарственные вещества природных и полусинтетических пенициллинов.

1. Гидроксамовая реакция. Данная реакция является общегрупповой реакцией на β-лактамиды. При ее выполнении следует тщательно выполнять условия методики (количество щелочи и кислоты), так как гидроксаматы тяжелых металлов образуются только в определенных интервалах значений рН.

Методика выполнения:

а) В фарфоровую чашку помещают 0,01 г препарата, прибавляют 1 каплю раствора, состоящего из 1 мл 1 М раствора гидроксиламина гидрохлорида и 0,3 мл 1 М раствора гидроксида натрия. Через 2-3 мин к смеси добавляют 1 каплю раствора кислоты уксусной, тщательно перемешивают, затем добавляют 1 каплю раствора нитрата меди. Выпадает осадок зеленого цвета.

б) В фарфоровой чашке растворяют 0,005 г препарата в 3 мл воды, прибавляют 0,1 г гидроксиламина гидрохлорида. Через 5 минут к полученному раствору прибавляют 1,1 мл 1н. раствора кислоты хлористоводородной и 3 капли раствора железа (III) хлорида. Появляется грязное красно-фиолетовое окрашивание.

2. Реакция с хлористоводородной кислотой. При взаимодействии растворимых солей пенициллина с 25% кислотой хлористоводородной выделяется белый осадок кислотной формы пенициллина, растворимый в избытке реактива.

Методика выполнения:

К 0,02 г препарата, растворенного в пробирке в 1 мл воды, по каплям прибавляют 25% раствор кислоты хлористоводородной. Выпадает белый осадок, растворимый в избытке кислоты.

Реакция обнаружения серы.

К 0,01 г препарата в пробирке прибавляют 2-3 мл кислоты азотной концентрированной и кипятят в течение 2-3 минут. После охлаждения добавляют 0,5 мл раствора хлорида бария. Выпадает белый осадок.

Реакция с раствором нитрата серебра.

0,002 г препарата растворяют в 20 мл дистиллированной воды в пробирке емкостью 50 мл, добавляют 1 мл разведенной азотной кислоты и перемешивают. Затем прибавляют 1 мл раствора нитрата серебра. Через 2 мин выпадает белый творожистый осадок, легко растворимый в 1 мл раствора аммиака.

Реакция с аммиачным раствором нитрата серебра.

0,01 г препарата растворяют в 20 мл дистиллированной воды в термостойкой пробирке и добавляют раствор, состоящий из 10 мл раствора нитрата серебра и 10 мл аммиака. Затем раствор нагревают почти до кипения. Появляется светло-коричневое окрашивание, переходящее в темно-коричневое, а через 5 мин выделяется темный осадок (металлическое серебро).

Пока осадок ацетиленида серебра сушился, автор отделил небольшую часть (примерно с половину горошины). Подождал, пока эта порция ацетиленида серебра высохнет, осторожно измельчил ее в порошок (пластиковым шпателем на бумаге), распределил тонким слоем по листу бумаги и поднес пламя зажигалки. Произошел довольно громкий взрыв (особенно, учитывая небольшую порцию вещества). Это заставило задуматься: если взорвать в лаборатории основную массу ацетиленида серебра (полученную из 1 г нитрата серебра), сбежится весь этаж. Но на улице был дождь, кроме того, нести почти высохший осадок на улицу было опасно. Решил попробовать.

Когда осадок полностью высох, накалил стальную проволоку докрасна в пламени горелки и прикоснулся ней к центру осадка. Раздался треск. В месте прикосновения появилось немного искр. И все. Взял горелку и направил пламя на осадок. Послышались отдельные хлопки, появились искры, но основная масса осадка осталась незатронутой.

Аккуратно перенес осадок с фильтра на бумагу, очень осторожно измельчил его в порошок пластмассовым шпателем, сгреб ацетиленид в кучку и прикоснулся к центру горящей бумагой. Последовал взрыв, но сравнительно слабый. При замедленном повторе видео было видно желтую вспышку и искры, однако, основная масса вещества осталась целой. Осадок был хорошо высушен, и о том, что он не взрывается потому, что еще влажный, не было и речи.

Тогда я более тщательно измельчил ацетиленид и расположил его тонким слоем на листе бумаги. От прикосновения пламенем зажигалки произошел громкий взрыв. Оказалось, что небольшие, почти незаметные количества ацетиленида, которые размазались по фильтру или бумаге, на которой измельчался осадок Ag 2 C 2 , взрывались сильнее, чем компактный осадок, полученный из 1 г нитрата серебра.

Один раз удалось наблюдать небольшой взрыв при растирании ацетиленида серебра.

Перед окончательным высыханием осадка его следует измельчить в порошок с помощью пластмассового шпателя и расположить вещество тонким слоем на бумаге. После высыхания осторожно подожгите ацетиленид серебра. Произойдет сильный хлопок, при замедленном просмотре видео заметна желтая вспышка и многочисленные искры. После взрыва на бумаге останется черное пятно.

Большие количества ацетиленида серебра поджигать не рекомендуется: не только из соображений техники безопасности, но и потому, что в этом случае эксперимент может не получиться.

Неиспользованный ацетиленид разлагают в азотной кислоте, полученный раствор нитрата серебра используют для других экспериментов.

На этом я считал опыт оконченным, но эксперимент получил неожиданное продолжение. На следующий день на этот же стол поставил большой эксикатор. Почти сразу произошел взрыв: от трения взорвались крупинки ацетиленида серебра, которые были рассыпаны по столу. Треть крышки стола стала темной (отмыть удалось с трудом). На второй день произошел взрыв, когда поставил на стол бутылку со ртутью: было довольно неприятно. Пришлось тщательно протереть стол разбавленной кислотой.

Вероятно, со временем чувствительность сухого ацетиленида серебра к трению и ударам возрастает.

Проба Толленса (реакция «серебряного зеркала»)

Толленс Бернгард Христиан Готфрид (1841–1918), профессор (Германия). Основные исследования посвящены органической химии и биохимии.

Реактив предложен Толленсом в 1881 г. Создал методику определения углеводов.

1841 году родился в Гамбурге

1864 окончил Геттингенский университет

1864-1873 работал и лаборатории Ш. А. Нюрца в Высшей медицинской школе в Париже 1873 профессор Геттиигенского университета и директор X имико-агрономического института этого университета.

Способы приготовления Пробы Толленса

К 1 мл раствора нитрата серебра прибавьте несколько капель раствора щелочи.

Выпадает осадок оксида серебра.

К полученному осадку добавьте по каплям раствора аммиака (нашатырный спирт) до полного растворения осадка вследствие образования комплексного соединения.

AgNO 3 + NH 4 OH = AgOH + NH 4 NO 3

2AgOH = Ag 2 O↓ + H 2 O

Оксид серебра обладает свойством растворяться в аммиаке

Ag 2 O + 4NH 4 OH = 2OH + Н 2 O

комплексное соединение - гидроксиддиаммин серебра [ Ag (NH 3 ) 2 ] OH

Полученный аммиачный раствор оксида серебра сохраните в тёмной склянке для опытов

Аммиакат серебра (водно-ацетоновый раствор)

0,5 г нитрата серебра растворяют в 5 мл дистиллированной воды.

К этому раствору прибавляют 5 мл концентрированного аммиака,

а затем объем жидкости доводят ацетоном до 100 мл.

Окислительное действие оксида серебра объясняется тем, что это вещество является оксидом благородного металла, поэтому оксид неустойчив и при наличии восстановителя, т.е. вещества, легко окисляющегося, он легко отдает кислород, вследствие чего происходит выделение (восстановление) металлического серебра.

Уравнение реакции можно дать в обычном виде:

HCHO + Ag 2 O -> HCOOH + 2 Ag

Муравьиный альдегид

Метаналь

Формалин

Или полное уравнение:

HCHO + 2OH -> HCOOH + 2Ag + 4NH 3 + H 2 O

Реакция "серебряного зеркала" выглядит следующим образом в присутствии избытка аммиака превращается в соль - формиат аммония HCOONH 4:

2[ Ag (NH 3 ) 2 ] OH + НСОН = 2 Ag ↓ + HCOONH 4 + 3 NH 3 + H 2 O

Аммоний формиат

Глюкоза относится к альдозам (содержит альдегидную группу в открытой форме),

CH 2 OH(CHOH) 4 CHO + 2OH→2Ag↓+ CH 2 OH(CHOH) 4 COONH 4

3 NH 3 + 3 H 2 O

В колбу наливают на четверть объема 2-процентный раствор нитрата серебра, затем добавляют постепенно раствор аммиака (25-процентный аммиак следует разбавить в 8-10 раз) до тех пор, пока образующийся вначале осадок не растворится в его избытке.

Или к реактиву Толленса добавляют осторожно по стенке 0,5-1 мл формалина и помещают колбу в стакан с горячей (лучше кипящей) водой.

Вскоре в колбе образуется красивое серебряное зеркало. Колбу можно нагревать без водяной бани, непосредственно на маленьком пламени, обнося пламя вокруг колбы и не встряхивая ее.

Зеркальная колба - опыт!

Зеркала появились задолго до нашей эры. Сначала ими служили отполированные до блеска металлические пластинки из золота, серебра, меди, а также бронзы - сплава меди с оловом. Согласно летописям, с помощью бронзовых зеркал Архимед в 212 г. до н.э.

"жег дамские корабли в сражении при Сиракузах.

Изготовлению зеркал современного типа (на стекле) начало положил в 1858 г. немецкий химик Юстус фон Либих.

Либих поступал следующим образом. Обезжирив внутреннюю поверхность колбы раствором соды - карбоната натрия Na 2 CO 3 , он промывал ее водой, этиловым спиртом С 2 Н 5 ОН и диэтиловым эфиром (С 2 Н 5) 2 O. После этого Либих наливал в колбу несколько миллилитров 10%-го водного раствора формальдегида НСНО (формалин). Добавив к смеси раствор аммиачного комплекса серебра состава OH, он осторожно нагревал колбу, и через несколько минут она становилась зеркальной (серебро выделялось в виде тонкого налета на стенках колбы). Впоследствии вместо формалина Либих стал использовать для получения "серебряного зеркала” 10%-и раствор глюкозы С 6 Н 12 О 6

ПОСЕРЕБРИМ ЗЕРКАЛО!

О. Ольгин

Возможно ли это? Зеркала серебрят на специальных фабриках, в зеркальных мастерских. Ремесло это древнее, с традициями и профессиональными секретами - хорошее зеркало изготовить нелегко. И все же попробуем!

Конечно, зеркальную поверхность можно приготовить без труда, - реакцию "серебряного зеркала" ставят в школе на уроках. Но хорошего зеркала не получится, поблестит немного - и все. Нет, тут речь пойдет о настоящем зеркале. И оно у вас непременно получится, если вы будете работать аккуратно и не пренебрегать мелочами.

Важное предупреждение: работайте только с дистиллированной водой. Порошок "крокус" - специально приготовленный оксид железа(III ) - просейте через мелкое сито и полученную пыль разведите дистиллированной водой. Если у вас нет "крокуса", можно взять какую-либо готовую полировальную жидкость, они продаются в хозяйственных магазинах. Ровное стекло, которое вы собираетесь сделать зеркальным, положите на стол. Проверьте уровнем, горизонтальна ли поверхность стола, и если нет, подложите под ножки сложенные листки бумаги, чтобы выровнять поверхность. Не берите большое стекло, начинать лучше с малого. Чтобы случайно не раздавить его, положите на стол, например, старое одеяло.

Налейте полировальную жидкость на стекло и тщательно протирайте его круговыми движениями с помощью войлока, фетра (можно взять старую шляпу) либо куска мягкой кожи. Потрите стекло марлей, смоченной взвесью тонко размолотой и просеянной пемзы в воде, еще раз промойте дистиллированной водой, протрите влажной губкой, а затем марлевым тампоном, смоченным в 0,15%-ном растворе хлорида олова(IV ), опять промойте и протрите отжатым тампоном. Подготовка стекла закончена. Это очень важная процедура. От того, насколько тщательно вы ее выполнили, зависит качество будущего зеркала.

Обработанную поверхность надо сразу же серебрить. Если вы почему-либо не успели приготовить раствор для серебрения, то опустите стекло в теплую дистиллированную воду и не вынимайте из нее, пока все не будет готово. Кстати, такая операция полезна во всех случаях: хорошо, если стекло градусов на 8-10 теплее, чем раствор для серебрения.

Этот раствор необходимо готовить только в резиновых перчатках. Его получают, смешивая два раствора, каждый из которых готовят отдельно. Мы укажем количества веществ на литр раствора, а вы прикиньте сами, сколько раствора вам требуется.

Первый раствор : 4 г нитрата серебра, 10 мл 25%-ного раствора аммиака, 4 г едкого натра. Порядок приготовления раствора не совсем обычен. Весь нитрат серебра растворите в 300 мл воды, 9/10 раствора отлейте в чистый стакан и добавьте по каплям раствор аммиака, все время перемешивая жидкость стеклянной палочкой. Мутная жидкость будет становиться все более прозрачной, и, наконец, окраска исчезнет. Прибавьте немного раствора нитрата серебра - раствор вновь станет мутным. Добавьте раствор едкого натра, тогда раствор примет светло-коричневый оттенок. Вновь по каплям прибавляйте раствор аммиака, и раствор опять посветлеет, теперь он кажется слегка синеватым. Влейте оставшийся раствор нитрата серебра и аммиак, как следует размешайте и долейте дистиллированную воду до литра.

Если придется хранить этот раствор, то перелейте его в бутылку или склянку с хорошо подогнанной пробкой. В открытой посуде раствор хранить нельзя!

Второй рас твор: на литр раствора - 100 г сахара-рафинада и 10 мл разбавленной (примерно 10%-ной) серной или азотной кислоты. Сахар заранее растворите в дистиллированной воде, добавьте кислоту, покипятите четверть часа и долейте воду до расчетного объема.

Смешайте оба раствора: на один миллилитр второго раствора (с сахаром) возьмите примерно 100 мл первого раствора (с нитратом серебра). Точное соотношение придется подобрать на опыте. Если будет избыток сахарного раствора, то при серебрении начнут выпадать хлопья; если же, напротив, этот раствор в недостатке, то серебрение пойдет слишком медленно. Полученную смесь быстро и тщательно размешайте; сначала она станет оранжево-красной, а затем почернеет. Это сигнал: пора приступать к серебрению. Не упустите момент!

Сразу вылейте смесь на стекло. Она растечется по всей поверхности, и стекло станет темным, но потом быстро начнет светлеть, на нем образуется слой металлического серебра, которое восстанавливается из нитрата. Через 5-10 мин осторожно сгоните смесь со стекла с помощью марли (а еще лучше - кусочка замши), смоченной в дистиллированной воде, вновь налейте смесь и подержите ее еще четверть часа. Уже посеребренную поверхность промойте дистиллированной водой. Если на стекле окажутся темные пятна, их надо протереть тампоном со смесью пемзы, затем раствором хлорида олова(IV ), снова налить на эти места смесь и промыть водой.

Чтобы проверить, достаточно ли осадилось серебра на стекле, посмотрите сквозь зеркало на лампу мощностью 60 Вт - она должна быть едва видна сквозь посеребренное стекло.

Серебряный слой еще недостаточно прочно держится на стекле. Чтобы укрепить его, поставьте зеркало в вертикальном положении на час-другой нагреваться при температуре 100-150 o С. Воспользуйтесь сушильным шкафом, в крайнем случае - несильно нагретой духовкой. Когда зеркало остынет, покройте серебряную пленку водостойким прозрачным лаком из пульверизатора (кисть может ее повредить). После высыхания нанесите поверх лака толстый слой непрозрачной краски или черного битумного лака. Водите кистью или направляйте струю из пульверизатора только в одном направлении: либо сверху вниз, либо слева направо.

Зеркало почти готово. Осталось лишь привести в порядок его лицевую, непосеребренную сторону. На ней могут оказаться затеки серебра; удалите их тампоном, смоченным слабым раствором соляной кислоты. Если вы запачкали руки, то удалите пятна слегка подогретым раствором гипосульфита и хорошенько вымойте руки теплой водой.

Много ли серебра пошло на изготовление зеркала? И сколько серебра в настоящем зеркале? Вопросы вроде бы нехитрые, но ответить на них не так-то легко. Пленка серебра настолько тонка, что даже будь у вас микрометр, ее не измерить...

Чтобы не портить хорошее зеркало, возьмите какой-нибудь осколок, удалите слой лака и краски ватой, смоченной ацетоном, и положите на посеребренную поверхность небольшой кристаллик йода. Уже при комнатной температуре йод довольно быстро испаряется, его пары растекаются по стеклу, потому что они намного тяжелее воздуха. Чтобы их не разогнал случайный сквозняк, накройте кристаллик перевернутым стаканом.

При взаимодействии иода с серебром образуется иодид серебра, и возле кристаллика медленно расплывается прозрачное пятно: иодид в тонком слое прозрачен. А у краев прозрачного пятна серебряная пленка не исчезает, но становится тоньше. И в результате на зеркале появляются окрашенные кольца, которые видно особенно хорошо в отраженном свете.

Кольца кажутся цветными по той же причине, по которой нам кажутся радужными мыльные пузыри и масляные пятна на воде. Явление это называется интерференцией света в тонких пленках, его изучают в курсе физики. Для нас самое важное вот что: чем больше колец, тем толще серебряная пленка. Если их два, то толщина пленки около 0,03 мкм, три кольца соответствуют 0,06 мкм, четыре - 0,09, пять - 0,12, шесть - 0,15, семь - 0,21 мкм.

Зная толщину серебряного слоя, легко подсчитать и количество серебра: надо лишь умножить толщину на площадь зеркала и полученный объем еще раз умножить на плотность серебра (10,5 г/см3). Вот ориентир для проверки расчета: зеркало площадью около квадратного метра содержит чуть больше грамма серебра.

Опыты без взрывов .

Реакция с аммиачным раствором нитрата серебра

Методика: К 2 мл раствора серебра нитрата прибавляют 10-12 капель раствора аммиака и 2-3 капли раствора вещества (раствор формальдегида, хлоралгидрата, гексаметилентетрамина, глюкозы), нагревают на водяной бане с температурой 50 – 60 °С. Выделяется металлическое серебро в виде зеркала или серого осадка.

Реакция с реактивом Фелинга

Методика: К 1 мл раствора альдегида (раствор формальдегида, хлоралгидрат, гексаметилентетрамин, глюкоза), содержащего 0,01 - 0,02 г вещества, прибавляют 2 мл реактива Фелинга, нагревают до кипения. Выделяется кирпично-красный осадок оксида меди (I).

Методика: К 2-3 каплям раствора альдегида (раствор формальдегида, 3% раствора гексаметилентетрамина, 10% раствора глюкозы) прибавляют 2-3 капли реактива Несслера и нагревают. Выделяется серовато-черный осадок металлической ртути.

Реакции конденсации

Альдегиды в среде кислоты серной концентрированной конденсируются с фенолами, образуются окрашенные хиноны. Появляется красное окрашивание (арилметановый краситель).

Кроме фенолов с альдегидами конденсируются первичные ароматические амины (образуются основания Шиффа) и гидразины (в виде осадка или окрашенного продукта). Тип реакции - нуклеофильное замещение:

Методика: К 1 мл раствора альдегида прибавляют 1 мл щелочного раствора гидроксиламина гидрохлорида. Постепенно выпадает осадок оксима.

ИДЕНТИФИКАЦИЯ КЕТО-ГРУППЫ

Лекарственные вещества, содержащие кето-группу:

Кетоны менее реакционноспособны по сравнению с альдегидами ввиду отсутствия подвижного атома водорода. Поэтому окисление происходит в жёстких условиях. Кетоны легко вступают в реакции конденсации с гидроксиламина гидрохлоридом и гидразинами. Образуются оксимы или гидразоны.

Методика: 0,1 г лекарственного вещества (камфора, бромкамфора, тестостерон) растворяют в 3 мл спирта этилового 95% прибавляют 1 мл раствора 2,4-динитрофенилгидразина или щелочного раствора гидроксиламина. Наблюдается появление осадка или окрашенного раствора.

Продолжим тему химических опытов, поскольку надеемся, что они вам обязательно понравятся. На этот раз представляем вашему вниманию очередной завораживающий опыт, в ходе которого мы получим серебряное зеркало.

Начнем с просмотра видеоролика

Нам понадобится:
- емкость;
- нитрат серебра;
- горячая вода;
- аммиачный раствор 10%;
- глюкоза;
- спиртовая горелка

Начнем с нитрата серебра. Берем примерно грамм от него и разбавляем в небольшом количестве горячей воды.

Далее к полученному раствору добавляем гидроксид натрия. В ходе этой реакции образуется оксид серебра, который выпадает в осадок.

Далее к осадку оксида серебра приливаем 10 процентный аммиачный раствор. Приливать аммиачный раствор нужно до тех пор, пока осадок не растворится.

В ходе этой реакции образуется аммиакат серебра. Добавляем полученному раствору 5 граммов глюкозы.

Теперь нужно нагреть полученную смесь. Для этого зажигаем спиртовую горелку и кладем стакан на нее, чтобы смесь постепенно нагревалась. Во время этой реакции выделяется очень большое количество аммиака, поэтому эту реакцию нужно проводить или под вытяжкой, или на улице. В ходе реакции также может образоваться нитрит серебра, который является очень опасным веществом, поэтому посуду после реакции нужно тщательно промыть.

Спустя некоторое время на стенках стаканчика постепенно начинает оседать тонкий слой серебра. Реакция завершается спустя примерно 15 минут после начала нагревания.

Для того, чтобы получить более ровный слой серебра, нужно положить стакан со смесью в большую емкость, залить в емкость горячей воды и положить на спиртовую горелку. Температура, таким образом, будет распределяться равномерно и результат будет более эффектным.