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Systematische Identifizierung eines Arzneistoffgemisches

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Systematische Identifizierung eines Arzneistoffgemisches. Seminar zum Praktikum Pharmazeutische Chemie III. Allgemeine Vorgehensweise. Vorproben Identifizierung und ggf. Abtrennung des Trägers Ausschütteln in verschiedene Gruppen (Stas-Otto-Trennungsgang)

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- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
systematische identifizierung eines arzneistoffgemisches

Systematische Identifizierung eines Arzneistoffgemisches

Seminar zum Praktikum

Pharmazeutische Chemie III

allgemeine vorgehensweise
Allgemeine Vorgehensweise

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
vorproben
Vorproben
  • Organoleptische Prüfungen
  • Löslichkeitsversuche
  • Färbung in bestimmtenSäuren oder Basen
  • Farbreaktionen
organoleptische pr fungen
Organoleptische Prüfungen
  • Farbe
  • Geruch

manche Substanzen besitzen charakteristischen Geruch, dieser kann auch erst beim Glühen entstehen

z.B. Zucker u. andere Kohlenhydrate entwickeln Karamellgeruch

ocker

gelb

Tetracyclin

Menadion

l slichkeit
Löslichkeit
  • in NaOH:
    • Carbonsäuren
    • Phenole
    • ASS, Penicilline
    • Clioquinol

Beispiele?

l slichkeit6
Löslichkeit
  • in H2SO4:
    • Basen
    • Atropin, Chinin, Lidocain

Beispiele?

f rbung in bestimmten s uren oder basen
Färbung in bestimmten Säuren oder Basen

Beispiele?

  • NaOH
  • H2SO4
  • HNO3

Hellgelb

Orange

farbreaktionen
Farbreaktionen
  • mit Froehdes Reagenz
  • mit Mandelins Reagenz
  • mit Marquis Reagenz

Ammoniummolybdat in H2SO4 conc.

Ammoniumvanadat inH2SO4 conc.

Formaldehyd-Lsg. in H2SO4 conc.

slide10

Allgemeine Vorgehensweise

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
stas otto trennungsgang
Stas-Otto-Trennungsgang
  • Theorie:

unterschiedliche Verteilung von Substanzen zwischen wässriger und organischer Phase

Salzbildungsvorgänge

unterschiedliche Löslichkeiten

verteilungsvorg nge
Verteilungsvorgänge
  • Nach dem Nernstschen Verteilungsgesetz gilt allgemein:
    • hier:
verteilungsbeispiel
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: Wasser 1 g : 400 ml
  • Ether 1 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!!
verteilungsbeispiel14
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: Wasser 1 g : 400 ml
  • Ether 1 g : 400 ml
  • 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!!
stas otto trennungsgang15
Stas-Otto-Trennungsgang
  • Vorbereitung der Probe:
  • gut durchmischen!!
  • 200 - 500 mg der Probe in ~ 30 ml dest. Wasser aufnehmen
  • Einstieg in den Trennungsgang durch Ansäuern auf pH 1 mit H2SO4
slide16

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

Phase Ι:Saure Etherphase

Säuren, Phenole,

Ureide, Neutralstoffe

3 x 25 ml TBME ausschütteln

Mit 8 %iger NaHCO3-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

3 x 30 ml 0,5 N NaOH

Phase III:

Alkalische Etherphase

Basen

Wässrige Phase mit

3 N H2SO4 ansäuern

und 3 x mit 50 ml

TBME ausschütteln

Mit 3 N NaOH auf pH > 10 alkalisieren,

3 x mit 25 ml TBME ausschütteln

Phase IB

Neutralstoffe

Mit 3 N H2SO4 neutralisieren

und mit 6N NH3 auf pH 9 bringen.

3 x mit 25 ml EE ausschütteln.

Phase IV: Ammoniakalische

Ethylacetatphase

Phenolbasen,

EE-lösliche Basen

Phase IA

Säuren, Phenole,

Ureide

Phase V: Wässrige Phase

Nicht ausschüttelbaren Substanzen

Säuren, KH, Aminosäuren, Quart. Ammoniumverb.

slide17

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

Phase I: Saure Etherphase

Säuren, Phenole, Ureide, Neutralstoffe

3 x mit 25 ml TBME ausschütteln

Ibuprofen

3 x 30 ml 0,5 N NaOH

+

+

H

O

O

H

O

O

hydrophiles Anion;

wasserlöslich

lipophile Säure;

Wässrige Phase mit

3 N H2SO4 ansäuern

und 3 x mit 50 ml

TBME ausschütteln

löslich in TBME

Phase IB

Neutralstoffe

Paracetamol

O

O

H

N

H

N

+

+

H

O

H

O

Phase IA

Säuren, Phenole, Ureide

hydrophiles Anion;

wasserlöslich

lipophil;

löslich in TBME

slide18

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

Mit 8 %iger NaHCO3-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

O

H

O

Papaverin

O

O

H

O

H

H

O

H

H

O

H

M

e

O

M

e

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wasserlöslich

H

O

H

O

O

H

N

+

N

M

e

O

H

O

O

H

M

e

O

O

M

e

O

M

e

O

M

e

O

M

e

wasserlöslich

löslich in Ethylacetat

slide19

+

H

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

Mit 3 N NaOH auf pH > 10 alkalisieren,

und 3 x mit 25 ml TBME ausschütteln

Phase III:

Alkalische Etherphase

Basen

Methadon

H2O

+

+

+

+

N

a

O

H

Na

slide20

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

Mit 3 N H2SO4 neutralisieren und

mit 6 N NH3 auf pH 9 bringen.

3 x mit 25 ml EE ausschütteln

Phase IV: Ammoniakalische

Ethylacetatphase

Phenolbasen,

EE-lösliche Basen

slide21

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

Phase V: Wässrige Phase

Nicht ausschüttelbare Säuren, Kohlenhydrate,

Aminosäuren, Quart. Ammoniumverbindungen

slide22

Allgemeine Vorgehensweise

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
gruppenreaktionen
Gruppenreaktionen
  • auf…

□ Stickstoffverbindungen

□Substanzen mit Carbonyl- oder Carboxylgruppen

□ reduzierende Stoffe

□ Sonstige

stickstoffverbindungen
Stickstoffverbindungen

Welche funktionelle Gruppen?

□ a-Aminosäuren

□ primäre aromatische Amine

□ Pyridinderivate

R

nachweis von aminos uren
Nachweis von α-Aminosäuren

Ninhydrin-Reaktion

  • Versetzen mit Ninhydrin-Lösung, danach Erhitzen bis zum Sieden
am beispiel levodopa
… am Beispiel Levodopa

+ H2O

+

- H2O

- H2O

  • CO2
  • - H2O
am beispiel levodopa27
… am Beispiel Levodopa

H2O

+

+ H2O

- H2O

violett

- H+

nachweis prim rer aromatischer amine
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)

am beispiel furosemid
… am Beispiel Furosemid

Reaktion nach vorheriger

Hydrolyse mit 3-N HCl

orange-rot

+ NaNO2

+ 2-Naphtol

HCl

nachweis von pyridinderivaten
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

gruppenreaktionen32
Gruppenreaktionen
  • auf…
    • Stickstoffverbindungen

□ Substanzen mit Carbonyl- oder Carboxylgruppen

□ reduzierende Stoffe

□ Sonstige

carbonyl oder carboxylgruppen
Carbonyl- oder Carboxylgruppen

□ Carbonsäuren und –derivate

□ abspaltbarer Formaldehyd

nachweis von carbons uren estern amiden und anhydriden
Nachweis von Carbonsäuren, Estern, Amiden und Anhydriden
  • Hydroxamsäurereaktion
  • Carbonsäuren nach Aktivierung mit Thionylchlorid
  • Derivate:
  • Reaktion mit Hydroxylamin-HCl-Lösung
  • und Eisen(lll)-chlorid-Lösung
am beispiel ibuprofen
… am Beispiel Ibuprofen

Aktivierungder

Carboxylfunktion

mit SOCl2

rot

+NH2OH

+FeCl3

nachweis von abspaltbarem formaldehyd
Nachweis von abspaltbarem Formaldehyd

Chromotropsäurereaktion

  • Erhitzen der Substanz mit H2SO4 conc. und Chromotropsäure
am beispiel metamizol na

2

+

Abspaltung von

Formaldehyd

… am Beispiel Metamizol-Na

+

+

violett

gruppenreaktionen38
Gruppenreaktionen
  • auf…
    • Stickstoffverbindungen
    • Substanzen mit Carbonyl- oder Carboxylgruppen

□reduzierende Stoffe

□ Sonstige

nachweis reduzierender verbindungen
Nachweis reduzierender Verbindungen

□ reduzierende Zucker

□ olefinische Doppelbindungen

nachweis von reduzierenden hydroxycarbonyl verbindungen
Nachweis von reduzierenden α-Hydroxycarbonyl-Verbindungen

Fehling-Reaktion

Positive Reaktion auch bei anderen starken Reduktionsmitteln (z.B. Ascorbinsäure)

Mischen von Fehling-Reagenz l (CuSO4 x 5 H2O in Wasser) und Fehling-Reagenz ll (Kaliumnatriumtartrat / NaOH / H2O)

Zusatz der reduzierenden Verbindung

Erwärmen auf dem Wasserbad für bis zu 30 Minuten

am beispiel ascorbins ure
… am Beispiel Ascorbinsäure

Cu2+

als Kupfer(ll)sulfat

schon bei

Raumtemperatur

Cu+

als Kupfer(l)oxid

rotbraun

pr fung auf olefinische doppelbindungen
Prüfung auf olefinische Doppelbindungen

Baeyersche Probe

Reaktion mit KMnO4 in H2O / Na2CO3

am beispiel amitryptilin
… am Beispiel Amitryptilin

rot-violett

+7

+

+5

+ MnO3-

+ H2O

farblos

gruppenreaktionen44
Gruppenreaktionen
  • auf…
    • Stickstoffverbindungen
    • Substanzen mit Carbonyl- oder Carboxylgruppen
    • reduzierende Stoffe

□Sonstige

sonstige
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

zimmermann am beispiel diazepam
Zimmermann… am Beispiel Diazepam

+

-

- H+

rot

Meisenheimer-

Salz

-

gruppenreaktionen48
Gruppenreaktionen
  • auf…
    • Stickstoffverbindungen
    • Substanzen mit Carbonyl- oder Carboxylgruppen
    • reduzierende Stoffe
    • Sonstige
spezielle reaktionen
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

zusammenfassung
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,…)

vitali morin reaktion
Vitali-Morin-Reaktion

Nachweis von Tropasäureestern

(jedoch sehr unspezifisch)

  • Eindampfen mit rauchender HNO3
  • Lösen des Rückstandes in Aceton
  • Zugabe von ethanolischer KOH
vitali morin reaktion52
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
vitali variante am beispiel atropin
Vitali-Variante am Beispiel Atropin

- HNO3

HNO3

+ HNO3

R

+ H2O

+ OH- , - H2O

- H2O

- OH- , + H2O

-

blau-violett

morin variante am beispiel lidocain
Morin-Variante am Beispiel Lidocain

HNO3

OH-

-

grün

Meisenheimer-

Salz

-

H

zwikker reaktion
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)
zwikker reaktion56
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
am beispiel phenobarbital
… am Beispiel Phenobarbital

violett

+ Piperidin

+ Co-nitrat

Tetrahedraler Komplex

murexid reaktion
Murexid-Reaktion

Nachweis von Purinderivaten

insbesondere von Xanthinen

positiver Nachweis aber auch

bei Barbitursäuren und Uracilen

Eindampfen der Substanz mit 10%iger H2O2-Lösung und Salzsäure bis zur Trockene (alternativ HNO3)

anschließend Versetzen des Rückstandes mit Ammoniak

am beispiel harns ure
… am Beispiel Harnsäure

Oxidation

+

HNO3

H2O

Hydrolyse

  • CO2
  • NH3
am beispiel harns ure60
… am Beispiel Harnsäure

+

+ H+

- H2O

+ NH3

rot

chen kao reaktion
Chen-Kao-Reaktion

Nachweis von Phenylalkylaminen mit benachbarter Amino- und Hydroxygruppe

Versetzen der Substanz mit Kupfersulfat-Lösung und Natronlauge

am beispiel ephedrin
… am Beispiel Ephedrin

Etherphase: purpur

beim Ausschütteln

wässrige Phase: blau

2+

Cu2+

violett

thalleiochin reaktion
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

coralyn reaktion
Coralyn-Reaktion

empfindlicher Nachweis für Papaverin

Methylengruppe darf nicht substituiert sein

  • Erwärmen der Substanz mit Acetanhydrid und Schwefelsäure
auf papaverin
… auf Papaverin

Ac2O

- HOAc

gelb mit grüner

Fluoreszenz

+ H+

- H2O

+