Systematische Identifizierung eines Arzneistoffgemisches. Seminar zum Praktikum Pharmazeutische Chemie III

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1 Systematische Identifizierung eines Arzneistoffgemisches Seminar zum Praktikum Pharmazeutische Chemie III

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

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

4 rganoleptische Prüfungen Farbe gelb gelb C 3 ocker ocker 2 Geruch Menadion C3 Tetracyclin manche Substanzen besitzen charakteristischen Geruch, dieser kann auch erst beim Glühen entstehen z.b. Zucker u. andere Kohlenhydrate entwickeln Karamellgeruch 3 C 3 C 4

5 Löslichkeit in a: Carbonsäuren Phenole C C 3 Beispiele? Acetylsalicylsäure ASS, Penicilline Clioquinol Cl C C 3 I Benzylpenicillin S C 3 Clioquinol 5

6 Löslichkeit in 2 S 4 : Basen Beispiele? Atropin, Chinin, Lidocain C 3 Atropin C 3 Chinin Lidocain C 3 6

7 Färbung in bestimmten Säuren oder Basen a Beispiele? C 2 S 4 C 3 ellgelb Acetylsalicylsäure 3 C 3 C 3 range Alprenolol 7

8 Farbreaktionen mit Froehdes eagenz mit Mandelins eagenz Ammoniummolybdat in in 2 S 2 S 4 conc. 4 mit Marquis eagenz Ammoniumvanadat in in 2 S 2 S 4 conc. 4 Formaldehyd-Lsg. in in 2 S 2 S 4 conc. 4 8

9 Marquis-eaktion am Beispiel Morphin violett violett + x. 9

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

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

12 Verteilungsvorgänge ach dem ernstschen Verteilungsgesetz gilt allgemein: c ( Phase ) c ( Phase ) konst. ( Vertleilungskoeffizient K V ) - hier: c ( unpolar) c ( polar) K V mit c m V ergibt sich: K V V ( polar) V ( unpolar) m ( unpolar) m ( polar) 12

13 Verteilungsbeispiel Chloramphenicol wird bei p 1 mit Ether ausgeschüttelt (Stas-tto- 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 K v = X 1 1 = 1 ach 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 ach dreimaligem Ausschütteln liegen also 87.5 mg in der Etherphase vor!! 13

14 Verteilungsbeispiel Chloramphenicol wird bei p 1 mit Ether ausgeschüttelt (Stas-tto-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 K v = ach einmaligem Ausschütteln: in beiden Phasen liegen gleiche Konzentrationen an Arzneistoff vor X 1 1 = 1 in der Etherphase befindet sich daher die 3-fache Masse (3-faches Volumen!!) ach einmaligem Ausschütteln liegen also 75 mg in der Etherphase vor!! 14

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

16 mg Substanz in 30 ml dest. Wasser lösen, mit 3 Schwefelsäure auf p 1 ansäuern und mit Wasser auf 60 ml auffüllen Phase Ι: Saure Etherphase Säuren, Phenole, Ureide, eutralstoffe 3 x 30 ml 0,5 a 3 x 25 ml TBME ausschütteln Mit 8 %iger ac 3 -Lsg. neutralisieren, mit 10 %iger Weinsäure-Lsg. auf p 4-5 einstellen. 3 x mit 25 ml EE ausschütteln. Phase II: Saure Ethylacetatphase Schwache Basen, EE-lösliche Säuren, Phenole, eutralstoffe Wässrige Phase mit 3 2S4 ansäuern und 3 x mit 50 ml TBME ausschütteln Phase IA Säuren, Phenole, Ureide Phase IB eutralstoffe Mit 3 a auf p > 10 alkalisieren, 3 x mit 25 ml TBME ausschütteln Phase III: Alkalische Etherphase Basen Mit 3 2 S 4 neutralisieren und mit 6 3 auf p 9 bringen. 3 x mit 25 ml EE ausschütteln. Phase IV: Ammoniakalische Ethylacetatphase Phenolbasen, EE-lösliche Basen Phase V: Wässrige Phase icht ausschüttelbaren Substanzen Säuren, K, Aminosäuren, Quart. Ammoniumverb. 16

17 mg Substanz in 30 ml dest. Wasser lösen, mit 3 Schwefelsäure auf p 1 ansäuern und mit Wasser auf 60 ml auffüllen Phase I: Saure Etherphase 3 x mit 25 ml TBME ausschütteln Säuren, Phenole, Ureide, eutralstoffe Ibuprofen Wässrige Phase mit 3 2 S 4 ansäuern und 3 x mit 50 ml TBME ausschütteln 3 x 30 ml 0,5 a hydrophiles Anion; wasserlöslich + + lipophile Säure; löslich in TBME Phase IB eutralstoffe + Paracetamol + Phase IA Säuren, Phenole, Ureide hydrophiles Anion; wasserlöslich lipophil; löslich in TBME 17

18 mg Substanz in 30 ml dest. Wasser lösen, mit 3 Schwefelsäure auf p 1 ansäuern und mit Wasser auf 60 ml auffüllen Base Wasser 1 + >1000 Ether Mit 8 %iger ac 3 -Lsg. neutralisieren, mit 10 %iger Weinsäure-Lsg. auf p 4-5 einstellen. 3 x mit 25 ml EE ausschütteln. ydrochlorid >1000 Papaverin Phase II: Saure Ethylacetatphase Schwache Basen, EE-lösliche Säuren, Phenole, eutralstoffe Me Me + Me Me Me Me wasserlöslich wasserlöslich Me löslich in Ethylacetat Me 18

19 mg Substanz in 30 ml dest. Wasser lösen, mit 3 Schwefelsäure auf p 1 ansäuern und mit Wasser auf 60 ml auffüllen Mit 3 a auf p > 10 alkalisieren, und 3 x mit 25 ml TBME ausschütteln Phase III: Alkalische Etherphase Basen 3 C C 3 C 6 5 C C 3 C 3 + Methadon 3 C C 3 a C + a + C C 6 5 C 3 19

20 mg Substanz in 30 ml dest. Wasser lösen, mit 3 Schwefelsäure auf p 1 ansäuern und mit Wasser auf 60 ml auffüllen a + a + Morphin wasserlöslich als atriumphenolat löslich in EE als Base Mit 3 2 S 4 neutralisieren und mit 6 3 auf p 9 bringen. 3 x mit 25 ml EE ausschütteln Phase IV: Ammoniakalische Ethylacetatphase Phenolbasen, EE-lösliche Basen 20

21 mg Substanz in 30 ml dest. Wasser lösen, mit 3 Schwefelsäure auf p 1 ansäuern und mit Wasser auf 60 ml auffüllen 3 C C 3 Ascorbinsäure a 3 S C 3 Metamizol-a Phase V: Wässrige Phase icht ausschüttelbare Säuren, Kohlenhydrate, Aminosäuren, Quart. Ammoniumverbindungen 21

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

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

24 Stickstoffverbindungen Welche funktionelle Gruppen? -Aminosäuren 2 C primäre aromatische Amine Pyridinderivate 2 24

25 achweis von α-aminosäuren inhydrin-eaktion Versetzen mit inhydrin-lösung, danach Erhitzen bis zum Sieden 25

26 am Beispiel Levodopa C 2 - C 2-2 C C 26

27 am Beispiel Levodopa violett violett

28 achweis primärer aromatischer Amine Diazo-Kupplungsreaktion eventuell nach vorheriger ydrolyse z.b. Furosemid auch nach eduktion z.b. Metronidazol Lösen der Substanz in Cl und versetzen mit Diazo-eagenz l (atriumnitrit) anschließend Eingießen dieser Lösung in Diazo-eagenz ll (2-aphtol in a) 28

29 am Beispiel Furosemid 2 2 S C eaktion nach vorheriger ydrolyse mit mit 3-3- Cl Cl Cl orange-rot + a 2 C aphtol C Cl 2 S 2 Cl 2 S 2 Cl 29

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

31 am Beispiel icotinamid Cl 2 + Cl rot rot

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

33 Carbonyl- oder Carboxylgruppen Carbonsäuren und derivate AG abspaltbarer Formaldehyd C 3 C 3 C 3 3 C C 3 33

34 achweis von Carbonsäuren, Estern, Amiden und Anhydriden ydroxamsäurereaktion Carbonsäuren nach Aktivierung mit Thionylchlorid Derivate: eaktion mit ydroxylamin-cl-lösung und Eisen(lll)-chlorid-Lösung 34

35 am Beispiel Ibuprofen Aktivierung der der Carboxylfunktion mit mit SCl 2 2 Cl rot rot + 2 +FeCl 3 Fe/ 3 35

36 achweis von abspaltbarem Formaldehyd Chromotropsäurereaktion Erhitzen der Substanz mit 2 S 4 conc. und Chromotropsäure S S 36

37 am Beispiel Metamizol-a C 3 a 3 S 3 C C 3 Abspaltung von Formaldehyd + 2 S S -S 2 S 2 - -S 2 S S 2 - S 2 - violett violett + S 2 - S 2-37

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

39 achweis reduzierender Verbindungen reduzierende Zucker olefinische Doppelbindungen 39

40 achweis von reduzierenden α- ydroxycarbonyl-verbindungen Fehling-eaktion C Positive eaktion auch bei anderen starken eduktionsmitteln (z.b. Ascorbinsäure) C Mischen von Fehling-eagenz l (CuS 4 x 5 2 in Wasser) und Fehling-eagenz ll (Kaliumnatriumtartrat / a / 2 ) Zusatz der reduzierenden Verbindung Erwärmen auf dem Wasserbad für bis zu 30 Minuten 40

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

42 Prüfung auf olefinische Doppelbindungen Baeyersche Probe eaktion mit KMn 4 in 2 / a 2 C 3 42

43 am Beispiel Amitryptilin + Mn +7 rot-violett C 3 C 3 ' Mn + 2 ' +5 + Mn 3 - farblos 43

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

45 Sonstige Zimmermann-eaktion achweis aktiver Methylengruppen eaktion mit 1,3-Dinitrobenzol in K Kupplungsreaktion mit diazotierter Sulfanilsäure Lösen der Substanz in a danach Zugabe einer 1:1-Mischung von Sulfanilsäure und 10%iger atriumnitrit-lösung 45

46 Zimmermann am Beispiel Diazepam Cl 3 C 3 C Cl Meisenheimer- Salz Salz ' - 2 rot rot 46

47 Kupplungsreaktion am Beispiel Paracetamol C S 3 C 3 rot rot S 3-47

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

49 Spezielle eaktionen Vitali-Morin-eaktion itrierbare Aromaten Zwikker-eaktion Barbitursäure Derivate, ydantoine, Purine... Murexid-eaktion Purin Derivate (Xanthine), Barbitursäuren, Uracilen Chen-Kao-eaktion 1,2-Aminoethanole Thalleiochin-eaktion Chinolin-ing mit einer Sauerstoff-Funktion in Pos. 6 Coralyn-eaktion empfindlicher achweis für Papaverin 49

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

51 Vitali-Morin-eaktion achweis von Tropasäureestern (jedoch sehr unspezifisch) Eindampfen mit rauchender 3 Lösen des ückstandes in Aceton Zugabe von ethanolischer K 51

52 Vitali-Morin-eaktion Vitali-Variante ohne Aceton - positiver Ausgang der eaktion 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 C-acider Komponente zum Meisenheimer- Salz weiterreagieren können - z.b. Lidocain 52

53 Vitali-Variante am Beispiel Atropin 3 C C , , blau-violett + 53

54 Morin-Variante am Beispiel Lidocain C C 3 C 3 C 2 Meisenheimer- Salz Salz grün grün

55 Zwikker-eaktion achweis von Barbitursäure-Derivaten jedoch nicht sehr selektiv: auch positive eaktion bei ydantoinen, Purinen, Sulfonamiden, ' '' Versetzen der Substanz mit Cobaltnitrat in methanolischer Lösung (Zwikker-eagenz l) danach Zusatz von Piperidin in Methanol (Zwikker-eagenz ll) 55

56 Zwikker-eaktion 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 56

57 am Beispiel Phenobarbital C 3 + Co-nitrat + Piperidin Co violett violett C 3 3 C Tetrahedraler Komplex 57

58 Murexid-eaktion achweis von Purinderivaten insbesondere von Xanthinen positiver achweis aber auch bei Barbitursäuren und Uracilen Eindampfen der Substanz mit 10%iger 2 2 -Lösung und Salzsäure bis zur Trockene (alternativ 3 ) anschließend Versetzen des ückstandes mit Ammoniak 58

59 am Beispiel arnsäure xidation 3 ydrolyse C

60 am Beispiel arnsäure rot rot - 60

61 Chen-Kao-eaktion achweis von Phenylalkylaminen mit benachbarter Amino- und ydroxygruppe ' Versetzen der Substanz mit Kupfersulfat-Lösung und atronlauge 61

62 am Beispiel Ephedrin 3 C C 3 Etherphase: purpur purpur wässrige Phase: Phase: blau blau beim Ausschütteln C 3 C Cu 2+ 3 C 3 C Cu violett violett 62

63 Thalleiochin-eaktion achweis von Chinaalkaloiden, die am Chinolin-ing eine Sauerstoff-Funktion tragen (in Pos. 6) C 3 Versetzen der wässrigen Probelösung mit Bromwasser und verdünntem Ammoniak 63

64 am Beispiel Chinin C 3 Br 3 C Br 2 - C 3 C 3. C 3. Br 2 64

65 am Beispiel Chinin 3 C Dimerisierung 3 C C C 3 - rot rot C 3 C 3-65

66 Coralyn-eaktion empfindlicher achweis für Papaverin Methylengruppe darf nicht substituiert sein -C 3 -C 3 3 C 3 C Erwärmen der Substanz mit Acetanhydrid und Schwefelsäure 66

67 -C 3 -C 3 auf Papaverin 3 C 3 C Ac 2 -C 3 -C 3 -C 3 -C 3 - Ac 3 C C 3 3 C 3 C C 3 3 C -C 3 -C 3 gelb gelb mit mit grüner grüner Fluoreszenz -C 3 -C C C C + C 3 3 C 3 C 67