Klausur Arzneistoffanalytik unter besonderer Berücksichtigung der Arzneibücher (Qualitätskontrolle und -sicherung bei Arzneistoffen) 6.

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1 Klausur Arzneistoffanalytik unter besonderer Berücksichtigung der Arzneibücher (Qualitätskontrolle und -sicherung bei Arzneistoffen) 6. Fachsemester WiSe 15/16 Datum: NAME (in Druckbuchstaben): Zeit zum Bearbeiten: 90 min Maximalpunktzahl: 50 zum Bestehen erforderliche Punktzahl: 25 Hinweis: Bitte schreiben Sie leserlich und beschränken Sie sich auf das Wesentliche. Unerlaubte Informationsbeschaffung ( Abschreiben von fremden Klausuren, Hinweiszettel o.ä.) währende der Klausur hat sofortigen Ausschluss und Nichtbestehen zur Folge. UNTERSCHRIFT (Ich habe den Hinweis gelesen und bin prüfungsfähig) bestanden erreichte Punktzahl: nicht bestanden

2 1. Arzneibuch 3P a) Welche Neuerung im aktuellen Ph. Eur. stellt eine Annäherung an USP und BP dar? b) Was sind die Ziele des International Council for Harmonisation of Technical Requirements for Pharmaceuticals for Human Use und der Pharmacopoeial Discussion Group? 2. Cimetidin 5,5P Im Arzneibuch findet sich jeweils eine Monographie zu Cimetidin und Cimetidin-hydrochlorid. Formel von Cimetidin: a) Kennzeichnen Sie im Molekül die Stelle, an der die Base protoniert wird. b) Nachfolgend sind die Gehaltsbestimmungen beschrieben. Ordnen Sie die Gehaltsbestimmungen A und B der Base bzw. dem Hydrochlorid zu! Gehaltsbestimmung A: Gehaltsbestimmung B: 1

3 c) In beiden Monographien wird ein dünnschichtchromatographischer Identitätsnachweis vorgeschrieben. Nachfolgend finden Sie die Vorschrift, die für beide Arzneistoffe gleich lautet: für Cimetidin: für Cimetidin-HCl: Können Sie die Arzneistoffe mit Hilfe dieser Untersuchung unterscheiden? Wenn ja, wie unterscheiden sich die Rf-Werte für die beiden Arzneistoffe? D.h. welcher Arzneistoff wird auf der Kieselgel-Platte den höheren Rf-Wert aufweisen? Begründen Sie Ihre Antwort! d) Wo im IR-Spektrum der Arzneistoffe erwarten Sie eine prominente Bande (Wellenzahl- Bereich in cm -1 anzugeben)? Auf welche funktionelle Gruppe und welche Schwingung ist diese Bande zurückzuführen? 2

4 3. H-NMR 5,5P a) Ordnen Sie die drei abgebildeten Verbindungen (1-3) ihrem zugehörigen 1 H-NMR-Spektrum (A-C) zu. Begründen Sie Ihre Auswahl. Verbindung 1 Verbindung 2 Verbindung 3 A) 1 H NMR (500 MHz, Chloroform) (m, 5H), 5.10 (d, J = 9.3 Hz, 1H), 3.11 (dq, J = 9.2, 6.2 Hz, 1H), 2.55 (s, 3H), 1.34 (s, 1H), 1.19 (d, J = 6.2 Hz, 3H), 0.69 (s, 1H). 3

5 B) 1 H NMR (500 MHz, Chloroform) (m, 5H), (m, 1H), 2.71 (dd, J = 12.4, 6.9 Hz, 1H), 2.55 (s, 3H), 2.49 (dd, J = 12.5, 7.0 Hz, 1H), 1.23 (d, J = 6.2 Hz, 1H), 0.76 (s, 1H). C) 1 H NMR (500 MHz, Chloroform) (m, 3H), 5.90 (s, 2H), (m, 1H), 2.64 (dd, J = 12.5, 6.8 Hz, 1H), 2.55 (s, 3H), 2.44 (dd, J = 12.5, 6.8 Hz, 1H), 1.23 (d, J = 6.1 Hz, 3H), 0.74 (s, 1H). 4

6 b) Durch Zugabe von Schwefelsäure und 4,5-Dihydroxy-2,7-naphthalindisulfonsäure (s.u.) kann eine der in Aufgabenteil a) genannten Verbindungen nachgewiesen werden, welche? Begründen Sie Ihre Antwort, benennen Sie die ablaufende Nachweis-Reaktion und zeichnen Sie das Endprodukt. 4. Atropin 5,5P (+ Enantiomer) a) Das Ph. Eur. 7 schreibt folgende Identitäsprüfung D für Atropin und Atropinsulfat vor. Skizzieren und benennen Sie die Reaktion. Etwa 3 mg Substanz werden in einem Porzellantiegel mit 0,2 ml rauchender Salpetersäure R versetzt. Die Mischung wird auf dem Wasserbad zur Trockne eingedampft. Wird der Rückstand in 0,5 ml einer Lösung von Kaliumhydroxid R (30 l 1) in Methanol R gelöst, entsteht eine violette Färbung. 5

7 Säule b) Nachfolgend finden Sie einen Auszug aus der Reinheitsprüfung auf 8 definierte Verunreinigungen (A-H) mittels HPLC nach Ph.Eur. 8: Größe: l = 0,10 m, Ø = 4,6 mm Stationäre Phase: octadecylsilyliertes Kieselgel zur Chromatographie R (3 m) Mobile Phase Mobile Phase A: 3,5 g Natriumdodecylsulfat R werden in 606 ml einer Lösung von Kaliumdihydrogenphosphat R (7,0 l 1), die zuvor mit einer Lösung von Phosphorsäure 85 R (5,8 l 1) auf einen ph-wert von 3,3 eingestellt wurde, gelöst. Diese Lösung wird mit 320 ml Acetonitril 1 gemischt. Mobile Phase B: Acetonitril 1 Zeit (min) Mobile Phase A (% V/V) Mobile Phase B (% V/V) Detektion: Spektrometer bei 210 nm Ordnen Sie den abgebildeten Verunreinigungen A, C, D und F die relativen Retentionszeiten (bezogen auf Atropin, t R ca. 11min) zu. Begründen Sie Ihre Zuordnung anhand des Versuchsaufbaus und den Strukturen. 6

8 Relative Retention, bezogen auf Atropin 0,2 Verunreinigung Begründung 0,73 0,8 1 Atropin 1,7 7

9 5. Procain HCl 4.5 P a) Nachfolgend finden Sie das IR-Spektrum von Procain. Ordnen Sie die charakteristischen Banden zu. Auf welche Schwingungen sind die Banden zurückzuführen? O CH 3 O N CH 3 H 2 N 3368 cm -1 : 3251 cm -1 : 1669 cm -1 : 2973 cm -1 : 2827 cm -1 b) Der Gehalt von Procain HCl lässt sich unter anderem potentiometrisch durch Titration mit NaOH bestimmen. Schlagen Sie 2 alternative Methoden vor. Welche funktionelle Gruppe des Procains wird jeweils erfasst? 6. Chloramphenicol 7.5 P a) Zur Identitätsprüfung von Chloramphenicol lässt sich dieses auf zwei unterschiedliche Weisen (d.h. bei unterschiedlichen ph-werten) mit Zink umsetzen und die dabei entstehenden Reaktionsprodukte können anschließend nachgewiesen werden. Beschreiben Sie die ablaufenden Reaktionen (Reaktionen mit Zink und Nachweisreaktionen) mit Strukturen und Worten. Zu welcher Stoffklasse gehört jeweils das finale Produkt der Nachweisreaktion? 8

10 Zn/HCl Zn/NH 4 Cl NaNO 2 /HCl Cl O - HCl OH - H + + Fe 3+ - H + b) Zur Grenzprüfung auf Schwermetalle haben Sie im Praktikum u.a. die Methoden A und C des Arzneibuchs durchgeführt. Welche der beiden Methoden würden Sie für Chloramphenicol empfehlen und warum? 9

11 7. Zu Isoniazid: 5 P a) Die Identitätsprüfung C nach Ph.Eur.7 zu Isoniazid wird nach folgender Vorschrift durchgeführt: 0,1 g Substanz werden in 2 ml Wasser R gelöst, mit 10 ml einer warmen Lösung von Vanillin R (10 l 1) versetzt und stehen gelassen. Wird an der Wand des Reagenzglases mit einem Glasstab gerieben, so entsteht ein gelber Niederschlag, der nach dem Umkristallisieren aus ml Ethanol 70 R und Trocknen bei 100 bis 105 C zwischen 226 und 231 C schmilzt (2.2.14). O H OH O CH 3 Vanillin Zeichnen Sie das Reaktionsprodukt von Isoniazid mit Vanillin, dessen Schmelzpunkt bei C bestimmt wird. b) Laut der aktuellen Pharmakopoe wird der Gehalt von Isoniazid bromometrisch mit Kaliumbromat-Maßlösung bestimmt. Dennoch lässt sich der Gehalt auch in Form einer Säure- Base-Titration bestimmen. Man kann eine wasserfreie Titration in Eisessig/Acetanhydrid mit Perchlorsäure durchführen. Wozu dient der Zusatz von Acetanhydrid in diesem Fall? Wie viele Äquivalente Maßlösung werden bei der Titration verbraucht und zeichnen Sie die dabei protonierte(n) Position(en) im Isoniazid-Molekül ein. 10

12 c) Eine geeignete Nachweisreaktion für Isoniazid ist das Verreiben und Schmelzen des Arzneistoffs mit 1-Chlor-2,4-dinitrobenzol. Nach dem Erkalten wird die Schmelze in ethanolischer KOH-Lösung (0,5 mol/l) aufgenommen und es bildet sich eine rote Farbe. Um welche Namensreaktion handelt es sich? Beschreiben Sie den Reaktionsverlauf anhand von Reaktionsgleichungen. 8. Zur Ascorbinsäure: 5,5 P a) Die Identitätsprüfung D nach Ph.Eur.7 wird folgendermaßen durchgeführt: Wird 1 ml Prüflösung (1,0 g Ascorbinsäure in 20 ml Wasser) mit 0,2 ml verdünnter Salpetersäure R und 0,2 ml Silbernitrat-Lösung 2 versetzt, bildet sich ein grauer Niederschlag. Woraus besteht der graue Niederschlag? Auf welcher Eigenschaft der Ascorbinsäure beruht die Reaktion? Zeichnen Sie auch die Formeln der Ascorbinsäure vor Beginn der Reaktion und des Produktes nach Bildung des grauen Niederschlags. Wie nennt man das Produkt, das aus der Ascorbinsäure dabei entsteht? 11

13 b) Welche der folgenden Verbindungen reagieren auch bei der unter a) beschriebenen Prüfung positiv, so dass ein grauer Niederschlag entsteht? Nutzen Sie für die Beantwortung die vorgefertigte Tabelle und kreuzen Sie entsprechend an. Substanz-Nummer ja nein OH OH c) Bei den Reinheitsprüfungen für die Ascorbinsäure wird neben der Schwermetallprüfung auch noch explizit auf Kupfer und Eisen-Grenzwerte geprüft? Begründen Sie kurz diesen Sachverhalt. 9. Der Angiotensin-II-Rezeptor-Antagonist Valsartan hat folgende Strukturformel: 4 P 12

14 a) Nach Ph.Eur.7 wird zur quantitativen Bestimmung des Arzneistoffs Valsartan folgende Methode verwendet: 0,170 g Substanz, in 70 ml 2-Propanol R gelöst, werden mit 2-propanolischer Tetrabutylammoniumhydroxid-Lösung (0,1 mol l 1) titriert. Der Endpunkt wird mit Hilfe der Potentiometrie (2.2.20) bestimmt. Die Prüfung wird unter Stickstoff durchgeführt. Wie viele Äquivalente der TBAH-Lösung werden bei der Bestimmung von Valsartan verbraucht? Welcher prozentuale Anteil reinen Arzneistoffs ergibt sich bei einem Verbrauch von 7,5 ml und einer exakten Einwaage von 0,170 g Substanz? (M w Valsartan = 435,5 g/mol) b) Neben einer Reinheitsprüfung auf spezifizierte Verunreinigungen mittels einer HPLC-Prüfung und der Schwermetallprüfung nach Methode B ist in der Valsartan-Monographie eine Grenzprüfung auf Sulfatasche vorgesehen. Sulfatasche (2.4.14): höchstens 0,1 Prozent, mit 1,0 g Substanz bestimmt Was passiert bei der Prüfung mit dem Arzneistoff? Welche Art von Verunreinigungen wird hierdurch nachgewiesen? Geben Sie eine Beispielverbindung an, die am Ende der Sulfatascheprüfung vorliegt! Nennen Sie eine Monographie aus dem Praktikum, bei der eine Prüfung auf Sulfatasche wenig Sinn ergeben würde. 10. Diethylphthalat 4P 13

15 Mw: 222,2 g/mol Nachfolgend lesen Sie die Gehaltsbestimmung von Diethylphthalat nach Ph.Eur. 7.8: 0,750 g Substanz werden in einem 250-ml-Kolben aus Borosilicatglas mit 25,0 ml ethanolischer Kaliumhydroxid-Lösung (0,5 mol l 1) sowie einigen Glasperlen versetzt und im Wasserbad 1 h lang zum Rückfluss erhitzt. Nach Zusatz von 1 ml Phenolphthalein-Lösung R 1 wird die Lösung sofort mit Salzsäure (0,5 mol l 1) titriert. Eine Blindtitration wird durchgeführt. a) Skizzieren Sie die ablaufenden Reaktionen. b) Wie berechnet sich der Gehalt bei der Titration? 1ml entspricht mg C 12 H 14 O 4. Berechnen Sie auch den HCl-Verbrauch für 750 mg Reinsubstanz nach obiger Vorschrift. c) Zeichnen Sie die farbgebende Struktur von Phenolphthalein, so wie dieses bei ph 9 vorliegt. 14

16 Phenolphthalein ph < 8 15