Физико-химические свойства: Кофеин неустойчивый в щелочной среде. Под влиянием щелочей, он превращается в физиологически неактивный кофеидин:
Основание кофеина растворяется в хлороформе (1:7), воде (1:60), этиловом спирте (1:130), слабо растворяется в диэтиловом эфире.
Кофеин экстрагируется органическими растворителями из кислых и щелочных растворов. Тем не менее максимальные количества кофеина экстрагируются хлороформом при рН = 4,0...5,5 (А. И. Шкадова).
Кофеин (1,3,7-триметилксантин) принадлежит к алкалоидам, которые содержатся в зернах кофе, листках чая и некоторых других растениях. В этих растениях кроме кофеина содержатся в определенных количествах и другие алкалоиды (теобромин, теофиллин). Теперь кофеин добывают не только из растительного сырья, а и путем синтеза.
Применение. В медицине применяют основание кофеина и его растворимые (двойные) соли (натрий кофеин-бензоат, натрий кофеин-салицилат). Кофеин входит в состав многих лекарственных форм (аскофен, пирамеин, цитрамон, копацил, комбигрипп, кофан, кофалгин, колдрекс, колдфлю экстра, профан и т.п.).
Действие на организм. Кофеин проявляет возбуждающее действие на центральную нервную систему, ослабляет действие снотворных и наркотических средств, повышает возбуждаемость спинного мозга, возбуждает дыхательный центр. Под влиянием кофеина усиливается сердечная деятельность. Ослабляет действие снотворных и наркотических веществ. Повышает диурез за счет уменьшения реабсорбции электролитов.
Метаболизм. Кофеин быстро всасывается из желудка. За токсичностью кофеин слабее от теофиллина, но сильнее от теобромина. Кофеин быстро разлагается в организме (приблизительно 15 % принятой дозы разлагается за 1 час путем N-деметилирования и окисления). В результате разложения кофеина образуется ряд метаболитов (1-метилксантин, 7-метилксантин, 1,7-диметилксантин, 1-метилмочевая кислота, 1,3-метилмочевая кислота).
Выделение из организма. Метаболиты выделяются с мочой. Только незначительное количество кофеина, который попал в организм, выделяется с мочой в несмененном виде.
ТЕОБРОМИН
Физико-химические свойства: Основание теобромина плохо растворяется в воде (1:2000), этиловом спирте (1:2500), хлороформе (1:6000), еще труднее - в диэтиловом эфире. Растворимость теобромина в воде увеличивается при нагревании.
Теобромин экстрагируется органическими растворителями из кислых водных растворов.
Незначительные количества теобромина экстрагируются из щелочных растворов.
Теобромин (3,7-диметилксантин) принадлежит к алкалоидам, содержащихся в плодах какао и листках чая. Его добывают и синтетическим путем. При окислении теобромина он разлагается с образованием метилмочевины и метилалоксана.
Применение. В медицинской практике теобромин применяют главным образом при спазмах сосудов мозга, хронической коронарной недостаточности.
Теобромин применяется в виде натриевой соли вместе с натрий салицилатом и другими фармацевтическими препаратами. Он входит в состав таблеток «теофедрин-нео», есть также составной частью ряда других сложных лекарственных форм.
Действие на организм. По химическому строению и действию на организм теобромин похож на кофеин и теофиллин. Теобромин стимулирует сердечную деятельность, расширяет сосуды сердца и мускулатуру бронхов, усиливает диурез. Он слабее возбуждает центральную нервную систему, чем кофеин.
Метаболизм. Теобромин хорошо всасывается из желудка. В организме он метаболизирует путем N-деметилирования и окисления. В результате этих преобразований как метаболиты теобромина образуются 3-метилксантин, 7-метилксантин и 7-метилмочевая кислота.
Выделение из организма. Метаболиты выделяются с мочой.
ТЕОФИЛЛИН
Физико-химические свойства: Основание теофиллина растворяется в этиловом спирте (1:80), хлороформе (1:86), мало растворяется в воде (1:120) и диэтиловом эфире.
Теофиллин экстрагируется органическими растворителями из кислых водных растворов. Максимальные количества теофиллина экстрагируются при рН = 4...7 (А. И. Шкадова).
Теофиллин (ланофилин, оптифилин, теоцин и т.п.), или 1,3-диметил-ксантинмоногидрат, - алкалоид пуринового ряда, содержащийся в листках чая. В наше время теофиллин добывают путем синтеза. Теофиллин - изомер теобромина. При окислении он разлагается на мочевину и диметилалоксан.
Применение. Теофиллин применяют в медицине в виде порошка, он входит в состав свечек, таблеток („эуфилин”, „теофедрин”, „спофиллин”, „теофиллин”, „теотард” и др.), содержащие смесь нескольких препаратов. Его применяют для регуляции сердечно-сосудистой системы, как диуретик, противоастматическое средство, а также используют для лечения ишемической болезни сердца.
Действие на организм. Теофиллин имеет выраженное мочегонное действие. Он стимулирует сократительное действие миокарда, расширяет просвет бронхов, возбуждает центральную нервную систему.
Теофиллин более токсичный, чем кофеин и теобромин. После приема больших доз теофиллина поднимается деятельность центральной нервной и сердечно-сосудистой систем.
Метаболизм. В организме теофиллин метаболизирует. При этом образуется 1,3-диметилмочевая кислота (около 50 % дозы), 1-метилмочевая кислота (около 20 % дозы) и следы 3-метилмочевой кислоты.
Выделение из организма. Все эти метаболиты выделяются из организма с мочой.
АНТИПИРИН
Физико-химические свойства: Антипирин (феназон, азофен) – 1-фенил-2,3-диметилпіразолон-5. Это бесцветные кристаллы или белый кристаллический порошок без запаха, слабогорький на вкус.
Растворяется в воде (1:1), этиловом спирте (1:1), хлороформе (1:1), диэтиловом эфире (1:50).
Антипирин экстрагируется органическими растворителями из кислых водных растворов.
Применение. Антипирин применяется при невралгиях, ревматизме, хорее, простудных и некоторых других заболеваниях.
Действие на организм. Этот препарат имеет болеутоляющее, жаропонижающее и противовоспалительное действие. Он уменьшает проницаемость капилляров и препятствует развитию воспалительных процессов. Антипирин при местном применении проявляет кровоостанавливающее действие.
Метаболизм. Антипирин быстро всасывается в кровь из пищеварительного канала. Максимальный уровень его в плазме достигается через 1-2 ч. после поступления в организм. Антипирин относительно медленно метаболизирует в органах и тканях. Больше 50 % его метаболизирует. Близко 30-40 % введенной дозы антипирина связывается с глюкуроновой кислотой и выделяется в виде глюкуронида. Некоторое количество антипирина испытать гидроксилирует с образованием 4-гидроксиантипирина. Определенная часть дозы антипирина метаболизирует путем разрыва пиразолонового цикла.
Выделение из организма. Около 5 % дозы антипирина выделяется из организма в несвязанном виде, остальное в виде метаболитов.
АНАЛЬГИН
Физико-химические свойства: анальгин (метамизол натрий) или фенил-1-N-2-Метансульфонат натрия. Белый или белый с едва заметным желтоватым оттенком кристаллический порошок. В присутствии влаги быстро разлагается. Растворяется в воде, незначительно в спирте, нерастворимый в эфире, хлороформе, ацетоне.
Применение. В медицине применяют при болевом синдроме разнообразного ґенеза (головная боль, невралгия, радикулит), грипп, ревматизм и др. Входит в состав многих препаратов: спазган, спазмалгон, анальгин-хинин и др.
Действие на организм. Анальгин имеет анальгезирующее и жаропонижающее действие. Усиливает действие этанола. При передозировке наблюдается тошнота, рвота, одышка, сонливость, понижение артериального давления, паралич дыхательных мышц.
Метаболизм. Хорошо всасывается в ЖКТ. В стенках кишечника гидролизирует с образованием активного метаболита.
Выделение из организма. Анальгин и продукты метаболизма выводят с мочой.
АМИДОПИРИН
Физико-химические свойства: Амидопирин (пирамидон, аминофеназон, аминопирин). Это мелкие бесцветные кристаллы, едва горьковатые на вкус. Амидопирин растворяется в хлороформе (1:1), этиловом спирте (1:2), диэтиловом эфире (1:13), воде (1:20).
При действии окислителей на амидопирин
образуется ряд окрашенных промежуточных продуктов. При дальнейшем окислении этих продуктов образуется бесцветное вещество -диоксиамидопирин:
Промежуточные продукты окисления амидопирина синего или сине-фиолетового цвета. Цвет возникает при взаимодействии амидопирина с растворами ферум (III) хлорида, нитратной и нитритной кислот, аргентум нитрата, плюмбум (IV) оксидом и другими окислителями.
Амидопирин экстрагируется органическими растворителями из кислых и щелочных водных растворов.
Применение. Применяется при головных болях, невралгии, миозите, остром суставном ревматизме, артритах и т.п. Входит в состав „реопирина” и др.
Действие на организм. Амидопирин имеет жаропонижающее, болеуспокающее и противовоспалительное действие. При продолжительном применении амидопирина в отдельных случаях наблюдается угнетение кровообразования, кожные высыпания и т.д.
Метаболизм. Амидопирин метаболизирует путем деметилирования и ацетилирования. Метаболитами амидопирина являются 4-аминоантипирин, метиламиноантипирин, рубазоновая и метилрубазоновая кислоты. Эти кислоты имеют красноватый цвет. Поэтому у людей, которые принимают большие дозы амидопирина, моча может приобретать красно-бурый цвет.
МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ
Открытие производных ксантина
Для открытия отдельных производных ксантина (пуринов) используют цветные реакции, реакции осаждения, некоторые физические и физико-химические методы. Важна мурексидная реакция, которую дают все соединения, принадлежащие к производным ксантина.
Мурексид (пурпурат аммония) - аммонийная соль пурпуровой кислоты, образующаяся при окислении производных ксантина и добавлении аммиака к этим производным. Окислителями производных ксантина могут быть хлорная вода, бромная вода, пероксид водорода, калий хлорат КСlО3 и другие соединения. При действии окислителей на производные пурина образуется алоксантин или смесь алоксана и диалуровой кислоты:
1,3-димелалоксан
1,3-диметилдиалуровая кислота
При действии аммиака на алоксан и диалуровую кислоту образуется мурексид:
Методика выполнения реакции.
а) 5-6 капель хлороформного раствора исследуемого вещества вносят в фарфоровую чашку и при комнатной температуре выпаривают досуха. К сухому остатку прибавляют 0,5-1,0 мл бромной воды (насыщенного раствора брома в воде), 2-3 капли хлоридной кислоты. Потом жидкость выпаривают на водном нагревателе досуха. К сухому остатку прибавляют каплю 25 %-го раствора аммиака. Появление пурпурового или фиолетового цвета свидетельствует о наличии производных ксантина в растворе;
б) к сухому остатку, полученному после выпаривания хлороформной извлечения, прибавляют 2-3 капли концентрированной хлоридной кислоты и несколько кристалликов калий хлората КСlО3. После перемешивания смеси ее выпаривают на водном нагревателе досуха. К сухому остатку прибавляют каплю 2 н. раствора аммиака. При наличии кофеина, теобромина и теофиллина или других производных ксантина в пробе появляется пурпуровый или фиолетовый цвет.
Открытие кофеина
Для открытия кофеина используют хлороформную вытяжку из кислых водных растворов.
1. Кофеин дает положительную мурексидную реакцию.
2. Кофеин образует осадки с реактивами Драгендорфа, Зонненшейна, Шейблера и др.
3. При нагревании раствора кофеина с реактивом Несслера на протяжении 1-2 мин. образуется красно-бурый осадок. Теобромин при этих условиях дает только слабо-коричневый цвет.
4. Открытие кофеина по УФ- и ІЧ-спектрам. Раствор кофеина в этиловом спирте имеет максимум поглощения при длине волны 273 нм. В 0,1 н. растворе хлоридной кислоты кофеин имеет максимум поглощения при 272 нм. В ИК-области спектра основание кофеина (диск с калий бромидом) имеет основные пики при 1695, 1658 и 745 см-1.
5. Открытие кофеина методом хроматографии. На хроматографической пластинке (12 х 18 см), покрытой тонким слоем силикагеля, отмечают линию старта, на которую наносят каплю исследуемого раствора, а правее, на расстоянии 2 см от нее каплю раствора «свидетеля» (0,01 %-го раствора кофеина в хлороформе). Пятна на пластинке подсушивают на воздухе, потом пластинку вносят в камеру для хроматографирования, объем которой насыщено парами системы растворителей эфир - ацетон - 25 %-й раствор аммиака (40:20:1). Камеру плотно закрывают крышкой. Пластинку вынимают из камеры после того, как фронт растворителей поднимется на 10 см выше от линии старта. Пластинку подсушивают на воздухе и опрыскивают 0,1 н. раствором йода, а через несколько минут - смесью одинаковых объемов 96%-го этилового спирта и 25 %-го раствора хлоридной кислоты. При этом пятна кофеина на хроматограмах окрашиваются в фиолетовый цвет.
Открытие теобромина
1. Теобромин дает мурексидную реакцию.
2. При нагревании теобромина с реактивом Несслера возникает слабо-коричневый цвет. Кофеин при этих условиях образует красно-бурый осадок.
3. Теобромин можно проявить с помощью микрокристаллоскопической реакции с реактивом Драгендорфа.
Методика выполнения реакции. Раствор исследуемого вещества в хлороформе наносят на предметное стекло и при комнатной температуре выпаривают досуха. К сухому остатку прибавляют каплю 10 %-го раствора хлоридной кислоты и каплю реактива Драгендорфа. При наличии теобромина в исследуемом растворе через 10-15 мин. образуются темно-красные иглистые кристаллы, собранные в пучки. Граница открытия - 19 мкг теобромина в пробе.
4. Открытие теобромина за УФ- и ИК-спектрами. Щелочные растворы теобромина (рН = 9,4) имеют максимум поглощения при длине волны 273 нм. В ИК-области спектра (диск с калий бромидом) основание теобромина имеет основные пики при 1690, 1221, 1550 см-1.
5. Открытие теобромина методом хроматографии. При наличии теобромина в пробе пятна этого препарата на хроматограмме имеют фиолетовый цвет.
Открытие теофиллина
1. Теофиллин дает мурексидную реакцию.
2. Чтобы отличить теофиллин от теобромина, используют разное отношение их к диазореактиву. Теофиллин дает реакцию с диазотированной сульфаниловой кислотой. Теобромин не дает этой реакции.
3. Открытие теофиллина по УФ- и ИК-спектрам. Основание теофиллина в 0,1 н. растворе хлоридной кислоты имеет максимум поглощения при длине волны 270 нм; в ИК-области спектра основание теофиллина (диск с калий бромидом) имеет основные пики при 1660, 1700, 1445, 1560 см-1.
4. Открытие теофиллина методом хроматографии. Пятна теофиллина на хроматограмме имеют фиолетовый цвет.
Открытие антипирина
1. Реакция образования нитрозоантипирина. Во время взаимодействия антипирина с нитритной кислотой образуется нитрозоантипирин зеленого цвета:
Методика выполнения реакции. В пробирку вносят 3-5 мл хлороформного извлечения, на водном нагревателе выпаривают досуха. Сухой остаток растворяют в 3-5 каплях воды, прибавляют 2-4 капли 10 %-го раствора сульфатной кислоты и 2-3 капли насыщенного раствора натрий нитрита. При наличии антипирина возникает зеленый цвет.
2. Реакция образования азокрасителя. Если к антипирину прибавить натрий нитрит и ацетатную кислоту, то образуется нитрозоантипирин, который при взаимодействии с -нафтиламином образует пиразолоновый азокраситель красного цвета.
Избыток нитритной кислоты связывается мочевиной, сульфаминовой кислотой или натрий азидом.
Методика выполнения реакции. В пробирку вносят 2-5 капель хлороформного извлечения из кислой среды, выпаривают на водном нагревателе досуха. К сухому остатку прибавляют 1-2 капли воды. К полученному раствору прибавляют каплю ледяной ацетатной кислоты и каплю 5 %-го раствора калий нитрита. Смесь оставляют на 5 мин., периодически взбалтывая. Потом в пробирку вносят небольшое количество натрий азида. После того, как прекратят выделяться пузырька газа, прибавляют 3-4 кристаллика -нафтиламина и нагревают пробирку на водном нагревателе на протяжении 1-2 мин. В зависимости от количества антипирина возникает темно- или светло-фиолетовый цвет.
Граница открытия - 2 мкг антипирина. Эта реакция специфическая для открытия антипирина. С помощью описанной реакции можно отличить антипирин от амидопирина, который не дает этой реакции.
3. Реакция с ферум (ІІІ) хлоридом. При добавлении к антипирину раствора ферум (III) хлорида образуется феропирин, растворы которого имеют красный цвет.
Методика выполнения реакции. В фарфоровую чашку вносят несколько капель хлороформного извлечения, выпаривают досуха. К сухому остатку прибавляют каплю 5 %-го раствора ферум (III) хлорида. При наличии антипирина появляется кроваво-красный или оранжево-красный цвет.
4. Открытие антипирина по УФ- и ИК-спектрам. Антипирин в 0,1 н. растворе сульфатной кислоты имеет максимум поглощения при 230 нм и изгибы при 259 и 265 нм; в ИК-области спектра антипирин (диск с калий бромидом) имеет основные пики при 1660, 770 и 1486 см-1.
Открытие анальгина
1. Проба с лигнином.
Методика выполнения реакции. 1-10 капель исследуемого раствора последовательно наносят на одно место на кусочек газетной бумаги. При наличии в исследуемом растворе анальгина наблюдается лимонно-желтый цвет, которой усиливается при обработке пятна раствором хлоридной кислоты.
2. Реакция с парами пергидроля.
Методика выполнения реакции. Несколько капель исследуемого раствора наносят на одно место фильтровальной бумаги. Накрывают им тигель, в котором на дне содержится пергидроль. И нагревают до кипения. При наличии в исследуемом растворе анальгина наблюдается розовый или красный цвет пятна.
Открытие амидопирина
1. Реакции с реактивами группового осаждения алкалоидов. Амидопирин с реактивами группового осаждения алкалоидов (танином, пикриновой кислотой, реактивом Майєра и др.) образует осадки.
2. Реакция с ферум (III) хлоридом.
Методика выполнения реакции. На предметное стекло наносят раствор исследуемого вещества и выпаривают досуха. К сухому остатку прибавляют каплю 1 %-го раствора ферум (ІІІ) хлорида. При наличии амидопирина возникает фиолетовый цвет, который исчезает при избытке реактива.
3. Реакция с аргентум нитратом.
Методика выполнения реакции. В пробирку вносят 2-4 капли водного раствора исследуемого вещества, прибавляют 3-5 капель 1 %-го раствора аргентум нитрата и нагревают на водном нагревателе на протяжении 3-5 мин. Появление фиолетового цвета свидетельствует о наличии амидопирина в растворе. При больших количествах амидопирина может выпадать черный осадок металлического серебра.
4. Реакция с нитритной кислотой.
Методика выполнения реакции. На предметное стекло наносят несколько капель раствора исследуемого вещества и выпаривают досуха. К сухому остатку прибавляют 1 каплю воды, 1 каплю 10 %-го раствора сульфатной кислоты и несколько капель насыщенного раствора натрий нитрита. При наличии амидопирина появляется фиолетовый цвет, который исчезает от избытка реактива.
Открытие амидопирина и антипирина при их одновременном присутствии.
С этой целью применяют описанную выше реакцию с нитритной кислотой. Сначала появляется фиолетовый цвет, которой дает амидопирин. Потом под влиянием избытка реактива этот цвет исчезает, а появляется зеленый (нитрозоантипирин).
5. Реакция с сульфатной и хромотроповой кислотами. При добавлении к амидопирину концентрированной сульфатной, а потом хромотроповой кислоты появляется фиолетовый цвет. Во время этой реакции в результате взаимодействия концентрированной сульфатной кислоты с амидопирином выделяется формальдегид, который с хромотроповой кислотой дает фиолетовый цвет.
6. Открытие амидопирина по УФ- и ИК-спектрам. УФ-спектр амидопирина в 0,1 н. растворе сульфатной кислоты имеет максимум поглощения, при длине волны 256 нм, и минимум - при 228 нм, а также изгиб при 242 нм. В ИК-области спектра амидопирин (диск с калий бромидом) имеет основные пики при 1660, 1315 и 1126 см-1.
7. Открытие амидопирина методом хроматографии. Для открытия амидопирина методом хроматографии используют методику, которая применяется для открытия ноксирона (см. зан. № 5). Пластинку опрыскивают реактивом Драгендорфа, модифицированным за Мунье. Пятна амидопирина на хроматограмме бурого цвета.
ИСХОДНЫЙ УРОВЕНЬ ЗНАНИЙ И УМЕНИЙ
СТУДЕНТ ДОЛЖЕН ЗНАТЬ
-
Методы изолирования производных пурина и пиразолона из биологического материала. -
Условия проведения характерных реакций на производные пурина и пиразолона.
СТУДЕНТ ДОЛЖЕН УМЕТЬ
-
Проводить реакции открытия производных пурина и пиразолона разными методами.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ:
Основные: 1. Крамаренко В.Ф. Токсикологическая химия. - К. Высшая школа. 1995.- С.199-205, 214-217.
Дополнительные: 1. Швайкова М.Д. Токсикологическая химия. - М. Медицина. 1975. - С. 228-231, 237-239.
2. Крамаренко В.Ф. Химико-токсикологический анализ. - К. Высшая школа. 1982.- С.
ЗАНЯТИЕ № 5.
<предыдущая страница | следующая страница>