Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ ФТАЛЕКСОН SA – ПРАЗЕОДИМ КАК РЕАГЕНТА НА АМИНОКАПРОНОВУЮ КИСЛОТУ

Мажитова М.В. 1 Карибьянц М.А. 2 Кутлалиева Э.Н. 1 Великородов А.В. 1, 2 Есеева Ж.Г. 3
1 ФГБОУ ВО «Астраханский ГМУ» Минздрава России
2 ФГБОУ ВО «Астраханский государственный университет»
3 OOO «РемТехСервис»
Исследована возможность количественного спектрофотометрического определения аминокапроновой кислоты по реакции с фталексоном SA в присутствии ионов празеодима. В работе приведены результаты исследования химизма комплексообразования фталексона SA с ионами празеодима. Яркая цветная реакция происходит при рН 5. Определены форма комплексообразователя и лиганда, число отщепляемых протонов, рассчитана константа нестойкости образующегося соединения, заряд комплекса и сделан вывод о структуре координационного узла. Приведены результаты исследования применения системы фталексон SA – празеодим в качестве реагента при идентификации и количественном определении аминокапроновой кислоты. С использованием уравнения градуировочного графика проведено определение аминокапроновой кислоты в водных растворах. Ошибка определения лежит в пределах допустимой, что позволяет рекомендовать систему ФТSA-Pr в качестве реагента при количественном спектрофотометрическом определении аминокапроновой кислоты в водных растворах в слабокислых средах.
спектрофотометрия
фталексон SA
празеодим
аминокапроновая кислота
идентификация
количественное определение
1. Булатов М.И. Практическое руководство по фотоколориметрическим и спектрофотометрическим методам анализа / М.И. Булатов, И.П. Калинкин – Л.: Химия, 1986. – 382 с.
2. Карибьянц М.А. Изучение комплексообразования ионов скандия с фталексоном SA / М.А. Карибьянц, Н.А. Ашмарина, А.В. Дидковская // Естественные науки. – 2003. – № 6. – С. 134–142.
3. Карибьянц М.А. Исследование равновесий в растворах системы м-крезолфталексон S – цинк в присутствии метаклапромида / М.А. Карибьянц, М.В. Мажитова, Э.Н. Кинжиева и др. // Инновации в науке сборник статей: материал ХХХVIII международной научно-практической конференции. – Новосибирск, 2014. – № 10(35). – С. 11–17.
4. Карибьянц М.А. Исследования химизма комплексообразования фталексона SA с ионами диспрозия и влияние на равновесия в этой системе хлорида цетилпиридиния и фармацевтического препарата фуросемида / М.А. Карибьянц, М.В. Мажитова // Естественные науки. – 2009. – № 2. – С. 162–171.
5. Карибьянц М.А. Исследование химизма комплексообразования ионов цинка с м-крезолфталексоном S / М.А. Карибьянц, М.В. Мажитова, Е.И. Кондратенко, Н.А. Ломтева и др. // Фармация. – 2015. – № 4. – С. 12–15.
6. Комарь И.П. Ученые записки, т. 37. Труды научно-исследовательского института химии, Харьковского государственного университета. – 1951. – Т. 37. – С. 147–150.
7. Лидин Р.А. Константы неорганических веществ: справочник / Р.А. Лидин, В.А. Молочко, Л.Л. Андреева – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: «Дрофа», 2006. – 685 с.
8. Мажитова М.В. Спектрофотометрическое изучение системы о-крезолфталексон S – аскорбиновая кислота в присутствии ионов железа (II) и железа (III) / М. В. Мажитова М.А. Карибьянц, М.У. Сергалиева и др. // Естественные науки. – 2015. – № 3. – С. 116–124.
9. Машковский М.Д. Лекарственные средства / М.Д. Машковский.: Новая волна, 2012. – 1216 с.
10. Назаренко В.А. Установление химизма взаимодействия ионов многовалентных металлов с органическими реагентами // Органические реагенты в анализе. Труды комиссии по аналитической химии. Саратов. – 1969. – № 16 – С. 57–60.
11. Черкесов А.И. Расчет электронной структуры комплексов галлия с фталексонами / А.И. Черкесов, А.Н. Рыжков // Фталексоны. – Саратов, 1970. – С. 67–73.

Одним из методов анализа, позволяющих исследовать равновесия в растворах, а также проводить достаточно точные определения веществ в различных материалах, является спектрофотометрия. Изучение реакций комплексообразования органических реагентов с различными ионами металлов, в том числе и многовалентных, остается актуальным и по сей день, поскольку вносит определенный вклад в развитие химии координационных соединений, а также имеет практическое применение при идентификации и количественном определении лекарственных препаратов [3, 4, 5, 8]. Целью работы явилось исследование возможности количественного спектрофотометрического определения аминокапроновой кислоты по реакции с фталексоном SA в присутствии ионов празеодима.

В работе использована аминокапроновая кислотa, являющаяся ингибитором кининов (биогенных полипептидов, образуемых в организме из α-глобулинов под влиянием калликреина). Обладает антиаллергическим действием, угнетает образование антител, повышает детоксикационую функцию печени. Применяют для остановки кровотечений при хирургических вмешательствах и различных патологических состояниях, при которых повышена фибринолитическая активность крови и тканей [9].

Раствор фталексона SA (ФТSA) (10-3 М) готовили по точной навеске препарата с учетом влажности, стабилизировали несколькими кристаллами HgI2 и разбавляли до концентрации 2·10-4 непосредственно перед работой. Раствор соли (10-2 М) празеодима (III) готовили из препарата Pr(NO3)3 марки «х.ч.» и разбавляли до рабочей концентрации 2·10-4 М. Фармацевтический препарат аминокапроновой кислоты использовали в виде раствора помещенного во флакон объемом 100 мл, содержание основного вещества в растворе 50 г. Молярная концентрация аминокапроновой кислоты в исходном растворе 3,817 моль/л. Исходный раствор препарата перед работой не разбавляли. В работе использовали аммиачно-ацетатные и солянокисло-ацетатные буферные смеси. рН в готовых аналитических системах контролировали на лабораторном иономере И-130 и с помощью универсальной индикаторной бумаги. Все растворы готовили на бидистилляте. Фотометрировали на спектрофотометре ПЭ-5400В в кювете с расстоянием между светопропускающими гранями 1 см. Все опыты проводились не менее чем в трех повторах, данные для градуировочной кривой получали приготовлением растворов не менее чем в пяти повторах.

С целью идентификации комплексных соединений в системе ФТSA – Pr получены абсорбционные кривые красителя и его же в присутствии ионов Pr в широком диапазоне кислотности среды с рН от 2 до 10. При рН 4, 5 они приведены на рис. 1–2.

magit1.tif

Рис. 1. Абсорбционные кривые ФТSA и системы ФТSA-Pr при рН 4

magit2.tif

Рис. 2. Абсорбционные кривые ФТSA и системы ФТSA-Pr при рН 5

Таблица 1

Основные спектрофотометрические характеристики системы ФТSA – Pr(III)

рН

?max реагента, нм

λmax системы, нм

Δ λ,нм

2

450

460

10

3

460

470

10

4

460

480

20

5

450

550

100

6

560

560

0

7

560

560

0

9

560

560

0

Основные спектрофотометрические характеристики двойной системы представлены в табл. 1.

Анализ абсорбционных кривых показал, что комплексообразование ионов празеодима (III) с ФТSA происходит при рН 5. Простейшее соотношение компонентов реакции в составе комплекса устанавливали методом изомолярных серий (рис. 3).

magit3.tif

Рис. 3. Определение состава методом изомолярных серий

Таблица 2

Основные спектрофотометрические характеристики комплекса ионов Pr с ФТSA

рН

λR, нм

λк, нм

Δλ, нм

Pr:R

λRx-

ε·10-4

5

450

550

100

1:1

560

2,86

Так как комплекс моноядерный, молярный коэффициент светопоглощения установлен по методу Н.П. Комаря [6]. Основные спектрофотометрические характеристики комплекса ионов Pr с ФТSA приведены в табл. 2.

Согласно спектрофотометрическим характеристикам, полоса поглощения комплекса находится в длинноволновой области видимой части спектра (550 нм). Учитывая глубину окраски комплекса, а также простейшее стехиометрическое соотношение (1:1) компонентов в его составе, структуру координационного узла можно представить в виде следующих наиболее вероятных схем (рис. 4).

magit4a.wmf magit4b.wmf

а) б)

Рис. 4. Возможные структуры координационного узла: а) образование комплекса происходит по кислороду ОН-группы и третичному азоту иминодиацетатной группировки бензольного кольца; б) образование комплекса происходит по кислороду хиноидного кольца и третичному азоту иминодиацетатной группировки

Для выяснения химизма реакции и уточнении структуры координационного узла, был использован метод В.А. Назаренко [10], который позволяет определить форму комплексообразователя и лиганда, число отщепляемых протонов, рассчитать константу равновесия реакции, константы нестойкости и устойчивости образующихся соединений, заряд комплекса и сделать вывод о структуре координационного узла.

Образование комплекса наблюдается в слабокислых средах. Согласно литературным данным о состоянии празеодима [7] и реагента (рКдисс) [2] при рН 4–5 наиболее вероятно, что комплексообразователь находится в форме негидролизованного трёхзарядного катиона, а краситель – в виде трёхзарядного отрицательного аниона, то есть уже диссоциирован по трём кислотным группировкам, не входящим в π-электронную систему красителя. Тогда уравнение реакции празеодима с фталексоном SA можно записать в виде упрощенной схемы:

Н6R3- + Pr3+ - PrH6-nRх + nH+.

Откуда

mag01.wmf

где [H6R3–] – равновесная концентрация лиганда;

mag02.wmf

[Pr3+] – равновесная концентрация ионов неодима;

[Pr3+] = CNd – Ck,

[PrH6–nRx] – равновесная концентрация комплексных частиц;

CPr – общая концентрация ионов металла; Ck – равновесная концентрация комплекса.

mag03.wmf

где А – оптическая плотность, CR – общая концентрация реагента.

Обозначим через В отношение произведения равновесных концентраций неодима и реагента к равновесной концентрации комплекса:

mag04.wmf

Тогда [B] = f[H+], а –lgB должен быть линейной функцией рН. Таким образом, в случае правильности выбранной схемы комплексообразования в данном интервале рН графическая зависимость –lgB–рН должна быть линейной, а значение тангенса угла наклона этой прямой к оси абсцисс должно быть целочисленным. Данные и результаты расчета, проведенного по выше представленным формулам (табл. 3, рис. 5), подтвердили предполагаемую схему образования комплекса (зависимость –lgB-pH линейная, тангенс угла наклона к оси абсцисс имеет целочисленное значение); число отщепляемых протонов (tgφ = n) равно 2. Значение рКнест комплекса вычисляли по уравнению

ρKнест. = – lgB – n•ρH + ρK + ρK2,3 + ρK4.

Kнест. = –antlgρKнест..

Уточненное уравнение реакции взаимодействия Pr c ФТSA при рН 5

Pr3+ + H6R3- - PrH4R2- + 2H+.

n = 2; рКнест. ср = 10,09; βср = 1,73·1010.

Таблица 3

Влияние Н+ на комплексообразование ионов празеодима (III) c фталексоном SA

рH

A

[H+]·105

Ck·105

[H6R3-]·1010

[Pr3+]·105

B·1010

–lgB

pKнест

4,25

0,253

5,19

1,25

2,16

1,25

3,6

9,44

9,3

4,5

0,304

3,19

1,5

0,454

1

1

10,04

10

4,75

0,354

1,95

1,75

0,067

0,75

0,934

10,7

10,03

5,0

0,398

0,757

1,97

0,0063

0,53

0,348

11,95

10,46

5,25

0,402

0,538

1,99

0,00081

0,51

0,245

12,4

10,62

Учитывая спектрофотометрические характеристики комплекса и результаты расчета, связанные с установлением химизма его образования, можно предположить, что координационный узел в процессе взаимодействия празеодима с ФТSA образуется по кислороду хиноидного кольца реагента и третичному азоту иминодиацетатной группировки. Согласно работе А.И. Черкесова и В.Н. Рыжова [11], такая структура комплексов фталексонов с ионами многовалентных металлов обуславливают их высокую прочность, что согласуется с результатом расчета β = 1,73·1010. Схему комплексообразования в исследуемой системе можно представить в виде

magitSH1.tif

magitSH2.tif

magitSH3.tif

Схема комплексообразования

magit5.tif

Рис. 5. Влияние Н+ на комплексообразование ионов празеодима (III) c фталексоном SA

С целью исследования возможности применения красителя и изученной системы в качестве реагента на аминокапроновую кислоту получены спектры светопоглощения ФТSA и системы ФТSA – аминокапроновая кислота (Amin) в достаточно широком диапазоне кислотности среды. Анализ их показал, что аминокапроновая кислота не влияет на спектральные характеристики ФТSA. Однако происходит повышение оптической плотности раствора (ΔА = 0,1 – 0,15), что говорит об увеличении концентрации соответствующей формы реагента в растворе в присутствии фармацевтического препарата.

Абсорбционные кривые системы ФТSA-Amin и тройной системы ФТSA-Pr-Amin при рН 4 приведены на рис. 6. Анализ их показывает, что введение аминокапроновой кислоты в систему R-Pr в слабокислых средах смещает полосу поглощения в длинноволновую область видимой части спектра (Δλ = 70 нм). В наибольшей степени это выражено при рН 4. На основании этого можно рекомендовать систему ФТSA-Pr в качестве реагента при идентификации аминокапроновой кислоты. Основные спектрофотометрические характеристики тройной системы приведены в табл. 4.

magit6.tif

Рис. 6. Абсорбционные кривые системы ФТSA-Pr и тройной системы ФТSA-Pr-Amin при рН 4

Таблица 4

Основные спектрофотометрические характеристики системы ФТSA – Pr – Amin

рН

λФTSA-Pr

λ ФТSA–Pr–Amin

Δλ

3

460

460

0

4

480

550

70

5

550

550

0

6

560

560

0

Наблюдаемую цветную реакцию можно объяснить следующим образом. В присутствии аминокапроновой кислоты комплексообразование происходит уже при рН 4, причем полоса поглощения комплекса совпадает с полосой поглощения соединения образующегося в отсутствии лекарственного препарата (λ = 550 нм). По-видимому, это связано с увеличением поляризационной активности комплексообразователя в присутствии аминокапроновой кислоты, которая, будучи активным соединением, влияет на состояние водной фазы и обуславливает, таким образом, наблюдаемое явление (комплекс возникает не при рН 5, а при рН 4). Возможно также, что возникает разнолигандный комплекс празеодима (III) с ФТSA и аминокапроновой кислотой (рис. 7).

magit7a.wmf magit7b.wmf

а) б)

Рис. 7. Предполагаемая схема разнолигандного комплекса, где R – С3Н7: а) образование комплекса по кислороду гидроксильной группы, б) образование комплекса по кислороду карбонильной группы

Для исследования возможности количественного спектрофотометрического определения аминокапроновой кислоты по реакции с фталексоном SA в присутствии ионов Pr необходимо было изучить характер зависимости оптической плотности от концентрации фармацевтического препарата в тройной системе.

С этой целью при рН 4 получена серия растворов с постоянной концентрацией металла и реагента и переменной аминокапроновой кислоты, в интервале концентраций от 0,0125 г/мл до 0,1 г/мл. Корреляция точек относительно прямой зависимости A-CAmin оказалась удовлетворительной (рис. 8).

magit8.tif

Рис. 8. Зависимость оптической плотности от концентрации аминокапроновой кислоты (г/мл)

Учитывая достаточную корреляцию точек относительно прямой в интервале концентрации аминокапроновой кислоты от 0,025 г/мл до 0,1 г/мл можно применить эту кривую в качестве градуировочного графика при количественном определении аминокапроновой кислоты в водных растворах. Уравнение градуировочного графика рассчитывали по методу наименьших квадратов [1], с учетом дисперсии параметров a и b оно имеет вид

Yi = (0,423 ± 1,323•10–8) + (1,27 ± 2,92•10–6)•xi.

С применением уравнения калибровочного графика было проведено определение аминокапроновой кислоты в водных растворах (табл. 5).

Таблица 5

Определение аминокапроновой кислоты в водных растворах по реакции с ФТSA в присутствии ионов празеодима при рН 4

Введено Аmin, мл

САmin, г/мл

Найдено, г/мл

Абсолютная погрешность

Относительная погрешность, %

0,5

0,025

0,0255

– 0,0005

– 2,0

0,5

0,025

0,0247

0,0003

1,2

0,5

0,025

0,0245

0,0005

2,0

0,75

0,0375

0,0374

0,0004

1,1

0,75

0,0375

0,037

– 0,0005

– 1,4

0,75

0,0375

0,0376

0,0006

1,6

1,0

0,05

0,0494

– 0,0006

– 1,2

1,0

0,05

0,0495

– 0,0005

– 1,0

1,0

0,05

0,0507

0,0007

1,4

1,25

0,0625

0,0633

0,0008

1,3

1,25

0,0625

0,0635

0,001

1,6

1,25

0,0625

0,0618

– 0,0007

– 1,1

1,5

0,075

0,074

– 0,001

– 1,4

1,5

0,075

0,0738

– 0,0012

– 1,6

1,5

0,075

0,0735

– 0,0015

– 2,0

1,75

0,0875

0,0883

0,0008

1,0

1,75

0,0875

0,0886

0,0011

1,2

1,75

0,0875

0,089

0,0015

1,7

2,0

0,1

0,0991

– 0,0009

– 1,0

2,0

0,1

0,1016

0,0016

1,6

2,0

0,1

0,102

0,002

2,0

Заключение

Как показывает таблица, ошибка определения лежит в пределах допустимой, что позволяет рекомендовать систему ФТSA-Pr в качестве реагента при количественном спектрофотометрическом определении фармацевтического препарата аминокапроновой кислоты в водных растворах в слабокислых средах (рН 4).


Библиографическая ссылка

Мажитова М.В., Карибьянц М.А., Кутлалиева Э.Н., Великородов А.В., Есеева Ж.Г. ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ ФТАЛЕКСОН SA – ПРАЗЕОДИМ КАК РЕАГЕНТА НА АМИНОКАПРОНОВУЮ КИСЛОТУ // Успехи современного естествознания. – 2017. – № 2. – С. 7-14;
URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=36354 (дата обращения: 07.08.2022).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074