Одесский национальный медицинский университет
Кафедра фармацевтической химии
Курсовая работа
на тему:
«Лекарственные средства – V групп периодической системы Д. И. Менделеева»
Выполнила:
Студентка ІV курса 1 группы
фармацевтического факультета
Болюбаш Ирина
г. Одесса – 2011
Содержание:
1. Введение…………………………………………………………………….3
2. Лекарственные средства группы периодической системы:
- Соединения бора…………….………………………………..4
- Кислота борная………………………………………………..5
- Натрия тетраборат…………………………………………….7
- Соединения алюминия………………………………………..9
- Алюминия гидроксид………………………………………...9
- Глина белая…………………………………………………..11
- Квасцы………………………………………………………..12
3. Лекарственные средства V группы периодической системы:
- Углерод……………………………………………………….15
- Уголь активированный……………………………………...16
- Соединения угольной кислоты……………………………..18
- Натрия гидрокарбонат………………………………………18
- Лития карбонат………………………………………………20
- Соединения свинца………………………………………….22
- Оксид свинца………………………………………………...22
- Ацетат свинца………………………………………………..23
4. Заключение………………………………………………………………..26
5. Список использованной литературы…………………………………….27
Введение
Химия лекарственных средств, или фармацевтическая химия, берёт своё название от греческого слова pharmakon – лекарство. Фармацевтическая химия – наука, которая, базируется на общих законах химических наук, изучает многообразный круг вопросов, связанных с лекарственными веществами: их получение и химическую природу, состав и строение, влияние отдельных особенностей строения их молекул на характер действия на организм, изучает физические и химические свойства лекарственных веществ и методы контроля их качества, определяет условия хранения лекарств.
Фармацевтическая химия занимает ведущее место в комплексе смежных фармацевтических наук (технология лекарственных средств, токсикологическая химия, фармакогнозия, организация экономики фармации) и является необходимым фундаментом для их понимания и знания. В то же время фармацевтическая химия, являясь специализированной наукой, и не может не опираться на знания смежных химических (неорганическая, органическая, аналитическая, физическая и коллоидная химия), а также медико-биологических (фармакология, физиология, биологическая химия) дисциплин.
Знание биологических дисциплин необходимо для понимания сложных физиологических процессов, происходящих в организме, в основе которых лежат химические и физические реакции. Это позволяет более рационально применять лекарственные вещества, наблюдать за их действием в организме и на основании этого изменять в необходимом направлении структуру молекул создаваемых лекарственных веществ с целью получения желаемого фармакологического эффекта. По результатам фармакологических испытаний лекарственные вещества даётся заключение о возможности использования их в медицинской практике.
Лекарственные средства элементов группы
К третьей группе главной подгруппе периодической системы относятся следующие элементы – бор, алюминий, галлий, индий, таллий, а к побочной подгруппе – скандий, иттрий, лантан, актиний.
В качестве лекарственных средств преимущественно используются соединения бора и алюминия. Соединения галлия и индия находят применение в качестве радиоизотопных препаратов для диагностики системных злокачественных опухолей. К таким препаратам относятся: инъекционный раствор галлия цитрата, содержащего радионуклид 67Ga, и раствор индия хлорида, на основании радиоактивного изотопа 111In.
Бор – единственный неметалл в рассматриваемой группе элементов. Алюминий, галлий и индий – металлы с амфотерными свойствами. Ещё более выраженные свойства у таллия.
Массовая доля бора в организме человека составляет 10-5 %. Этот элемент накапливается, главным образом, в лёгких, щитовидной железе, селезёнке, печени, мозге, почках и сердечной мышце. Избыток этого элемента вреден для организма человека. Большой избыток бора угнетает амилазы, протеиназы, уменьшает активность адреналина.
Содержание алюминия в организме не превышает 10-5 %. Допустимое суточное потребление алюминия человеком составляет 47 мг. Алюминий влияет на ферментативные процессы, замещая ионы магния и кальция в активных центрах. Такое замещение вполне закономерно, так как ионные радиусы и энергии ионизации этих атомов близки по значениям.
Соединения таллия чрезвычайно токсичны, что объясняется двумя возможными механизмами. С одной стороны, ион таллия имеет радиус, близкий по величине к радиусу иона калия, и поэтому способен замещать его в метаболических процессах. С другой стороны – ион таллия, являясь мягкой кислотой, чрезвычайно связывается с тиоловыми группами Ti – S – R – мягкими основаниями, нарушая функционирование ряда ферментов.
Соединения бора
В природе бор встречается главным образом в виде кислородных соединений. Бор входит в состав борной кислоты, которая содержится в воде горячих источников вулканических местностей. В природе также распространены многочисленные разновидности солей борной кислоты. Из них наиболее известна бура, или тинкал Na2B4O7 • 10 H2O, бор также входит в состав природного минерала борацита 2 Mg3B8O15 • MgCl2, пандермита Ca2B6O11• 3 H2O, кернита Na2B4O7 • 4 H2O.
В большинстве соединений бор трёхвалентен, однако присутствие свободной р-орбитали у атома делает возможным образование химической связи по донорно-акцепторному типу, что приводит к увеличению валентности до четырёх. Наиболее характерны для бора кислородсодержащие соединения, главным образом оксиды. При взаимодействии В2О3 с водой образуются кристаллы борной кислоты. В свободном виде известны две разновидности борной кислоты: метаборная и ортоборная. И именно ортоборная кислота используется как лекарственное средство.
Кислота борная (Acidum boricum)
Н3ВО3
Физические свойства: белый кристаллический порошок без запаха, летуч с парами воды и спирта. При нагревании теряет часть воды и образуется метаборная кислота НВО2, а при более длительном нагревании образуется стекловидная масса, которая теряет всю воду и спекается превращаясь в борный ангидрид В2О3. Растворим в воде (1:25), а в кипящей воде (1:4); водные растворы имеют слабокислую реакцию среды.
Получение: кислоту борную получают разложением буры или борокальцита горячим раствором соляной кислоты:
Na2B4O7 • 10 H2O + 2 HCl → 4 Н3ВО3 + 2 NaCl + 5 H2O
110 C
B2O3 • 2 MgO • H2O + 2 H2SO4 → 2 Н3ВО3↓ + 2 MgSO4
Идентификация: 1) взаимодействие со спиртом в присутствии концентрированной серной кислоты – образуется борноэтиловый эфир который горит пламенем окаймлённым зелёным цветом:
OC2H5
/
Н3ВО3 + 3 C2H5OH B ─ OC2H5 + 3 H2O
OC2H5
2) Реакция с куркумином – борная кислота с природным красителем желтого цвета куркумином, нанесённым на фильтровальную бумагу, образует комплексное соединение розоциамин, окрашенное в розовый или буровато-красный цвет. При дальнейшем смачивании полученного комплекса раствором аммиака образуется чёрно-зелёное окрашивание:
OH
B ─ OH + OH ─ C ─ CH =CH OH
/ ׀׀
OH CH OCH3
│
H2C ─ CH = CH OH
OCH3
HO O ─ C ─ CH =CH OH
׀׀
B CH OCH3
│
HO O = C ─ CH = CH OH
OCH3
3) даёт слабокислую реакцию на лакмус – образуется слабо-красный цвет раствора.
4) при прокаливании кислоты борной до 1000С наблюдается появление характерной стекловидной массы оксида бора (В2О3) из-за потери воды. При растворении в воде все эти соединения снова переходят в борную кислоту:
t0 t0 t0
Н3ВО3 НВО2 Н2В4О7 В2О3
— 2 H2O — 2 H2O
Испытание на чистоту: В соответствии с ГФУ допустимые примеси в лекарственном средстве являются – соли кальция, железа, тяжёлых металлов, мышьяка, сульфатов, определение которых осуществляется с использованием соответствующих эталонов.
В борной кислоте не должно быть примесей минеральной кислоты, что устанавливается по индикатору метиловому оранжевому. Сама борная кислота не меняет окраску этого индикатора (как очень слабая кислота).
Углеродсодержащие вещества обнаруживают при постепенном нагревании препарата до слабого покраснения. При этом испытании не должно происходить потемнение пробы.
Количественное определение: алкалиметрия, прямое титрование в среде глицерина или других многоатомных спиртов, индикатор – фенолфталеин, f = 1
—
CH2 ─ OH OH CH2 ─ OH OH ─ CH2
│ / │ │ NaOH
2 CH ─ OH + B ─ OH → CH ─ O O ─ CH H+
│ │ B │
CH2 ─ OH OH CH2 ─ O O ─ CH2
—
CH2 ─ OH OH ─ CH2
│ │
→ CH ─ O O ─ CH Na+ + H2O
│ B │
CH2 ─ O O ─ CH2
При титровании водных растворов борной кислоты щёлочью без добавления многоатомных средств образуется метаборат натрия (NaBO2), которые сильно гидролизуются вследствие чего реакционная среда становится раньше, чем наступает точка эквивалентности.
Хранение: в хорошо закупоренной таре.
Применение: антисептическое и дезинфицирующее средство для полоскания рта и горла, для промывания глаз, при заболеваниях кожи как антибактериальный, противогрибковый и противопаразитарный препарат.
Натрия тетраборат (Natrii tetraboras)
Na2B4O7 • 10 H2O
Физические свойства: белый кристаллический порошок, водный растворы которого имеют солоноватый вкус и щелочную среду, а реакция глицериновых растворов кислая вследствие образования свободной глицериноборной кислоты; растворим в воде, легко растворим в глицерине, нерастворим в спирте.
Получение: воздействуют на борикальцит горячим раствором соды, образующийся в результате реакции карбонат кальция отфильтровывают и из холодного раствора выкристаллизовывают буру:
CaB4O7 + Na2CO3 → Na2B4O7 + CaCО3↓
Идентификация: 1) взаимодействие с этиловым спиртом концентрированной серной кислоты, образуется борноэтиловый эфир зелёного цвета:
OC2H5
/
Na2B4O7 + 12 C2H5OH → 4 B ─ OC2H5 + 2 NaOH
OC2H5
2) при добавлении к водному раствору субстанции фенолфталеина появляется розовое окрашивание, которое исчезает при добавлении глицерина:
Na2B4O7 + 7 H2O → Н3ВО3 + 2 NaOH
—
CH2 ─ OH CH2 ─ OH OH ─ CH2
│ │ │
Na2B4O7 + 8 CH ─ OH → 2 CH ─ O O ─ CH H+ +
│ │ B │
CH2 ─ OH CH2 ─ O O ─ CH2
—
CH2 ─ OH OH ─ CH2
│ │
+ CH ─ O O ─ CH Na+ + 7 H2O
│ B │
CH2 ─ O O ─ CH2
3) реакция на ионы натрия Na+.
Испытание на чистоту: согласно ГФУ, бура не должна содержать примесей карбонатов, а примеси мышьяка, хлоридов, сульфатов, железа не должны превышать допустимые значения.
Количественное определение: 1) ацидиметрия, прямое титрование, индикатор – метиловый оранжевый, f = 1/2
Na2B4O7 + 2 HCl + 5 H2O → 4 Н3ВО3 + 2 NaCl
2) алкалиметрия манитовых или глицериновых растворов, f=1/4
CH2 ─ OH CH2 ─ OH HO ─ CH2
│ │ │
CH ─ OH CH ─ O O ─ CH
│ │ B │
CH ─ OH CH ─ O O ─ CH
Na2B4O7 + 8 │ 2 │ │ H+ +
CH ─ OH CH ─ OH HO ─ CH
│ │ │
CH ─ OH CH ─ OH HO ─ CH
│ │ │
CH2 ─ OH CH2 ─ OH HO ─ CH2
CH2 ─ OH HO ─ CH2
│ │
CH ─ O O ─ CH
│ B │
CH ─ O O ─ CH
+ 2 │ │ Na+ + 7 H2O
CH ─ OH HO ─ CH
│ │
CH ─ OH HO ─ CH
│ │
CH2 ─ OH HO ─ CH2
CH2 ─ OH HO ─ CH2 CH2 ─ OH HO ─ CH2
│ │ │ │
CH ─ O O ─ CH CH ─ O O ─ CH
│ B │ │ B │
CH ─ O O ─ CH CH ─ O O ─ CH
│ │ H+ NaOH │ │ Na+
CH ─ OH HO ─ CH — 2 H2O CH ─ OH HO ─ CH
│ │ │ │
CH ─ OH HO ─ CH CH ─ OH HO ─ CH
│ │ │ │
CH2 ─ OH HO ─ CH2 CH2 ─ OH HO ─ CH2
Хранение: в хорошо закупоренной таре.
Применение: антисептическое и дезинфицирующее средство, используется также как инсектицид и для лечения эпилепсии.
Соединения алюминия
Соединения алюминия широко распространены в природе в виде бокситов – Al2O3· H2O, гидраргиллита – Al2O3· 3 H2O, каолинов – Al2O3, алунитов и нефелинов. Извлечение Al2O3 из алюминиевых руд производят щелочным или термическими методами. Щелочной метод основан на спекании боксита при 11000С с содой и мелом, при этом Al2O3 переводят в растворимый в воде алюминат натрия, в то время как примеси SiO2, CaO, TiO2, MgO остаются нерастворимыми:
Al2O3 + 3 Na2CO3 → 2 Al(ONa)3 + 3 CO2
Раствор алюмината после отделения нерастворимого осадка насыщают углекислотой при 700 – 900С при этом выделяется гидрат окиси аюминия, который отфильтровывают.
В медицинской практике применяют гидроксид алюминия, сульфат алюминия, алюминиевые квасцы и раствор основного ацетата алюминия.
Алюминия гидроксид (Aluminii hydroxydum)
Al(OH)3
Физические свойства: белый, рыхлый, аморфный порошок, практически нерастворим в воде, образуя при этом гель. Растворим при нагревании в разбавленных кислотах и растворах едких щелочей с образованием прозрачного или слабомутного раствора.
Получение: алюминия гидроксид получают взаимодействием раствора аммиака с горячим раствором сульфата алюминия или с алюмокалиевыми квасцами при нагревании до 600С:
Al2(SO4)3 + 6 NH4OH → 2 Al(OH)3 + 3 (NH4)2SO4
2 KAl(SO4)2 + 6 NH4OH → 2 Al(OH)3 + K2SO4 + 3 (NH4)2SO4
Идентификация: 1) при прокаливании субстанции раствором кобальта нитрата образуется кобальта алюминат («тенаровая синь»):
2 Al(OH)3 → Al2O3 + 3 H2O
2 Co(NO3)2 → 2 CoO2 + 4 NO2 ↑ + O2 ↑
Al2O3 + CoO2 → Co(AlO2)2
Суммарно: 4 Al(OH)3 + 2 Co(NO3)2 → 2 Co(AlO2)2 + 4 NO2 ↑ + O2 ↑ + 3 H2O
2) реакция на определение ионов алюминия Al3+:
К водному раствору, который содержит ионы алюминия, добавляют разбавленную хлористоводородную кислоту и реактив тиоацетамида (осадок образовываться не должен, если же осадок выпадает – наличие примесей); затем добавляют разбавленный раствор натрия гидроксида, образуется гелеобразный белый осадок, растворимый при избытке реактива:
Al3+ + 3 OH— → Al(OH)3↓
Al(OH)3 + 3 NaOH → Na3[Al(OH)6]
затем постепенно добавляют раствор аммония хлорида, в результате чего осадок снова образуется:
Na3[Al(OH)6] + 3 NH4Cl → Al(OH)3↓ + 3 NH4OH + 3 NaCl
Испытание на чистоту: чистоту препарата устанавливают по отсутствию карбонатов, тяжёлых металлов, аммиака, железа, хлоридов и мышьяка.
Количественное определение: 1) гравиметрия, в перерасчёте на Al2O3, который образуется при прокаливании гидроксида алюминия:
2 Al(OH)3 → Al2O3 + 3 H2O
Процентное содержание вещества при этом рассчитывается по следующей формуле:
ω % = m грав * F* 100 * 100%
mн (100 — % вл)
2) комплексонометрия в присутствии растворов аммония ацетата и разбавленной уксусной кислоты, обратное титрование, титрант – трилон Б, избыток титрованного раствора натрия эдетата оттитровывают раствором сульфата цинка, индикатор – дитизон, f = 1
CH3COO— CH3COO
/ /
H2C ─ N ─ CH3COOH H2C ─ N ─ CH3COO
Al3+ + │ │ Al + 2 H+
H2C ─ N ─ CH3COOH H2C ─ N ─ CH3COO
O
CH3COO— CH3C ─ O—
CH3COO— CH3COO—
/ /
H2C ─ N ─ CH3COOH H2C ─ N ─ CH3COO
Zn2+ + │ │ Zn
H2C ─ N ─ CH3COOH H2C ─ N ─ CH3COO
CH3COO— CH3COO—
HN ─ NH ─ C6H5 HN ─ N ─ C6H5
/ /
S = C + Zn2+ C = S Zn • 2 + H+
HN ─ NH ─ C6H5 HN ─ NH ─ C6H5
Хранение: В хорошо закупоренной таре.
Применение: адсорбент, антацидное, обволакивающее средство, применяется также в виде присыпок, является одной из составляющих препарата «альмагель» и «маалокс».
Глина белая (Bolus alba)
Каолин (Kaolinum)
Физические свойства: Лекарственный препарат является силикатом алюминия – Al2O3· 2SiO2 · H2O и представляет собой белый жирный на ощупь порошок с жёлтым или сероватым оттенком. Не растворим в воде и кислотах, с небольшим количеством воды легко замешивается в пластическую массу.
Получение: Для приготовления препарата пригодно для медицинских целей, белую глину нагревают с 9 — 10-кратным количеством воды при 800С. После декантации и фильтрации в фильтр-прессе препарат высушивают при 1500 — 2000С и измельчают.
Идентификация:1) смоченный раствором нитрата кобальта лекарственный препарат, при прокаливании в ушке платиновой проволоки принимает синюю окраску – Co(AlO2)2. После сплавления с безводным карбонатом натрия сплав обрабатывают соляной кислотой и фильтруют. При прибавлении к фильтрату раствора аммиака выделяется белый студенистый осадок гидрата оксида алюми