Экстракционно-спектрофотометрическое определение теофиллина в водных средах

Кривошеева О.А.,¹ Солохин С.А.²

¹ Воронежский государственный университет инженерных технологий,

Воронеж, Россия.

Аспирант 2г.

[email protected]

² Воронежский государственный университет инженерных технологий, Воронеж, Россия. Студент III курса.

Научный руководитель: Коренман Я.И.

Алкалоид теофиллин (1,3–диметилксантин), содержится в чае вместе с кофеином, применяется для лечения бронхиальной астмы. Известно, что теофиллин в больших дозах вызывает нервные расстройства и отравления. Для установления безопасности фармацевтических препаратов, содержащих теофиллин, необходима экспрессная и легковыполнимая методика, основанная, например, на жидкостной экстракции.

Известен коэффициент распределения теофиллина в системе хлороформ – вода (0,40), степень извлечения теофиллина при этом не превышает 3%. Такая система неприменима для решения практических задач, в частности, связанных с извлечением и концентрированием теофиллина.

Для повышения количественных характеристик экстракции (коэффициенты распределения D, степень извлечения R, %) применены гидрофильные растворители - алифатические спирты (н.пропиловый, н.бутиловый, н.пентиловый, н.гексиловый, н.гептиловый, н.нониловый) и изомерного (изопропиловый, изобутиловый, трет.бутиловый) строения.

Обязательное условие экстракции такими растворителями – насыщение водного раствора электролитом, понижающим растворимость распределяемых веществ в воде и обеспечивающим расслаивание системы. Высаливающие действие электролитов по отношению к органическим соединениям объясняется уменьшением содержания несвязанной воды в водном растворе. Высаливатель влияет на диэлектрическую проницаемость среды, ионную силу раствора, способствует обмену молекул воды из ближайшего окружения ионов экстрагируемого вещества на молекулы органического растворителя. В присутствии высаливателя образуется самостоятельная органическая фаза, повышаются количественные характеристики экстракции – коэффициентов распределения (D) и степени извлечения (R, %). Эффективность действия высаливателя зависит как от природы электролита, так и от свойств распределяемого вещества

Оптимальные параметры экстракции достигаются в системах с сульфатом аммония. Эта соль оказывает наибольшее высаливающее действие на экстракцию теофиллина по сравнению с другими изученными солями (хлорид натрия, сульфат натрия) вследствие более высокой растворимости в воде. Растворимость высаливателей увеличивается в ряду (г/100см³ воды, 20⁰С):

Na₂SO₄ – NaCl – (NH₄)₂SO₄

34,3 – 36,0 – 75,6

С повышением растворимости соли возрастает конкурирующее влияние соответствующих ионов. Это приводит к уменьшению гидратации, следовательно, растворимости экстрагируемого вещества в воде и усилению высаливающего действия.

Равновесную водную фазу после экстракции анализировали методом УФ-спектрофотометрии (SHIMADZU UV MINI-1240, кварцевая кювета, l = 1 см, λ_max = 272 нм).

Коэффициенты распределения и степень извлечения теофиллина вычисляли по известным уравнениям:

где с ₀ и с _в – концентрации теофиллина в органической и водной фазах, мкг/см³; f – соотношение объемов равновесных водной и органической фаз.

Установлено, что в гомологическом ряду спиртов с возрастанием числа С−атомов их экстрагирующая способность закономерно снижается, что связано с уменьшением относительной доли полярных ОН−групп. Имеется прямая зависимость коэффициентов распределения теофиллина (lgD) от числа С-атомов в составе спиртов-гомологов. Зависимость описывается уравнением y = − 0,2869x + 2,3087, которое позволяет прогнозировать коэффициент распределения теофиллина, например, в системе с этиловым спиртом (D = 35,2).

Разработанный нами способ извлечения и определения теофиллина характеризуется экспрессностью и воспроизводимостью получаемых данных. Относительно невысокие коэффициенты распределения повышаются при повторной экстракции в идентичных условиях, степень извлечения достигает 92 %.

Работа выполнена в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (г/к № П2264 от 13.11.2009).