Под новогаленовыми понимаются водноспиртовые, спиртохлороформ-ные и другие экстракционные препараты, содержащие сумму действующих веществ, специфичную для данного растительного лекарственного сырья. С этой целью полученные вытяжки максимально освобождают от всех сопровождающих веществ, которые для данного типа препаратов являются излишними и условно могут считаться балластными1. Очистка вытяжек qt балластных веществ производится как можно бережнее, без применения сильных химических реагентов или высокотермических процессов, с таким расчетом, чтобы препарат сохранил свою нативность, т. е. природное состояние действующих веществ, находящихся в растении. Выпускаются новогаленовые препараты биологически стандартизированными, т. е. с содержанием определенного количества единиц действия или действующих веществ в 1 мл или в 1 г.
Новогаленовые препараты, таким образом, существенно отличаются от обычных галеновых препаратов почти полным отсутствием сопровождающих веществ, в связи с чем по своему фармакологическому действию они приближаются к химически чистым веществам. По этой причине новогаленовые препараты могут применяться для инъекций. С галеновыми препаратами их роднит сложность комплекса действующих веществ.
Способы очистки растительных извлечений,
применяемые для выделения суммы действующих веществ
Использование специфических экстрагентов
При производстве галеновых препаратов применяются экстрагенты широкого спектра (вода, спиртоводные смеси), извлекающие, кроме основных веществ, также в большем или меньшем количестве сопровождающие вещества. В самой сущности галеновых препаратов, как уже отмечалось, заложена мысль, что эти сопровождающие вещества не являются балластными, а играют определенную роль в лечебном эффекте препарата. В связи с этим галеновые препараты проходят только первичную очистку — осветление и частичное удаление сопровождающих веществ с целью повышения устойчивости при хранении.
' Эти «балластные» вещества при комплексной переработке сырья в свою очередь могут явиться источником других суммарных препаратов.
Совершенно по-другому обстоит дело при производстве новогаленовых препаратов, когда лечебное действие рассчитано на чистые вещества и все, что их сопровождает, должно быть удалено. Очевидно, в этих случаях экстрагенты должны быть с максимально узким спектром и извлекать как можно меньше балластных веществ или, наоборот, извлекать только их с тем, чтобы потом извлечь из сырья нужные действующие вещества. В связи с этим при производстве новогаленовых препаратов нашел применение круг органических экстрагентов и растворителей, последовательность использования которых зависит от особенностей сырья и природы комплекса действующих веществ.
Почти во всякой растительной вытяжке имеются белки. Это сложнейшие органические соединения, весьма чувствительные к воздействию самых различных внешних факторов (нагрев, УФ-радиация, ультразвук и др.). Под воздействием указанных факторов белки видоизменяются, образуют осадки. Этот процесс называется денатурацией белков. Процесс денатурации необратим. Этим свойством пользуются для очистки растительных вытяжек от белков. Если вытяжку кипятить, то денатурированный белок выделится в виде осадка, который отделяют фильтрацией. Кипячение позволяет освободиться только от белков.
Высаливание заключается в том, что под действием значительных количеств насыщенного раствора сильного электролита высокомолекулярные природные соединения (белки, камеди, слизи, пектины) выпадают из вытяжек в осадок. Это происходит потому, что при добавлении в вытяжку раствора электролита образующиеся ионы электролита гидратйр уютс я, "отнимая воду у молекул биополимера. Исчезает защитный гидратныи слой молекул биополимера. Наблюдаются слипание частиц и осаждение биополимера. Высаливание довольно широко применяется для очистки белковых лекарственных препаратов, например пепсина. Термин «высаливание» получил название от процесса осаждения белков при добавлении к их растворам хлорида натрия.
Необходимо иметь в виду, что различные соли обладают разным высаливающим свойством, которое объясняется способностью анионов и катионов к гидратации. Высаливающая способность электролитов зависит в основном от анионов. Анионы по своей высаливающей силе располагаются в следующий лиотропный ряд.
Для катионов имеется такой же лиотропный ряд: Li+>Na+>K+>Pb+>Cs+.
Наибольшей высаливающей активностью обладает Li2SO4, однако обычно для этой цели используют хлорид натрия, который дешевле.
Спиртоочистка
Механизм спиртоочистки аналогичен механизму высаливания. При добавлении к вытяжкам, обремененным биополимерами, спирта образуется осадок биополимеров. Спирт является сильногидрофильным веществом; при добавлении к водному раствору биополимеров он отнимает у их молекул защитную гидратную оболочку и при этом сам
15-163
гидратируется. Спиртоочистка находит широкое применение при получении галеновых препаратов, причем эффект частичной очистки от биополимеров достигается уже в процессе экстракции сырья, если применяется в качестве экстрагента спирт концентрации не ниже 70%.
Диализ и электродиализ
Явления диализа и электродиализа находят некоторое применение при очистке растительных вытяжек. Диализ_основан на свойствах молекул биополимеров, имеющих большие размеры, не проходить через полупроницаемые мембраны, в то время как вещества с меньшими размерами молекул проходят через них довольно свободно. Для диализа используют пленки из желатина, целлофана, коллодия, нитроцеллюлозы.
Процесс диализа протекает обычно довольно медленно. Диализ ускоряется при повышении температуры, увеличении площади диализа и приложении электрического тока. В последнем случае наблюдается явление электродиализа, 'которому подвержены в основном вещества, распадающиеся на ионы.
Простейшая установка для электродиализа состоит из ванны, разделенной двумя полупроницаемыми перегородками на три отсека. В крайние отсеки опущены катод и анод, в средний отсек наливается диа-лизуемая вытяжка. Катионы под действием электрического тока двигаются через полупроницаемые перегородки-к аноду, анионы — к катоду. В среднем отсеке остаются вещества, которые не проходят через полупроницаемые перегородки. В процессе работы периодически или непрерывно производится отвод вытяжки растворов продиализованных веществ.
Сорбция
Методы очистки природных веществ сорбцией сейчас развиты очень широко. Сорбцией вообще называется процесс поглощения газов, паров, растворенных веществ твердыми и жидкими поглотителями. Различают несколько видов сорбции.
Адсорбция — поглощение вещества на поверхности сорбента. Поверхность сорбента обычно очень велика, так как на ней имеется огромное количество пор. Так, поверхность 1 г активированного угля имеет площадь, равную 600—1000 м2. Процесс адсорбции имеет селективность и позволяет адсорбировать определенные вещества из раствора.
Абсорбция — поглощение вещества всем объемом твердой или жидкой фазы. Абсорбцию используют, например, при получении эфирных масел. При получении эфирных масел анфлеражем цветы помещают в закрытый сосуд над жиром, который всей своей массой абсорбирует эфирное масло.
Хемосорбция— поглощение веществ с образованием химических к соединений. К хемосорбции относится ионный обмен.
В производстве новогаленовых препаратов чаще используется адсорбция, чем абсорбция. Процесс адсорбции протекает следующим образом. Вытяжку пропускают через колонку с адсорбентом. Высокомолекулярные примеси довольно прочно оседают обычно в верхней части колонки на адсорбенте. Так как они сильно загрязняют адсорбент, от них стараются освободиться еще до адсорбции с помощью спиртовой или других видов очистки. Затем на адсорбенте адсорбируются либо действующие вещества, либо примеси; все остальное проходит через колонку с током растворителя. Затем, в случае необходи-
мости, действующие вещества элюируют, т. е. вымывают другим подходящим растворителем, и получают раствор очищенных веществ.
Адсорбент имеет ограниченную поглотительную способность, поэтому процесс адсорбции ведут до полного насыщения адсорбента.
Процессы адсорбции сопровождаются выделением тепла (чаще всего), поэтому снижение температуры благоприятно для сорбции, повышение— для обратного процесса, т. е. десорбции. Резкую границу между отдельными видами сорбции провести нельзя, поэтому при адсорбции наблюдаются элементы всех видов сорбции.
Адсорбция происходит вследствие взаимодействия сил межмолекулярного притяжения в неполярных адсорбентах- и силами электрического взаимодействия в полярных адсорбентах. Например, адсорбция на активированном угле объясняется межмолекулярными силами, на силикагеле больше сказывается электрическое притяжение. Обычно вещество на адсорбенте адсорбируется в виде тонкого мономолекулярного слоя, и естественно, его количество зависит от поверхности адсорбента.
Движущей силой процесса адсорбции является разность между равновесной концентрацией адсорбируемого вещества и его рабочей концентрацией. Чем больше разность концентраций, тем активнее идет процес адсорбции.
Количество адсорбируемого вещества g находят из уравнения массо-передачи:
g = рДСтЛ
где р — коэффициент массопередачи при адсорбции; АС — движущая сила (разность концентрации); F — поверхность; х — время.
Адсорбенты. К адсорбентам относятся высокодисперсные тела с большой наружной (непористые) или внутренней (пористые) поверхностью, на которой проходит адсорбция веществ из газов или растворов. Адсорбенты делят на две группы: а) непористые, например сажа, тонкоизмельченные порошки типа глин; б) пористые — силикагель, активированный уголь, некоторые глины, инфузорные земли. ■ Из адсорбентов широкое распространение получил активированный уголь. Получают его преимущественно из угля твердых древесных пород путем активации при 800—10 000°С. При этом смолы и продукты неполного сгорания, заполнившие поры исходного угля, частично сгорают или частично улетучиваются, в результате чего образуется много пор. Удельная поверхность активированного угля может достигать 1000 м2/г при диаметре микропор от 3 нм.
Уголь является гидрофобным адсорбентом и почти не адсорбирует воду. Поэтому он может использоваться для очистки вытяжек, легко адсорбирует на себе малогидрофильные вещества типа пигментов и др.
Кроме активированного угля, при проведении адсорбции применяют силикагель, который получают из растворимого стекла:
Na2Si03+2HCl > 2NaCl + SiO2 + H2°-
Осадок двуокиси кремния высушивают, измельчают и прокаливают. При прокаливании образуется большое количество пор. Так, как силикагель гидрофилен, он малопригоден для сорбции из водных растворов вследствие адсорбции молекул воды и поэтому применяется для адсорбции из гидрофобных растворителей — хлороформа, эфира, которые силикагель не адсорбирует.
Широко применяется также окись алюминия, которую получают из солей алюминия при воздействии щелочей.
В ряде случаев используют различные глинистые минералы (например, бентониты).
15*
Аппараты для адсорбции. Различают адсорберы: а) периодического и б) непрерывного действия.
Рис. 106. Адсорбер периодического действия. Объяснение в тексте. |
Простейшим адсорбером периодического действия является колонка с адсорбентом (рис. 106). Этот адсорбер представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд / высотой 6—10 м и диаметром 0,6—1,2 м. Адсорбент загружают в аппарат через горловину 2 с крышкой. Для выгрузки имеется люк 5. Уголь высыпают на решетку 4, на которой помещены металлическое сито и холст. Раствор, поступающий на фильтрацию, подается через трубку 3, к которой присоединены патрубки с вентилями. По этим патрубкам подаются растворы различной цветности. По мере того как поверхность угля насыпается красителями, направляют растворы с более высокой цветностью. Это позволяет более полно использовать адсорбционную способность угля. Обесцвеченный раствор по трубке направляется в контрольный тканевый фильтр 6, в котором удерживаются увлеченные кусочки угля. Производительность такого адсорбера составляет 2—4 л/мин на 1 т угля, загруженного в колонку.
Простейшим адсорбентом непрерывного действия является батарея из нескольких колонок. Раствор проходит через первый адсорбер, очищаясь от примесей или, наоборот, отдавая адсорбенту действующие вещества. Как только через колонку начинает проходить окрашенная вытяжка или вытяжка с действующими веществами, подключают другую колонку. Очищенную вытяжку отставляют, а в первой колонке либо меняют адсорбент, либо производят промывку и десорбцию.
В последнее время для адсорбции начали применять аппараты, работающие на принципе псевдосжижения. Адсорбция в таком аппарате производится в состоянии «кипения» под действием подающегося снизу раствора.
Ионный обмен. В основе ионного обмена лежит реакция обмена ионами между неподвижным твердым ионообменным сорбентом и растворенным в растворителе веществом. Известны два типа ионообменных сорбентов: анионообменники — аниониты, обменивающие анионы, и катионообменники — катиониты, обменивающие катионы.
Пропустив через ионит растительную вытяжку, можно адсорбировать на ионите действующие вещества, а балластные вещества при этом будут проходить свободно через иониты. Затем с ионита снимаются действующие вещества при воздействии растворов кислот и щелочей. Ионным обменом можно очищать органические и неорганические кислоты и основания. На ионном обмене мы уже останавливались при деминерализации воды.
Жидкостная экстракция
Жидкостная экстракция широко используется при очистке новогаленовых препаратов и при получении чистых природных веществ. В основе жидкостной экстракции лежит переход вещества из одной жидкости (раствора) в другую, не смешивающуюся с первой. При жид-
костной экстракции имеются всегда две фазы. Переход из одной фазы в другую подчиняется законам массопередачи, растворимости и межфазного равновесия. В начале процесса жидкостной экстракции имеется жидкость с большим содержанием экстрагируемого вещества. При перемешивании с другой несмешивающейся или малосмешиваю-щейся жидкостью происходит переход вещества в другую фазу. Эффективность перехода определяется коэффициентом распределения
К=-7г-, который показывает отношение содержаний вещества в обеих
фазах при равновесии системы. Коэффициент распределения зависит прежде всего от растворимости вещества в каждой фазе. Если вещество очень хорошо растворимо в фазе В, а в фазе А — хуже, то большее количество вещества перейдет в фазу В.
Если С2>Сь то /С<1; если С2<Сь то К>1; если Ci = C2, то /С=1.
В процессе жидкостной экстракции возникает всегда тройная система: фаза А, фаза В и экстрагируемое вещество. Расчет тройных систем сложен. Он обычно проводится с помощью треугольных (триангуляр-ных) диаграмм (рис. 107). В этой диаграмме компоненты тройной системы А, В и С представлены точками, лежащими в вершинах равностороннего треугольника, причем длина каждой стороны принята за 100%. Состав тройной смеси определяется точкой М, лежащей внутри треугольника. Точки, лежащие на сторонах треугольника, выражают составы бинарных смесей. Состав тройной смеси определяется длиной отрезков, проведенных параллельно сторонам треугольника до пересечения с ними. Так, точка М характеризует тройную смесь, состоящую из 35% компонента Л, 25% компонента В и 40% компонента С.
С помощью треугольной диаграммы можно определить составы трехкомпонентной смеси жидкостей при изменении содержания в ней того или иного компонента. Так, если в смеси, соответствующей точке М, будет увеличиваться содержание компонента В, то по мере его добавления составы образующихся растворов будут изображаться на диаграмме точками, лежащими на прямой MB и тем более близкими к вершине В треугольника, чем богаче становится смесь компонентом В. Если же извлекать из смеси компонент В, то ее составам будут соответствовать точки, лежащие на прямой, MD и тем ближе к стороне АС треугольника, чем меньше становится компонента В в смеси. В смесях всех составов, отвечающих точкам, которые лежат на прямой
81007.
Рис. 107. Треугольная диаграмма для расчета тройных систем. Объяснение в тексте.
я 90 100%
70 Б0 SB 90 }ff 20 10 7.R
С 1007.
BD, при изменении содержания компонента В отношение количества остальных двух компонентов А и С будет оставаться неизменным.
Пусть вершина А треугольника соответствует исходному растворителю, вершина В — распределяемому веществу, вершина С — экстра-генту. Обозначим точкой 5 на стороне АВ треугольника состав исходной (двухкомпонентной) смеси. В процессе экстракции исходная смесь сначала смешивается с экстрагентом. Процесс смещения изображается CS, причем положение точки М, отвечающей составу смеси, зависит от соотношения количеств смешиваемых компонентов А, В, С и находится из пропорции:
gA + gB СМ
gc MS •
В этом выражении gA, gn, gc — количества компонентов А, В, С в смеси, а СМ и MS — длины отрезков прямой CS.
Полученная смесь расслаивается на две фазы: на экстракт Е — раствор, обогащенный распределяемым компонентом В, и на рафинат R — раствор, обедненный компонентом В, причем составы экстракта и рафината находятся в равновесии друг с другом. Линия, соединяющая точки равновесия составов экстракта и рафината, называется хордой равновесия, или конодой.
Наклон хорд равновесия определяется величиной коэффициента распределения Kv< причем для процесса, показанного на рис. 108, /С>1. При /СР<1 хорды равновесия наклонены в обратном направлении, при /Ср=1 хорды будут параллельны стороне АС треугольника.
Если содержание компонента В в смеси будет изменяться, равновесные составы рафината и экстракта будут лежать в концах других хорд равновесия. Так, при добавлении компонента В к смеси, изображенной точкой М, составы рафината и экстракта будут перемещаться на конце хорд RiEu R2E2 и т. д. При добавлении некоторой новой порции компонента В поверхность раздела между фазами исчезает и система становится однофазной (гомогенной). При этом хорда равновесия превращается в точку К, которая называется критической.
Положение хорд равновесия определяют опытным путем. Концы хорд равновесия соединяют так называемой бинодальной кривой. Область, ограниченная этой кривой, соответствует двухфазным (расслаивающимся) системам и является рабочей частью треугольной диаграммы. Область диаграммы, лежащая вне этой кривой, соответствует гомогенной системе и поэтому для расчета процессов экстракции неприменима.
Жидкостная экстракция может идти ступенчато и непрерывно. Ступенчатую экстракцию можно разделить на одноступенчатую — экстракция проводится в одном аппарате, многоступенчатую — экстракция проводится в нескольких аппаратах. Многоступенчатая экстракция может быть прямоточной и противоточной.
Аппаратура для жидкостной экстракции может работать на принципе и использовании гравитации и механического перемешивания. В гравитационных аппаратах используется разность плотностей растворителей разных фаз. На принципе гравитации работают различные насадочные колонки, которые могут быть с ситчатыми тарелками — перфораторами, полочного типа, распылительные и других конструкций. Из аппаратов с механическими перемешивателями нашли применение колонки с мешалкой и центробежные экстракторы, использующие центробежную силу для смешения и разделения фаз.
Распылительные экстракторы. Распылительный экстрактор представляет собой полую колонку, заполненную одной из жидкостей — сплошной фазой. На рис. 108 показан экстрактор, в котором сплошной фа-
зой является тяжелая жидкость. Для создания большей поверхности контакта фаз другая жидкость распыляется при помощи распределительного устройства в сплошной фазе. На определенном уровне капли дисперсной фазы сливаются и образуют слой, отделенный от сплошной фазы поверхностью раздела. Сверху и снизу экстракционная колонка расширена, что способствует лучшему отстаиванию фаз.
Экстракторы с тарелками-перегородками. В таких колонках (рис. 109) для уменьшения обратного перемешивания и для турбулизации потоков фаз установлены перегородки в виде чередующихся друг с другом плоских дисков (или тарелок) и колец. Расстояние между перегородками 75—150 мм и более. Контакт между фазами осуществляется при обтекании перегородок дисперсной фазой в виде тонкой пленки (при коалесценции капель) и при движении капель дисперсной фазы в пространстве между перегородками.
Пульсационные экстракторы. Пульсационный экстрактор (рис. ПО) представляет собой колонну с ситчатыми тарелками для перетока сплошной фазы. В колонке при помощи специального механизма (пульсатора) жидкости сообщаются пульсации — колебания небольшой амплитуды (10—25 мм) и определенной частоты. В качестве пульсатора чаще всего используют бесклапанный поршневой насос, присоединяемый к днищу колонны или к линии подачи легкой жидкости. При сообщении _2УЧПКпгти путт*.гяпий происходит многократное тонкое ди с- ич фяч, 1тТО о^уповлидярт инт енсивную м ассопе-
Центробежные экстракторы.Наиболее распространен центробежный экстрактор, показанный на рис. 111.Корпус аппарата представляет |
редачу. Ц
T
А
А Рис. 109. Экстрактор с тарелками-перегородками.
1 — легкая жидкость; 2 — тяжелая жидкость; а — колонка с дисковидными перегородками; б — колонка с тарелковидными перегородками.
I Рис. 108. Распылительный экстрактор.
/ — тяжелая жидкость; 2 — поверхность раздела фаз; 3 — легкая жидкость; 4 — распределительное устройство.
Рис. ПО. Пульсационный экстрактор.
1 _ тяжелая жидкость; 2 — легкая жидкость; а — пульсатор присоединен к днищу колонки; б — пульсатор присоединен к трубопроводу для подачи легкой жидкости.
V/////////7/
Рис. 111. Центробежный экстрактор.
/— барабан; 2 — вал; 3 — тяжелая жидкость; 4 — легкая жидкость.
собой цилиндрический барабан /, быстро вращающийся на горизонтальном валу 2 (1500—5000 об/мин). Внутри барабан разделен спиральной перфорированной перегородкой 3 на каналы 4 прямоугольного сечения. Контактируемые жидкие фазы подают с помощью насосов через вал по обособленным каналам, тяжелая жидкость подводится
к периферии барабана. В барабане жидкости движутся противотоком, они многократно смешиваются, главным образом при истечении через отверстия в перегородке, и разделяются под действием центробежных сил. Рафинат и экстракт удаляются также через обособленные каналы вала. Аппараты этого типа отличаются высокой интенсивностью разделения.
Номенклатура и технология производства
Многие новогаленовые препараты в настоящее время являются офи-цинальными и включены в ГФХ. Наряду с ними наша промышленность изготовляет ряд новых препаратов, которые нормируются ВФС. Значительное количество новогаленовых препаратов вырабатывается из лекарственных растений, содержащих гликозиды и прежде всего гликозиды сердечной группы (горицвет, ландыш, наперстянка). Новогаленовых препаратов, содержащих действующие вещества другой природы (алкалоиды, флавоноиды, кумарины и др.), имеется пока немного, хотя в последнее время заметно увеличился объем исследований и в этом направлении.
Препараты сердечных гликозидов
ПРЕПАРАТЫ ГОРИЦВЕТА. Адонизид* (Adonisidum). Препарат предложен Ф. Д. Зильберг (ВНИХФИ). Извлечения проводят в аппарате _типа Сокслета. Экстрагентом является смесь, состоящая из 95 объем-~ных частей хлороформа и 5 объемных частей спирта. После истощения сырья в экстракторе полученное извлечение упаривают в котле с паровой рубашкой до небольшого объема, добавляют воду в количестве, равном массе травы, и продолжают отгонку остатков хлороформа и спирта, в заключение удаляя их под вакуумом. Водный раствор гликозидов переводят в седиментатор, дают отстояться взвешенным примесям, после чего декантируют и фильтруют через нутч-фильтр или бумагу со слоем окиси алюминия толщиной 1 — 1,5 см. Очищенная таким образом вытяжка пригодна не только для внутреннего применения (как раньше адонилен), ко и для инъекций. После стандартизации и доведения активности препарата до 23—27 ЛЕД (или 2,7—3,5 КЕД) в 1 мл его эмулируют по.1. мл с добавлением в качестве консерванта 0,5% хлорэтона или фасуют в склянки из темного стекла по 15 мл, добавляя в этом случае 20% спирта и 0,5% хлорэтона.
Адонизид содержит сердечные гликозиды, в числе которых основным является адонитоксин, гидролизующийся на_. адонитоксигенин и L-рамнозу. Известно также присутствие цимарина и К-строфантинаГ Список Б. Сердечное (кардиотоническое) средство.
Для производства кардиовалена используется концентрат адонизида с содержанием 85 ЛЕД. Список А.
Адонизид — препарат с относительно значительным количеством сопутствующих веществ, наличие которых обусловливает необходимость изготовления и применения его только в виде раствора. В 1965 г. Н. А. Бугрим и Д. Г. Колесников (ХНИХФИ) предложили «сухой адонизид», представляющий собой желтоватый порошок, негигроскопич-~ный, стойкий при хранении в обычных условиях. Биологическая активность препарата 18 000—20 000 ЛЕД в 1 г.
Получение этого препарата основано на существующей технологии
производства адонизида с добавлением нескольких стадий очистки.
Сухой адонизид может употребляться в лекарственных формах вместо
жидкого адонизида и сухого концентрата горицвета с соответствую
щим пересчетом, а также в виде таблеток по 0,1 г с содержанием пре
парата 0,00075 г и в виде ампулированного раствора по 1 мл. /
Рис. 112. Схема перфорационной установки.
/ — трубопровод; S — насос; 3 — бак; 4—i крышка; 5 —решетка-аппарат; 6 — перфорационная воронка; 7 —вакуум-аппарат; 8 — сборник.