Определение мемантина и римантадина в смывных водах с промышленного оборудования с 1-фтор-2,4-динитробензолом
Определение мемантина и римантадина в смывных водах с промышленного оборудования с 1-фтор-2,4-динитробензолом
Аннотация
Представлен обзор реагентов для спектрофотометрического определения активных фармацевтических субстанций амантадина, мемантина и римантадина. Предложен метод спектрофотометрического определения мемантина и римантадина в смывных водах с промышленного оборудования с 1-фтор-2,4-динитробензолом. Метод основан на способности реагента Сенгера образовывать устойчивое соединение с аминогруппами, которое может быть экстрагировано из водной фазы в органический растворитель и определено спектрофотометрически при длине волны 336 нм. Линейность соблюдается в интервале концентраций мемантина или римантадина 40–500 мг/л, молярные коэффициенты погашения составляют 18,1 ± 0,4 м2/моль для мемантина и 26,4 ± 0,3 м2/моль для римантадина. Основные вспомогательные компоненты фармацевтических препаратов, содержащих данные субстанции, не мешают определению. Относительная погрешность и относительное стандартное отклонение метода при анализе растворов из субстанции или таблеток не превышают 5%, а при анализе модельных смывов с промышленного оборудования — не превышают 15%. Метод использует простые реагенты и может быть использован для анализа микрограммовых количеств мемантина и римантадина в процессе очистки технологического оборудования.
1. Введение
В ходе фармацевтического производства нескольких лекарственных препаратов на совмещённой линии при смене производимого препарата производится очистка промышленного оборудования от следов предыдущего препарата. В ходе очистки проводится определение остаточных количеств фармацевтической субстанции на поверхности оборудования и в смывах с него. Метод определения субстанции должен быть максимально простым, поэтому предпочтительным методом анализа является абсорбционная спектрофотометрия.
Препараты на основе адамантана применяются для профилактики и лечения некоторых штаммов вируса гриппа, а также для лечения болезни Паркинсона. В группу производных адамантана входят адапален, адапромин, амантадин, бромантан, мемантин, римантадин, саксаглиптин, тромантадин и вилдаглиптин, из которых наибольшее применение находят амантадин, мемантин и римантадин.
Производные адамантана не обладают собственным светопоглощением в области длин волн абсорбционной спектрофотометрии, однако предложено множество методов спектрофотометрического определения этих фармацевтических субстанций, основанных на образовании окрашенных комплексов с различными реагентами. Эти реагенты перечислены в таблице 1.
Таблица 1 - Обзор реагентов для спектрофотометрического определения амантадина, мемантина и римантадина
Анализируемые фармацевтические субстанции | Хромогенные реагенты | Ссылка |
Мемантин | Реагент Фолина-Чокальтеу, 1,2-нафтохинон-4-сульфонат | |
Мемантин | 4-хлор-7-нитробензо-2-окса-1,3-диазол, o‐фтальальдегид + N‐ацетил‐L‐цистеин | |
Амантадин | Комплекс Fe с o-фенантролином, комплекс Fe с 2,2'-бипиридилом | |
Амантадин | Хлорид железа (III) | |
Амантадин | Перманганат калия | |
Амантадин | Молибдат аммония, йод, ацетальдегид + хлоранил | |
Амантадин | Сульфат церия (IV)-аммония, перманганат калия, метаванадат аммония, оксид хрома (VI), бихромат калия | |
Мемантин | Сульфат церия (IV) | |
Амантадин | Квантовые точки на основе β-циклодекстрина и теллурида кадмия | |
Амантадин, мемантин, римантадин | β-циклодекстрин | |
Мемантин | Эозин Y | |
Римантадин | Бромтимоловый синий | |
Амантадин | Бромкрезоловый зелёный, бромфеноловый синий, бромтимоловый синий | |
Мемантин | Бромкрезоловый зелёный, бромтимоловый синий | |
Мемантин | Бромфеноловый синий, бромкрезоловый пурпурный, метиловый оранжевый | |
Мемантин | Бромтимоловый синий, Солохром чёрный Т | |
Амантадин, мемантин, римантадин | Бромфеноловый синий | |
Мемантин | 2,2-дигидроксииндан-1,3-дион | |
Мемантин | 2,2-дигидроксииндан-1,3-дион, хлорид железа (III), ванилин | |
Амантадин, мемантин, римантадин | 1,3-индандион | |
Амантадин | Йод | |
Мемантин | Йод | |
Амантадин | Метиловый оранжевый | |
Мемантин, римантадин | 1,2-нафтохинон-4-сульфонат | |
Мемантин | Бромкрезоловый зелёный, 2,4,6-тринитрофенол | |
Амантадин | Тетрацианоэтилен | |
Амантадин | 1,2-нафтохинон-4-сульфонат | |
Амантадин | 1,2-нафтохинон-4-сульфонат | |
Амантадин | Гидроксид натрия | |
Мемантин | Хинализарин, п-хлораниловая кислота, 7,7,8,8-тетрацианохинодиметан | |
Мемантин | Нет | |
Мемантин | 1-хлор-2,4-динитробензол | |
Мемантин | Бенгальский розовый | |
Мемантин | N,N-диметиланилин |
Из перечисленных в таблице 1 реагентов 1,2-нафтохинон-4-сульфонат
, , , , 4-хлор-7-нитробензо-2-окса-1,3-диазол, o‐фтальальдегид и N‐ацетил‐L‐цистеин , хлоранил , β-циклодекстрин , , эозин Y , Солохром чёрный Т , 2,2-дигидроксииндан-1,3-дион , , ванилин , 1,3-индандион , 2,4,6-тринитрофенол , тетрацианоэтилен , хинализарин, п-хлораниловая кислота, 7,7,8,8-тетрацианохинодиметан , 1-хлор-2,4-динитробензол , бенгальский розовый и N,N-диметиланилин являются редкими и специфичными, и не используются в лабораториях фармацевтических производств.Методы анализа, основанные на реакциях окисления амантадина солями железа (III) ,
, и церия (IV) , соединениями ванадия (V), хрома (VI) , молибдена (VI) , , марганца (VII) , йодом , , не подходят для определения мемантина и римантадина, так как введение заместителей в адамантановое кольцо ослабляет их склонность к окислению. Методы анализа, основанные на образовании комплесных соединений с индикаторами бромкрезоловым зелёным , , бромкрезоловым пурпурным, бромфеноловым синим , , , бромтимоловым синим , , метиловым оранжевым, , недостаточно чувствительны и требуют работы с токсичным хлороформом.Реакция амантадина с гидроксидом натрия
не воспроизводится с мемантином и римантадином, а метод определения мемантина, основанный на его собственном поглощении , недостаточно чувствителен. Таким образом, предложенные ранее методы спектрофотометрического анализа производных адамантана не подходят для их определения в смывах с промышленного оборудования. Также установлено, что некоторые известные хромогенные реагенты на первичные аминогруппы, такие как нитропруссид натрия , сульфат меди (II) и этилендиаминтетрауксусная кислота , , хлорид меди (II) , дифенилкарбазид , дисульфид углерода , не дают реакции с производными адамантана из-за стерических затруднений.1-фтор-2,4-динитробензол широко используется в фармацевтических лабораториях для анализа аминокислот и белков. Кроме того, он вступает в реакцию с первичными аминогруппами, в том числе, расположенными на концах крупных молекул, что позволяет использовать его для их спектрофотометрического определения. Определение возможно в смесях воды с ацетонитрилом , однако, для повышения чувствительности, продукт реакции может быть экстрагирован предельными углеводородами. Целью настоящей работы является адаптация метода спектрофотометрического анализа первичных аминов с 1-фтор-2,4-динитробензолом, предложенного в работе
, для определения мемантина и римантадина в смывных водах после очистки фармацевтического оборудования.
2. Экспериментальная часть
2.1. Реактивы и оборудование
1-фтор-2,4-динитробензол (98%, CAS 70-34-8, Sigma-Aldrich, США), гидрокарбонат натрия (ЧДА, ГОСТ 4201-79, ООО "Ленреактив", Россия), гидроксид натрия (ЧДА, ГОСТ 4328-77, ООО "Компания Пущинские лаборатории", Россия), 1,4-диоксан (ЧДА, ГОСТ 10455-80, АО "Экос-1", Россия), этанол (96%, ГОСТ 18300-72, АО "Экос-1", Россия), н-пентан (ЧДА, ТУ 2631-139-44493179-11, АО "Экос-1", Россия), н-гексан (ЧДА, ТУ 2631-158-44493179-13, АО "Экос-1", Россия), н-гептан (ХЧ, ТУ 2631-179-44493179-2014, АО "Экос-1", Россия), 2,2,4-триметилпентан (ЧДА, ТУ 2631-131-44493179-09, АО "Экос-1", Россия), н-декан (ЧДА, ТУ 2631-154-44493179-13, АО "Экос-1", Россия), гидрохлорид римантадина (Фармакопейный стандартный образец, CAS 1501-84-4, LGC Standards, Великобритания) и гидрохлорид мемантина (Фармакопейный стандартный образец, CAS 41100-52-1, LGC Standards, Великобритания) использовались без дополнительной очистки.
Для взвешивания использовались аналитические весы Sartorius Cubis MSA 225P-ICE-DI (Sartorius AG, Германия). Деионизованная вода получена с использованием системы очистки воды Sartorius Arium Pro VF Ultrapure Water (Sartorius AG, Германия). Для нагрева образцов использовалась водяная баня Stegler WB-4 (ИП Дубин М. Е., Россия). Отбор аликвот осуществлялся с использованием автоматических пипеток производства Thermo Fisher Scientific, США. Экстракция проводилась в мерных пробирках со шлифом ПМ-2-20-14/23 (ГОСТ 1770-74, ИП Василец Д. Н., Россия). Спектрофотометрические измерения проводились в кварцевых кюветах с длиной светового пути 1 см при помощи спектрофотометра UV-7 (Mettler-Toledo International Inc., США). Используемая стеклянная и фарфоровая лабораторная посуда соответствовала ГОСТ 29228-91, ГОСТ 23932-74, ГОСТ 20292-74, ГОСТ 9147-80. Для фильтрования суспензий использовались бумажные фильтры с диаметром пор 12 мкм в соответствии с ГОСТ 12026-76. Медицинская вата соответствовала ГОСТ 5556-81. Стальные пластины, изготовленные из стали Ст3 в соответствии с ГОСТ 19903-74, приобретены у ООО "Веста М", Россия.
2.2. Приготовление растворов
Для приготовления 0,1 М раствора гидрокарбоната натрия навеска 0,21 г NaHCO3 растворяется в 25,0 мл воды. Для приготовления 0,2 М раствора гидроксида натрия сначала смешивается 9,0 мл воды и 6,0 мл 1,4-диоксана, затем навеска 0,08 г NaOH растворяется в 10,0 мл приготовленной смеси воды и 1,4-диоксана. Для приготовления раствора 1-фтор-2,4-динитробензола концентрации 1,2% навеска 0,12 г C6H3FN2O4 растворяется в 10,0 мл 96% этанола. Для приготовления основного раствора гидрохлорида мемантина или гидрохлорида римантадина концентрации 500
в которой
2.3. Приготовление растворов из таблеток
Одна таблетка гидрохлорида мемантина содержит 10 мг фармацевтической субстанции. Содержимое 20 таблеток тщательно растирается в фарфоровой ступке, переносится в химический стакан и суспензируется в 200 мл воды, суспензия фильтруется через бумажный фильтр, фильтрат собирается в мерную колбу объёмом 1 л, и раствор доводится до метки водой. Концентрация мемантина в приготовленном растворе составляет 200
Одна таблетка гидрохлорида римантадина содержит 50 мг фармацевтической субстанции. Содержимое 20 таблеток тщательно растирается в фарфоровой ступке, переносится в химический стакан и суспензируется в 200 мл воды, суспензия фильтруется через бумажный фильтр, фильтрат собирается в мерную колбу объёмом 1 л, и раствор доводится до метки водой. Из полученного раствор отбирается аликвота 10 мл, переносится в мерную колбу объёмом 50 мл, и раствор доводится до метки водой. Концентрация мемантина в приготовленном растворе составляет 200
2.4. Приготовление модельных смывов
Аликвота 10 мл приготовленного рабочего раствора из субстанции или из таблеток мемантина или римантадина концентрации 200
2.5. Выполнение анализа
Процедура адаптирована из работы . В пробирки вместимостью 5 мл вносится по 0,10 мл градуировочных растворов, исследуемых растворов, или отобранных проб смывов с оборудования. Дополнительно в одну пробирку вносится 0,10 мл воды, эта пробирка служит контрольным опытом. В каждую из пробирок прибавляется по 0,05 мл раствора 1-фтор-2,4-динитробензола концентрации 1,2% и по 0,10 мл раствора гидрокарбоната натрия концентрации 0,1 М. Пробирки устанавливаются в химический стакан, который помещается в водяную баню, предварительно нагретую до температуры 60 ºС, и растворы выдерживаются при температуре 60 ºС в течение 30 минут. В каждую из пробирок прибавляется по 0,40 мл раствора гидроксида натрия концентрации 0,2 М, и пробирки выдерживаются при температуре 70 ºС в течение 90 минут.
Пробирки с растворами извлекаются из водяной бани, остужаются до комнатной температуры, их содержимое переносится в мерные колбы вместимостью 10,0 мл и объёмы растворов в колбах доводятся до метки водой. Содержимое колб переносится в пробирки вместимостью 20 мл с притёртыми пробками, каждую пробирку по 5,0 мл н-декана в случае анализа мемантина, или по 5,0 мл н-пентана в случае анализа римантадина, пробирки со смесями интенсивно встряхиваются в течение 3 минут, затем оставляются в покое для разделения водной и органической фазам. При помощи пипеток отбираются аликвоты верхней (органической) фазы из каждой пробирки. Абсорбируемости органических экстрактов испытуемых растворов измеряются при помощи спектрофотометра в кювете с толщиной слоя 1,0 см при длине волны 336 нм относительно органического экстракта контрольного опыта. Оценка содержания мемантина или римантадина в исследуемом растворе производится из полученного значения абсорбируемости по предварительно построенному градуировочному графику.
3. Результаты и обсуждение
3.1. Сущность метода
Аминогруппа мемантина или римантадина в слабощелочной среде вступает в реакцию нуклеофильного замещения с атомом фтора в молекуле 1-фтор-2,4-динитробензола:
Непрореагировавший 1-фтор-2,4-динитробензол затем гидролизуется до 2,4-динитрофенола в сильнощелочной среде:
Продукт реакции C12H19NHC6H3(NO2)2 затем экстрагируется в органический растворитель, полученный экстракт поглощает ультрафиолетовое излучение, максимум поглощения наблюдается при длинах волн 335–338 нм
.Абсорбционный спектр продукта реакции показан на рисунке 1.
Абсорбционный спектр C12H19NHC6H3(NO2)2 в н-декане после экстракции
концентрации исходных растворов мемантина: 40, 80, 120, 150, 160, 200 и 500 мг/л
Для выбора наилучшего экстрагента анализ мемантина и римантадина проведён с использованием в качестве органических экстрагентов различных растворителей: н-пентана, н-гексана, н-гептана, 2,2,4-триметилпентана и н-декана. Построены градуировочные графики абсорбируемости продукта реакции от концентрации мемантина или римантадина, и вычислены коэффициенты молярного погашения продуктов. Результаты представлены в таблице 2.
Зависимость коэффициента молярного погашения производных мемантина и римантадина от органического экстрагента
3.3. Аналитические показатели
Аналитические показатели метода определены в соответствии с ОФС.1.1.0012.15 Государственной фармакопеи Российской Федерации. Метод проверен на линейность, избирательность, правильность и повторяемость в пределах одного и нескольких дней.
3.3.1. Мешающее влияние часто используемых вспомогательных компонентов
Согласно Государственному реестру лекарственных средств, основными вспомогательными компонентами в таблетках мемантина и римантадина являются моногидрат лактозы, микрокристаллическая целлюлоза, кроскармеллоза натрия, повидон К25, коллоидный диоксид кремния, стеарат магния, дигидрофосфат кальция, тальк и крахмал. Большинство из этих веществ нерастворимы в воде, и отделяются от основного компонента предварительной фильтрацией. Лактоза не содержит в своём составе аминогрупп, поэтому не взаимодействует с 1-фтор-2,4-динитробензолом. Таким образом, присутствующие в таблетках вспомогательные вещества не оказывают на ход анализа мешающего влияния.
3.3.2. Линейность, предел обнаружения и предел количественного определения
По данным эксперимента, линейная зависимость абсорбируемости продукта реакции в органическом растворителе от концентрации мемантина или римантадина соблюдается в интервале концентраций от 40 до 500
в которых
Линейность, предел обнаружения и предел количественного определения метода
Выполнен анализ десяти растворов, приготовленных из фармацевтической субстанции, десяти растворов из таблеток, а также модельных смывов с промышленного оборудования. Во всех случаях концентрация мемантина и римантадина составляла 200
в которой c — концентрация раствора,
Для оценки повторяемости указанный выше анализ выполнен в течение пяти последовательных дней. Для оценки повторяемости вычислены значения относительно стандартного отклонения результатов по формуле:
в которой ci — экспериментальное значение концентрации раствора,
Таблица 4 - Правильность и повторяемость метода
Анализируемая фармацевтическая субстанция | Мемантин | Римантадин |
Относительная погрешность для растворов из чистой субстанции, % | 3,3 | 2,9 |
Относительное стандартное отклонение для растворов из чистой субстанции в пределах одного дня, % | 3,4 | 3,1 |
Относительное стандартное отклонение для растворов из чистой субстанции в пределах нескольких дней, % | 3,9 | 3,6 |
Относительная погрешность для растворов из таблеток, % | 4,1 | 4,0 |
Относительное стандартное отклонение для растворов из таблеток в пределах одного дня, % | 4,4 | 3,8 |
Относительное стандартное отклонение для растворов из таблеток в пределах нескольких дней, % | 4,9 | 5,2 |
Относительная погрешность для модельных смывов из чистой субстанции, % | 8,6 | 9,3 |
Относительное стандартное отклонение для модельных смывов из чистой субстанции в пределах одного дня, % | 9,7 | 10,2 |
Относительное стандартное отклонение для модельных смывов из чистой субстанции в пределах нескольких дней, % | 9,0 | 9,8 |
Относительная погрешность для модельных смывов из таблеток, % | 11,4 | 12,3 |
Относительное стандартное отклонение для модельных смывов из таблеток в пределах одного дня, % | 12,8 | 12,0 |
Относительное стандартное отклонение для рмодельных смывов из таблеток в пределах нескольких дней, % | 13,6 | 12,9 |
4. Заключение
Основным преимуществом предложенного метода является использование простых реагентов, доступных в любой химико-аналитической лаборатории фармацевтического предприятия. Интервал линейности метода довольно широк и позволяет определять микрограммовые количества мемантина и римантадина в водных растворах. Относительная погрешность и относительное стандартное отклонение определяемых величин концентраций при анализе модельных смывов с оборудования не превышает 15%, что является допустимым в для такого анализа.