23.11.2012

1

1

Titrimetrijske metode u farmaceutskoj analizi

2

Nekada... Sada...

23.11.2012

2

Prometazin HCl

USP 16 titracija u nevodenoj

sredini indikator: metilrozanilin-hlorid

Princip: titracija sa perhlornom

kiselinom nakon istiskivanja slobodne baze u

prisustvu živa (II) acetata.

USP 30 titracija u nevodenoj

sredini indikator: kristal violet

Princip: isti kao u USP 16, razlika

primenjeni indikator.

Ph. Eur. Titracija sa 0,1 M NaOH u etanolu, završna

tačka titracije odre đuje se potenciometrijski.

Princip: protonovana baza se titrira sa 0,1 M natrijum-

hidroksidom u etanolu.

I po USP i po Ph. Eur. titriraju se i prisutne nečistoće!!!

Metode nisu selektivne!!!

23.11.2012

3

Nečistoće koje se prema Ph. Eur. 6 moraju ispitivati u prometazin HCl

6

Princip titrimetrijskog odre đivanja:

� Ispitivani analit reaguje sa standardnim rastvorom određene

koncentracije. Na osnovu utrošene količine standardnog rastvora vrši se

izračunavanje koncentracije analita.

Primena u analitici lekova:

� Farmakopeja propisuje titrimetrijski postupak za određivanje

farmaceutskih supstanci i ekscipijenasa kao i nekih farmaceutskih supstanci

u farmaceutskom obliku.

� Koristi se za standardizaciju sirovina koje se koriste u postupku sinteze u

industriji.

� Neke titracije imaju specifičnu primenu kao što je Karl Fišerova koja se

koristi za određivanje sadržaja vode.

23.11.2012

4

7

Prednosti titrimetrijskih metoda

� visok stepen tačnosti i preciznosti

� metode su robusne

� postupak može biti automatizovan

� povoljne cene i ne zahtevaju specijalnu opremu

� nezavisne od kalibracije instrumenta

Ograni čenja titrimetrijskih metoda

� neselektivnost

� zahtevaju dosta vremena ako postupak nije automatizovan, kao i određene veštine eksperimentatora koje nisu potrebne kod drugih metoda

� zahtevaju velike količine supstance i reagenasa

8

1. Titracije u vodenoj sredini (direktne i indirektne)

2. Titracije u nevodenoj sredini

3. Redoks titracije (titracija jodom, titracija kalijum-permanganatom,

titracija kalijum-dihromatom i titracija cerijumom)

4. Argentometrijske titracije

5. Kompleksometrijske titracije

6. Potenciometrijske titracije

7. Karl Fišerova titracija

Titrimetrijske metode koje se koriste u farmaceutsk oj analizi:

23.11.2012

5

9

Detekcija završne tačke titracije:

� elektrohemijski ili

� pomoću indikatora (fenol-ftalein ili metil oranž)

Retka primena za farmakopejske supstance!

Jaka kiselina/jaka baza titracije koje se nalaze u farmakopeji su za određivanje: perhlorne kiseline, hlorovodonične kiseline, sumporne kiseline i tiamin hidrohlorida.

1. TITRACIJE U VODENOJ SREDINI

Direktne kiselinsko-bazne titracije

Titracije u vodenoj sredini

10

Mogu biti sledeće titracije: jaka kiselina/jaka baza, slaba kiselina/jaka

baza ili slaba baza/jaka kiselina. Najčešći primeri su slaba kiselina/jaka baza.

Određivanje estara

RCOOR` + višak NaOH

Natrijum-hidroksid se dodaje u višku koji se nakon toga titrira sa

hlorovodoničnom kiselinom uz odgovarajući indikator.

Ovaj postupak farmakopeja propisuje za određivanje: benzil-benzoata,

dimetil-ftalata, etil-oleata, metil-salicilata, itd.

U ovaj tip titracija spada i odre đivanje: alkohola, saponifikacionog broja i

hidroksilnog broja.

RCOONa +R`OH

Indirektne titracije u vodenoj srediniTitracije u vodenoj sredini

23.11.2012

6

11

� Najčešći tip titracija za farmaceutske supstance

� Pogodne za određivanje slabih kiselina i slabih baza

� Pogodne za određivanje supstanci nerastvornih u vodi

2. TITRACIJE U NEVODENOJ SREDINI

Titracije u nevodenoj sredini

12

Titracije u nevodenoj sredini

Acidimetrija Alkalimetrija

titracija 1 °°°°, 2 °°°° i 3 °°°° amina

titracija halogenih soli baza

Titracije u nevodenoj sredini

23.11.2012

7

13

Najčešće se koristi titracija sa perhlornom kiselinom u sir ćetnoj kiselini .

Sirćetna kiselina je veoma slab proton akceptor i proto novaće je samo veoma jake kiseline kao što je perhlorna kisel ina.

Uopšteni primer titracije sa perhlornom kiselinom u prisustvu sirćetne kiseline:

B + CH3COOH ⇔ BH+ + CH3COO-

baza kiselina konjugovana konjugovana kiselina baza

CH3COOH + HClO4 ⇔ CH3COOH2+ + ClO4

-

acetonijum jon

Nastali acetonijum jon reaguje sa acetatnim jonom:

CH3COOH2+ + CH3COO- ⇔ 2 CH3COOH

Zbirni izraz:B + HClO4 ⇔ BH+ClO4

-

Kao indikatori koriste se kristal violet , timol plavo, kvinalidin crveni, naftol-benzen, malahit zeleno. Završna tačka titracije se može odrediti i potenciometrijski.

Titracije u nevodenoj sredini

OH

HO

CH2CCOOH

NH2

++OH

HO

CH2CCOOH

NH3

CH3 CH3

HClO4 ClO4-

14

Titracija 1 °°°°, 2 °°°° i 3 °°°° amina

Acidimetrija u nevodenoj sredini

Titracija metildope:

Potrebni reagensi: anhidrid mravlje kiseline, glacijalna sirćetna kiselina, dioksan, perhlorna kiselina i kristal violet

Titracije u nevodenoj sredini

23.11.2012

8

N

N

Cl

NHCH3

O

+ HClO4 N

N

Cl

NH2+CH3

O

+ ClO4-

Titracija hlordiazepoksida:

Potrebni reagensi: anhidrovana sirćetna kiselina, perhlorna kiselina

Završna tačka titracije se određuje potenciometrijski.

16

Titracija fenilefrin HCl:

HO

CHCH2NCH2Cl-+

HO

CHCH2NHCH3

+

OH OH

+ Cl-

Hg(CH3COO)2 + 2Cl- HgCl2 + 2CH3COO-

2CH3COOH2+

+ 2CH3COO- 4 CH3COOH

Potrebni reagensi: živa-acetat, perhlorna kiselina, glacijalna sirćetna kiselina, kristal violet

Živa-acetat se dodaje da bi uklonio hloride a oslob ođeni acetat se zatim titrira acetatnim rastvorom perhlorne kiseline.

Titracija halogenih soli baza

Titracije u nevodenoj sredini

23.11.2012

9

17

Alkalimetrija u nevodenoj sredini

Rastvara č: alkohol ili neki aprotični rastvarač.

Titranti : litijum-metoksid u metanolu, tetrabutil-amonijumhidroksid u dimetilformamidu.

Primeri: barbiturati, pirimidinske baze, sulfonamidi...

Titracija etosukcimida:

HN OO

C2H5

CH3

NO

C2H5

CH3

OH

+ NaOMe

NO

C2H5

CH3

ONa

+ MeOH

etosukcimid

(keto oblik)

etosukcimid

(enolni oblik)

Na so etosukcimida

Potrebni reagensi : dimetilformamid, natrijum-metoksid, azo violet u dimetilformamidu

Titracije u nevodenoj sredini

18

3. REDOKS TITRACIJE

Redoks titracije značajne u farmaceutskoj analizi su:

A. titracija jodom

B. titracija kalijum-permanganatom

C. titracija kalijum-dihromatom

D. titracija cerijumom

Redoks titracije

23.11.2012

10

OO

OH

CHOHCH2OH

OH

+ J2

OO CHOHCH2OH

O O

+ 2HJ

19

A. Titracije jodom

Direktna titracija Indirektna titracija

Direktna titracija jodom – primer odre đivanje vitamina C

askorbinska kiselina dehidroaskorbinska kiselina

Indikator: skrob

Redoks titracije

20

Indirektna titracija jodom – primer benzil-penicilin

Rastvor joda se dodaje u višku a nakon toga višak joda se titrira standardnim rastvorom natrijum-tiosulfata uz skrob kao indikator.

I faza – hidroliza penicilina u baznoj sredini do peniciloinske kiseline

CH2CONH

N

S

O

CH3

CH3

COOH

OH-

CH2CONHHC

N

S CH3

CH3

COOHH

HOOC

benzil-penicilin peniciloinska kiselina

II faza – razgradnja peniciloinske kiseline u kiseloj sredini

CH2CONHCH

COOH

CHO+

CH(CH3)2

CHCOOH

NH2

SH

benzil penicilinska kiselina

D-penicilamin

Redoks titracije

23.11.2012

11

CH(CH3)2

CHCOOH

NH2

SH

+ J2

CCH3

CH3

CHCOOH

S NH2

S

CCH3

CH3

CHCOOH

NH2

+ 2HJ

21

Faza III – nastalom penicilaminu se u višku dodaje J2

penicilamin disulfid

Višak J2 koji nije izreagovao sa penicilaminom titrira se standardnim rastvorom natrijum-tiosulfata uz skrob kao indikator.

Redoks titracije

22

B. Permanganometrija

Određivanje vodonik-peroksida:

2KMnO4 + 3 H2SO4 K2SO4 + 2MnSO4 + 3H2O + 5 (O)

5H2O2 + 5(O) 5O2 + 5H2O

5H2O2 + 2 KMnO4 + 3 H2SO4 K2SO4+ 2 MnSO4 + 8 H2O + 5 O2

Permanganometrijski se može odrediti i kalijum-bromid.

Redoks titracije

23.11.2012

12

23

C. Titracija kalijum-dihromatom

Određivanje Fe 2+:

K2Cr2O7 + 14 HCl + 6 FeCl2 2 KCl + 2 CrCl3+ 6 FeCl3 + 7 H2O

�Kao indikator se koristi difenilamin rastvoren u koncentrovanoj sulfatnoj kiselini

�Difenilamin se u višku kalijum-dihromata oksiduje do intenzivno plave boje

Redoks titracije

D. Cerimetrija

�Zasniva se na redukciji Ce4+ do Ce3+ i najčešće se koristi za određivanje

preparata koji sadrže Fe2+ kao što je gvožđe-fumarat kao i za određivanje

nitrita

�Kao indikator se koriste difenilamin, 2,2 `-dipridil, difenilamin-sulfonat itd.

23.11.2012

13

25

4. ARGENTOMETRIJSKE TITRACIJEPodela :

� direktna titracija sa srebro-nitratom gde se kao indikator koristi kalijum-dihromat

� Volhardova metoda u kojoj se srebro-nitrat dodaje u višku koji se zatim titrira amonijum-tiocijanatom uz amonijum-gvožđe-sulfat kao indikator

Određivanje kalijum-hlorida:

AgCl↓ + KNO3AgNO3 + KCl

indikator: kalijum-dihromat

Na ovaj način se mogu odrediti: hloral-hidrat, kalijum-bromid itd.

Volhardovom metodom se mogu odrediti hlorbutol, etionamid, aminofilin, natrijum-hlorid, itd.

Argentometrijske titracije

26

5. KOMPLEKSOMETRIJSKE TITRACIJE

� Volumetrijska metoda kod koje kompleksirajući agens stvara kompleks sa

metalnim jonom.

� U farmaceutskoj analizi se koristi za određivanje jona Al3+, Bi3+, Ca2+, Cu2+,

Zn 2+…

� Kompleksiraju ći agensi su elektrondonori joni ili molekuli koji su u stanju

da nagrade jednu ili više kovalentnih veza sa metalnim jonom.

� Kompleksi su jedinjenja koja nastaju kombinacijom metalnog jona sa

molekulom koji je sposoban da privuče elektrone.

Kompleksometrijske titracije

23.11.2012

14

27

N CH2 CH2 N

CH2COOH

CH2COOH

HOOCCH2

HOOCCH2

Dinatrijumova so EDTA je poznata i kao komplekson III.

Najznačajniji kompleksirajući agens koji stvara rastvorljive komplekse u vodi je

etilendiaminotetrasirćetna kiselina (EDTA):

Kompleksometrijske titracije

C

C

N

N

OH

OH

H3C

H3C

CH

OH

N OH

N

HO

28

Helatni agensi koji stvaraju nerastvorne komplekse u vodi a rastvorne u organskim rastvaračima su: dimetilglioksim, salicilaldoksim i 8-hidroksihinolin.

dimetilglioksimsalicilaldoksim

8-hidroksihinolin

Kompleksometrijske titracije

23.11.2012

15

29

U kom obliku se nalazi EDTA zavisi od pH sredine (Y4- , HY3-, H2Y2-, H3Y-)

pri čemu EDTA reaguje i neutralnoj i baznoj sredini stvarajući komplekse sa

metalima u odnosu 1:1 bez obzira na valentnost.

Y4- + Mn+→ MYn-4

Nastali kompleksi su cikli čni tj. oni sa dvovalentnim metalima grade tri

ciklusa, sa trovalentnim četiri a sa tetravalentnim pet ciklusa.

Kompleksometrijske titracije

Primer građenja kompleksa EDTA sa Ca2+ jonom

Faktori koji mogu uticati na na formiranje kompleks a i njihovu detekciju su:

� pH

� stabilnost kompleksa

� obojenost kompleksa

� mogućnost titriranja polivalentnih metala pomoću EDTA

� vrsta indikatora

Pri izboru metode potrebno je pažljivo razmotriti navedene

faktore

23.11.2012

16

31

NO2

SO3-

OH

N N

OH

NO2

SO3-

O-

N N

O-

NO2

SO3-

OH

N N

O-

Eriohromcrno T

H2In- ⇔ HIn2- ⇔ In3-

crven plav žuto-narandžast

pKa1= 6,3

pKa2 = 11,6

Kompleksometrijske titracijePrimer indikatora

Zavisi od pH sredine

32

Kompleksometrijske titracije

Vrste

kompleksometrijskih

titracija

Direktna titracija

RetitracijaTitracije zamene

Indirektna titracija

23.11.2012

17

33

�Direktna titracija

Princip : u rastvor metalnog jona doda se pufer i indikator a zatim vrši

titracija standardnim rastvorom EDTA do promene boje.

Na ovaj način se mogu odrediti cink, kalcijum, magnezijum i

gvožđe.

Magnezijum-sulfat, magnezijum-karbonat, magnezijum-subkarbonat i

magnezijum-oksid titriraju se sa EDTA uz eriohromcrno T kao indikator u

amonijačnom puferu pri pH 10. Pod istim uslovima se mogu odrediti i soli cinka,

cink-hlorid i cink sulfat.

Soli dvovalentnog gvožđa najpre se oksiduju do trovalentnog oblika a

nakon toga titriraju sa EDTA pri pH 2,0 do 3,0 uz sulfosalicilnu ili salicilnu kiselinu

kao indikator.

Kompleksometrijske titracije

�RetitracijaPrincip : helatni agens se dodaje u višku a zatim se taj višak titrira

standardnim rastvorom metala. Ovako se određuju soli bizmuta , bizmut-nitrat i bizmut-karbonat kao i

živine soli .

Kompleksometrijske titracije

� Titracije zamene

Primenjuje se kada direktna titracija i retitracija ne daju jasan prelaz boje.

Princip : kompleksu metal – EDTA dodaje se rastvor soli metala koja sadrži metal jačeg afiniteta pa se veže za kompleksirajući agens i dolazi do istiskivanja vezanog metala iz kompleksa. Oslobođeni jon metala se zatim titrira standardnim rastvorom EDTA.

Na ovaj način se može odrediti Mn2+ jon :

Mn2+ + Mg – EDTA2- ⇔ Mg2+ + Mn – EDTA2- (zamena)

Mg2+ + EDTA2- ⇔ Mg – EDTA2+ + 2H+

23.11.2012

18

35

� Indirektna titracija

Može se koristiti za određivanje anjona koji reaguju sa helatnim agensima.

Princip : Metal se dodaje u višku a zatim se višak metala titrira sa standardnim rastvorom EDTA.

Na ovaj način se mogu odrediti sulfati koji se najpre istalože Ba2+

jonom a zatim se višak jona metala titrira sa EDTA.

Kompleksometrijske titracije

36

6. POTENCIOMETRIJSKE TITRACIJE

� Svim navedenim titracijama završna tačka titracije, uz

odgovarajuću elektrodu, može se odrediti potenciometrijski.

� Prednost: završna tačka titracije može se odrediti u obojenim

rastvorima (što kod indikatorskog određivanja nije moguće) i

završetak titracije je uvek jasan.

�Mogu biti automatizovane.

Elektrode koje se uglavnom koriste su pH osetljive staklene indikator elektrode.

23.11.2012

19

37

7. Karl-Fišer titracija

� Koristi se za određivanje sadržaja vode u farmaceutskim supstancama i farmaceutskim preparatima.

� Nalazi se u gotovo svim farmakopejama.

� Prednosti u odnosu na druge metode za određivanje vode uključuju:

� visoku tačnost i preciznost� selektivnost� potrebne su male količine uzorka� laka priprema uzorka� kratko trajanje analize � skoro neograničen merni opseg� pogodnost za analizu čvrstih supstanci, tečnosti i gasova� nezavisnost prisustva drugih isparljivih supstanci� pogodnost za automatizaciju

Značaj odre đivanja sadržaja vode

• Voda ima kritičnu ulogu u fizičkoj i hemijskoj stabilnosti aktivne farmaceutske

supstance i farmaceutskog proizvoda

• Voda može dovesti do degradacije leka

• Prisustvo vode olakšava mikrobiološku kontaminaciju što vodi ka smanjenju

bezbednosti leka

• Tačno i precizno određivanje sadržaja vode

omogućava tačno i precizno određivanje

sadržaja aktivne farmaceutske supstance i

farmaceutskog proizvoda

23.11.2012

20

39

Prema Ph. Eur. 6 (2.5.12) Karl-Fišer titracija:

Zasniva se na kvantitativnoj reakciji vode sa jodom i sumpor dioksidom u nevodenoj sredini u prisustvu odgovarajuće baze, koja mora imati dovoljan puferski kapacitet.

� CH3OH + SO2 + RN [RNH]SO3CH3

� H2O + I2 + [RNH]SO3CH3 + 2RN [RNH]SO4CH3 + 2 [RNH]I

• Reakcija (2) je reakcija oksido-redukcije; brzina reakcije zavisi od baze koja

se koristi u reakciji (1).

• Ranije je kao baza korišćen piridin ali je zbog nedostataka zamenjen

aminima.

Princip reakcije

23.11.2012

21

Karl-Fišertitracija

Volumetrijskatitrant se dodaje iz

birete direktno u uzorak

Kulometrijskatitrant se generiše elektrohemijskim

putem u titracionoj ćeliji

Sa jednokomponentnim reagensom

Sa dvokomponentnim reagensom Sa dijafragmom Bez dijafragme

41

HVALA NA PAŽNJI