Занятие № 3. Фармацевтический анализ глюкозы

 

К числу углеводов относят сахара и подобные им по химической структуре и свойствам соединения. Большинство углеводов представляют собой полиоксикарбонильные соединения, т.е. полиоксиальдегиды или полиоксикетоны.

В медицинской и фармацевтической практике наиболее широко используют глюкозу, сахар молочный, сахарозу, галактозу.

 

Препарат	Химическая формула	Описание
Glucosum – глюкоза		Белый мелкокристаллический порошок без запаха, сладкого вкуса. Удельное вращение от +52° до +53° (10%-ный водный раствор)
Galactosum D – D-галактоза		Порошок или гранулы от белого до почти белого цвета. Т. пл. 167 °С. Удельное вращение +78° - +81° (водный раствор).
Saccharum lactis – молочный сахар (лактоза)		Белые кристаллы или белый кристаллический порошок без запаха, слабого сладкого вкуса. Удельное вращение от +52° до +53,5° (5%-ный водный раствор).
Saccharum – сахар (сахароза)		Белые твердые куски мелкокристаллического строения без запаха, сладкого вкуса. Удельное вращение от +66,5° до +66,8° (10%-ный водный раствор).
Amylum – крахмал		Белый нежный порошок без запаха или куски неправильной формы, при растирании легко рассыпающиеся в порошок. В холодной воде нерастворим, в горячей набухает с образованием клейстера.

 

Лекарственные вещества углеводов легко растворимы в воде, очень мало или трудно растворимы в этаноле, практически нерастворимы в эфире и хлороформе.

От наличия нескольких асимметрических углеродных атомов в молекулах моносахаридов и дисахаридов зависят оптические свойства растворов. Эти свойства являются характерными константами для углеводов.

Восстановительные свойства глюкозы, галактозы и лактозы связаны с наличием в молекуле полуацетального гидроксила. У сахарозы эти свойства проявляются в значительно меньшей степени, так как оба полуацетальных гидроксила находятся в связанном состоянии. При нагревании растворов дисахаридов в присутствии кислот происходит их гидролиз до моносахаридов. Сахароза гидролизуется с образованием глюкозы и фруктозы, а сахар молочный – до глюкозы и галактозы.

Для качественного и количественного анализа используют главным образом восстановительные свойства углеводов и физические свойства их растворов.

 

Качественные реакции на моносахариды:

1. Реакция с реактивом Фелинга при нагревании; глюкоза образует кирпично-красный осадок оксида меди (I), лактоза в тех же условиях дает желтый осадок, переходящий в буровато-красный.

2. Реакция «серебряного зеркала» с аммиачным раствором нитрата серебра; выделяется черный осадок серебра. Сахароза, в отличие от глюкозы, галактозы и лактозы, не восстанавливает реактив Фелинга и серебро, т.к. является невосстанавливающим дисахаридом.

3. Лактоза образует с аммиаком и алифатическими аминами продукты, окрашенные в красный цвет.

4. Лактоза с метиламина гидроксидом и натрия гидроксидом при нагревании до кипения образует соединение красного цвета.

5. Реакция моносахаридов с фенилгидразином; выпадают в осадок фенилгидразоны. При последующем нагревании на водяной бане получаются окрашенные в желтый цвет озазоны, имеющие характерную температуру плавления. Сахароза не дает положительной реакции с фенилгидразином.

6. Цветная реакция с 0,5%-ным раствором хлорида трифенилтетразолия в присутствии раствора гидроксида натрия. Выпадает красный осадок трифенилформазана.

7. Реакция на наличие как гидроксильных, так и альдегидной групп с раствором меди сульфата при подщелачивании; глюкоза образует комплексное соединение фиолетово-синего цвета.

8. Реакция на наличие гидроксильных групп – ацетилирование; происходит образование пентаацетатов со стабильной температурой плавления.

Качественные реакции на сахарозу:

1. Реакция с раствором кобальта нитрата и гидроксида натрия. Появляется фиолетовое окрашивание.

 

Общие качественные реакции на углеводы:

1. Под воздействием минеральных кислот или щавелевой кислоты моно- и дисахариды превращаются в фурфурол или его производные (дисахариды вначале гидролизуются в моносахариды). Из глюкозы образуется оксиметилфурфурол, а из фруктозы – фурфурол. Фурфурол или оксиметилфурфурол, являясь летучими соединениями, взаимодействуют с анилином или прокаином, нанесенным на фильтровальную бумагу, которой накрывают пробирку. Вначале образуются основания Шиффа, имеющие светло-желтую окраску, а затем фурановый цикл раскрывается и получается полиметиновый краситель, производное оксиглютаконового альдегида (малиново-фиолетовое окрашивание).

2. Углеводы образуют со спиртовым раствором α-нафтола и концентрированной серной кислотой соединения хиноидной структуры, окрашенные в красно-фиолетовый цвет.

3. Цветная реакция с резорцином и разведенной хлористоводородной кислотой; молочный сахар образует желтое, а сахароза – розовое окрашивание. При смешении кристаллов глюкозы и тимола после добавления концентрированной серной кислоты появляется темно-красное окрашивание.

4. Реакция с раствором антрона в концентрированной серной кислоте. Появляется зеленое окрашивание, постепенно переходящее в сине-зеленое.

5. Реакция со щелочным раствором диазоурацила; появляется синее окрашивание.

Показателем качества углеводов является удельное вращение растворов, характеризующее их оптическую активность.Для установления удельного вращения глюкозу и галактозу предварительно сушат при 100° – 105 °С до постоянной массы.

Под действием кислот или фермента инвертазы сахароза гидролизуется. Образующуюся смесь D-глюкозы и D-фруктозы называют инвертным сахаром. Эта смесь является левовращающей, так как оптические свойства ее складываются за счет удельного вращения глюкозы (+52,5°) и левовращающей фруктозы (-93°).

В условиях термической стерилизации растворов глюкозы для инъекций, вне зависимости от присутствия стабилизатора, происходит образование продуктов деструкции: дезоксигексазонов, органических кислот, формальдегида, 5-оксиметилфурфурола. В ФС включены способы определения этих веществ, основанные на использовании фотометрических методов.

Галактозу идентифицируют по НД методами ИК-спектроскопии и ВЭЖХ (по временам удерживания), сравнивая с растворами стандартных образцов.

Количественное определение глюкозы, галактозы, лактозы и сахарозы можно выполнить различными методами.

Содержание глюкозы определяют йодометрическим методом. Один из титриметрических методов анализа моносахаридов и дисахаридов основан на использовании реактива Фелинга (2 – 3-кратный избыток). Также используют поляриметрический метод определения сахаров.

ГЖХ-метод определения глюкозы используют после превращения её в летучие соединения (ацетаты сорбита или нитрил глюконовой кислоты).

Хранят лекарственные препараты углеводов в хорошо укупоренной таре при комнатной температуре. Глюкоза в водных растворах при хранении окисляется, растворы сахарозы и молочного сахара постепенно гидролизуются с образованием моносахаридов. Следует также учитывать гигроскопичность сахаров.

Применяют глюкозу при различных заболеваниях сердца, печени, шоке, коллапсе в качестве источника легко усвояемого организмом питания, улучшающего функции различных органов. Назначают глюкозу внутрь (по 0,5-1,0 г), внутривенно до 20-50 мл 40%-ного раствора. Галактозу выпускают в виде гранулята по 0,3 г во флаконах вместимостью 20 мл. Его смешивают с 13,5 мл растворителя для получения микронизированной (менее 1 мкм) суспензии. В таком виде галактозу используют для визуализации полостей при УЗИ, эхокардиографии и др. Сахарозу и сахар молочный используют в фармацевтической практике в качестве наполнителей при приготовлении таблеток и порошков. Из сахарозы готовят сиропы, которые применяют как корригирующее средство.

В фармацевтической практике применяют также крахмал (Amylum). Молекула крахмала включает остатки α-D-глюкопиранозы, отличающиеся друг от друга степенью полимеризации и характером связей. Крахмал используют в качестве наполнителя при изготовлении таблеток.