Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТИОСУЛЬФАТА НАТРИЯ В РАСТВОРАХ

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано в системе контроля за содержанием тиосульфата натрия в растворах.

Вопросы контроля качества и стандартизации лекарственных средств (ЛС) усиливают свою актуальность в настоящее время в связи с общим увеличением числа зарегистрированных в России лекарственных средств: за последние пять лет с 3,5 тысяч до 13,5 тысяч, поступающих, как правило, от разных производителей [Е.В. Дегтерев Анализ лекарственных средств в исследованиях, производстве и контроле качества / Дегтерев Е.В. / Рос. хим. ж. - 2002. - Т. XLVI, №4. - С.43-51].

Контроль доброкачественности ЛС, согласно правилам GLP, проводится по трем направлениям: установление подлинности, анализ чистоты и количественное определение действующего вещества. Для аналитического контроля доброкачественности ЛС на этапе производства целесообразно использовать простые, но надежные и производительные экспрессные методики анализа. Несмотря на то, что в настоящее время для определения действующего вещества в ЛС набольшее применение получили инструментальные методы, не утратили своего значения и титриметрические (объемные), достоинствами которых является простота исполнения, возможность введения новых титрантов и индикаторов, а также разработка новых приемов определения. Согласно Государственной Фармакопеи (ГФ), для определения тиосульфата натрия наибольшее применение получил йодометрический метод [Арзамасцев А.П. Анализ лекарственных смесей / А.П. Арзамасцев, В.М. Печенников, В.Л. Дорофеев, Э.Н. Аксенова / М: Компания спутник +. - 2000. - 275 с.], основным недостатком которого является необходимость стандартизации титранта, затруднения его хранения и проведение рутинного анализа. Устранить данные недостатки позволяет применение инструментальных способов определения тиосульфата натрия.

Известен фотометрический способ определения тиосульфата натрия, основанный на восстановлении его боргидридом калия до сульфида, взаимодействие последнего с N,N-диметил-n-фенилендиамином в присутствии солей трехвалентного железа [ГОСТ 25063.1-81 Материалы фотографические. Метод определения тиосульфата Государственный комитет СССР по стандартам. Москва. - 1982. - С.7].

Образуемая фотометрируемая форма нестабильна и способна разрушаться под действием кислорода воздуха, что в конечном итоге приводит к уменьшению воспроизводимости полученных результатов.

Известен способ количественного определения тиосульфата натрия йодометрическим методом, в основу которого положена реакция его взаимодействия с йодом [Г.А. Мелентьева, Л.А. Антонова. Фармацевтическая химия. М.: Медицина. - 1986. - с.91, Международная фармакопея (третье издание). - Т.3. Спецификация для контроля качества фармацевтических препаратов. Всемирная организация здравоохранения. Женева. - 1990. - с.236].

Основным недостатком предложенного метода является необходимость стандартизации титранта, строгое соблюдение условий его хранения.

Известен способ определения тиосульфата натрия в проявляюще-фиксирующем растворе, включающий введение в анализируемую пробу при pH=8,1-8,3 формалина, подкисление раствора, введение йода и последующее титрование избытка йода стандартным раствором тиосульфата натрия, при этом с целью повышения точности анализа в присутствии сульфита натрия, едкого натра, гидрохинона и метилфенидона, формалин вводят в соотношении с пробой, равном 0,7-0,9:1, и подкисление проводят серной кислотой до pH=1,1-1,3. SU 548808 МПК Кл.² G01N 31/16, C01B 17/64, опубл. 28.02.77.

Однако данный способ используется для определения тиосульфата натрия в проявляюще-фиксирующем растворе, а при определении в лекарственных препаратах он не применяется. Основным недостатком метода является необходимость стандартизации титранта и применение рутинного анализа.

Наиболее близким к заявленному изобретению является кулонометрический способ определения натрия тиосульфата, основанный на взаимодействии электрогенерированного йода при pH 1,2 с определяемым веществом [Абуллина С.Г. Новые аспекты применения гальваностатической кулонометрии в фармацевтическом анализе. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора фармацевтических наук. - Москва, Всероссийской научно-исследовательской институт лекарственных и ароматических растений (ВИЛАР)РАСХН, 2012. - 49 с.].

Недостатком рассмотренного способа определения является сложность аппаратурного оформления.

Задачей настоящего изобретения является разработка экспрессного и достоверного способа определения тиосульфата натрия в растворах.

Технический результат заявленного изобретения состоит:

- в упрощении способа определения за счет применения в качестве титранта фотогенерированного йода, при сохранении точности и предела обнаружения;

- отсутствие дорогостоящего оборудования.

Это достигается тем, способ определения тиосульфата натрия в растворах, характеризующийся введением анализируемой пробы в реакционный сосуд, содержащий соответствующее количество фотогенерированного йода, полученного путем продувания 1-2 минуты воздухом и облучения стабилизированным источником света реакционной смеси, состоящей из 0,5 М раствора йодида калия, ацетатного буферного раствора с pH 5, 6 и сенсибилизатора эозината натрия, фиксированием изменения тока в ячейке и по достижении его постоянства повторным продуванием реакционной смеси воздухом в течение 2-3 минут и повторным ее облучением стабилизированным источником света до достижения исходного количества йода в сосуде, фиксированием времени генерации йода, затраченного на восполнение его убыли, определением количества тиосульфата натрия по градуировочному графику по изменению силы тока и времени генерации.

Сущность заявленного изобретения состоит в том, что в ячейке происходит изменение количества йода в результате химического взаимодействия натрия тиосульфата с титрантом, что приводит к уменьшению силы тока в амперометрической цепи. После достижения постоянства силы тока в амперометрической цепи поглотительный раствор вновь продували воздухом в течение 1-2 мин, повторно облучали светом до достижения исходного количества йода в сосуде и измеряли время генерации, пошедшее на восполнение убыли йода. Поглотительный раствор в ячейке заменяли после выполнения 20-30 анализов. Количество натрия тиосульфата в образце определяли по градуировочным графикам. См. рис. 1, 2. Результаты определения приведены в таблицах 1, 2. Достоверность полученных результатов подтверждали методами добавок и йодометрическим методом, рекомендованным ГОС фармацией [Международная фармакопея (третье издание). - Т.3. Спецификация для контроля качества фармацевтических препаратов. Всемирная организация здравоохранения. Женева.- 1990. - с. 236].

Способ, рекомендованный ГОС фармацией, - объемный, требует большего количества препарата, необходимость стандартизации титранта, визуального фиксирования точки эквивалентности и, как следствие, приводит к увеличению времени единичного определения и низкой воспроизводимости результатов. Предложенный метод автоматизирован, что исключает наличие визуальной ошибки, не требует дорогостоящего оборудования, что позволяет использовать его в условиях обычной контрольно-аналитической лаборатории.

Осуществления способа приведено в примере 1.

Пример 1. Для осуществления способа использовали раствор тиосульфата натрия для инъекций (ОАО «Эксом» г. Ставрополь, Староморьевское шоссе, 9 Г, серия 090313).

1 мл раствора для инъекций количественно переносили в мерную колбу емкостью 250 и доводили до метки бидистиллированной водой. Рабочий раствор анализируемого образца получали повторным разбавлением в 200 раз.

В сосуд для титрования (рис.3) помещали 40 мл 0,5 М раствора йодида калия, 10 мл раствора эозината натрия, 20 мл ацетатного буферного раствора с pH 5,6. Для получения фотогенерированного йода ячейку продувают 1-2 минуты воздухом и облучают стабилизированным источником света. Йод генерируют со скоростью 2,53·10^-7 ммоль/с до содержания его 4·10^-4 ммоль. О концентрации титранта судили по изменению силы тока в цепи амперометрической ячейки. После генерации йода отключали источник света и вводили 1 мл рабочего раствора, фиксируя при этом изменение показаний гальванометра. После достижения постоянства силы тока ячейку вновь продували воздухом в течение 2-3 минут, повторно облучали светом до достижения исходного количества йода в сосуде и измеряли время генерации, необходимое для восполнения убыли йода.

Для проведения последующих определений раствор, находящийся в сосуде для титрования, снова облучали светом, генерируя в нем определенное количество йода. Один и тот же поглотительный раствор позволяет проводить 10-20 определений. Содержание тиосульфата натрия определяли по градуировочным графикам, полученным по стандартным растворам (рис.1, 2). Достоверность полученных результатов контролировали по стандартной методике и методом добавок. Результаты определения натрия тиосульфата в растворе для инъекций представлены в таблицах 1, 2, 3.

Рис.1. График зависимости изменения силы тока от количества определяемого тиосульфата натрия (ΔΔn=5,0337m; R²=1)

Рис.2. График зависимости изменения силы тока от количества определяемого тиосульфата натрия (ΔΔτ=3,1328m; R²=1)

Рис.3. Установка для титрования веществ фотогенерированным йодом: 1 - сосуд для титрования; 2 - источник света; 3 - теплозащитный фильтр; 4 - магнитная мешалка; 5 - магнит; 6 - электроды; 7 - источник тока; 8 - делитель напряжения; 9 - гальванометр; 10 - вольтметр.

Результаты определения тиосульфата натрия, найденные фотохимическим методом по времени генерации (табл.1) и изменению силы тока (табл.2) согласуются между собой, а также с результатами, полученными по стандартной методике [Г.А. Мелентьева, Л.А. Антонова. Фармацевтическая химия. М.: Медицина. - 1986. - с.91, Международная фармакопея (третье издание). - Т.3. Спецификация для контроля качества фармацевтических препаратов. Всемирная организация здравоохранения. Женева. - 1990. - с.236]. Нижний предел определения тиосульфата натрия составляет 0,2 мкг по силе тока и 0,32 мкг по времени генерации йода в поглотительной ячейке.

Проведена валидационная оценка методики фотохимического определения тиосульфата натрия в растворе для инъекций по показателям - специфичность, линейность и аналитическая область методики, правильность и воспроизводимость. Специфичность, оцененная методом «введено - найдено», показала отсутствие влияния вспомогательных веществ (табл.1, 2) на определение тиосульфата натрия в растворе для инъекций. Зависимость между изменением силы тока (временем генерации) в цепи амперометрической установки и массой тиосульфата натрия имеет линейный характер, значение коэффициента линейной корреляции составляет 1,0000. Правильность и воспроизводимость оценивали путем сравнения полученных результатов с опорными значениями. Статистическая обработка 7 определений (табл.3) показала, что относительное стандартное отклонение составляет 0,3.

Опорное значение содержания тиосульфата натрия (300 мг/мл) лежит внутри доверительного интервала среднего значения (298,7±0,340 по силе тока, так и 298,9±0,278 по времени генерации), следовательно, систематическая ошибка отсутствует. Метод фотохимического титрования дает правильные результаты. Методика валидна по показателям специфичность, линейность и аналитическая область методики, правильность и воспроизводимость. Относительная ошибка среднего фотохимического определения тиосульфата натрия в растворе для инъекций составляет 0,4%.

Фотогенерированный йод может быть использован для стандартизации раствора тиосульфата натрия. Осуществление способа приведено в примере 2.

Пример 2. Для осуществления способа готовили водный раствор тиосульфата натрия. Для этого 0,5000 г тиосульфата натрия (ч.д.а.) количественно перенесли в мерную колбу емкостью 250 мл и объем доводили до метки бидистиллированной водой. Рабочий раствор (2 мкг/мл) получали повторным разбавлением в 1000 раз.

Дальнейшее определение проводили по вышеуказанной методике. Результаты определения приведены в таблицах 4, 5.

Результаты определения тиосульфата натрия, найденные фотохимическим методом по времени генерации (табл.4) и изменению силы тока (табл.5), согласуются между собой, а также с результатами, полученными по стандартной методике [Г.А. Мелентьева, Л.А. АнтоноваФармацевтическая химия. М.: Медицина. - 1986. - с.91. Международная фармакопея (третье издание). - Т.3 Спецификация для контроля качества фармацевтических препаратов. Всемирная организация здравоохранения. Женева. - 1990. - с.236]. Относительное стандартное отклонение при определении тиосульфата натрия до 18,0 мкг не превышает 5,00%

Таблица 5 Результаты определения тиосульфата натрия в водном растворе, найденные по изменению силы тока (n=5, р=0,95) Введено тиосульфата натрия Δn, дел ΔΔn, дел Найдено в мкг Фотохимический метод Sr, % по ГОС фармации, Sr, % V, мл 0,0 0,0 2,0 - - - -   1,0 2,0 11,9 9,9 1,98±0,10 5,1 1,98±0,11 5,6 2,0 4,0 22,0 20,0 3,98±0,18 4,5 4,00±0,18 4,5 3,0 6,0 32,1 30,1 6,00±0,18 3,0 6,00±0,18 3,0 4,0 8,0 41,9 39,9 7,94±0,24 3,0 7,98±0,24 3,0 5,0 10,0 52,5 50,2 9,96±0,28 2,8 10,0±0,28 2,8 6,0 12,0 62,8 60,8 12,06±0,33 2,7 11,96±0,33 2,8 7,0 14,0 72,2 70,2 13,94±0,38 2,7 14,00±0,38 2,7 8,0 16,0 82,1 80,1 15,92±0,44 2,8 15,90±0,44 2,8 9,0 18,0 92,5 90,5 17,98±0,49 2,7 17,90±0,49 2,7

Таблица 4 Результаты определения тиосульфата натрия в водном растворе, найденные по времени генерации (n=5, р=0,95) Введено тиосульфата натрия Δτ, с ΔΔτ, с Найдено в мкг Фотохимический метод Sr, % по ГОС фармации Sr, % V, мл 0,0 0,0 1,5 - - - - - 1,0 2,0 7,6 6,1 1,95±0,10 5-1 1,98±0,11 5,6 2,0 4,0 24,0 12,5 3,97±0,17 4,3 4,00±0,18 4,5 3,0 6,0 20,2 18,7 5,97±0,18 3,0 6,00±0,18 3,0 4,0 8,0 26,5 25,0 7,97±0,23 2,9 7,98±0,24 3,0 5,0 10,0 32,9 31,4 10,03±0,27 2,7 10,0±0,28 2,8 6,0 12,0 39,2 37,7 12,03±0,33 2,7 11,96±0,33 2,8 7,0 14,0 45,4 43,9 14,00±0,37 2,6 14,00±0,38 2,7 8,0 16,0 51,7 50,2 16,00±0,45 2,8 15,90±0,44 2,8 9,0 18,0 57,8 56,3 17,95±0,48 2,7 17,90±0,49 2,7

Замена водного растворителя на органический приводит к изменению условий генерации йода, что сказывается на результатах определения тиосульфата натрия.

Первоначально была откалибрована установка в присутствии этилового спирта, ацетона и уксусной кислоты. Для этого измеряли показания гальванометра в отсутствие и в присутствии растворителей при добавлении раствора йода из микробюретки в систему, содержащую 40 мл 0.5 М раствора йодида калия, 20 мл ацетатного буферного раствора с pH 5,6. Результаты определения представлены в табл.6 и на рис.4.

Таблица 6 Зависимость показаний гальванометра от концентрации йода в присутствии органических растворителей ( 1·10-4 М) Введено йода Показания гальванометра, n V, мл С·104, ммоль H2O органические растворители C2H5OH CCl4 СН3СООН 0,0 0,0 0,0 0 0 0,0 0,4 0,4 19,9 16,0 14,8 20,0 0,6 0,6 32,0 24,1 22,1 32,0 0,8 0,8 42,0 32,0 29,5 42,0 1,0 1,0 51,0 39,8 37,0 51,0 1,5 1,5 74,0 60,0 55,5 74,0 2,0 2,0 100,0 79,8 73,5 100,0

Рис.4. Зависимость показаний гальванометра от концентрации йода в водном растворе (1) и в присутствии 0,02 ммоль этанола (2), четыреххлористого углерода (3) и уксусной кислоты (4).

Из данных представленных в табл.6 и на рис.4 следует, что цена деления шкалы гальванометра по йоду в водных растворах и в присутствии уксусной кислоты одинакова (2,0·10^-6 ммоль/дел), что свидетельствует об отсутствии протекания химической реакции между растворителем и реагентом.

Цена деления шкалы гальванометра по йоду в присутствии этилового спирта составляет 2,5·10^-6 ммоль/дел, а в присутствии четыреххлористого углерода - 2,7·10^-6 ммоль/дел. При этом в этих растворителях наблюдается линейная зависимость между показаниями гальванометра и концентрацией йода. Уменьшение чувствительности можно связать с частичным окислением спирта и испарением четыреххлористого углерода.

Введение ледяной уксусной кислоты, используемой в качестве растворителя, в раствор может привести к изменению pH, что повлечет к изменению скорости генерации йода. Авторами работы рекомендовано проводить фотогенерацию йода при оптимальных значениях pH 5÷9 [Додин Е.И. Фотохимический анализ / Е.И. Додин. М.: Металлургия. 1979. - С.54], которое создается использованием ацетатного буферного раствора.

Исследование влияния уксусной кислоты на изменение буферной емкости раствора, содержащего 40 мл 0,5 М раствора йодида калия, 20 мл ацетатного буферного раствора с pH 5,6 приведено в табл.7.

Из полученных данных следует, что при концентрации уксусной кислоты менее 0,200 ммоль pH раствора остается практически постоянной. Следовательно, использование раствора уксусной кислоты в качестве растворителя не должно влиять на скорость генерирования йода (табл.8, рис.5).

Рис.5. Зависимость показаний гальванометра от времени генерации йода в отсутствии (1) и в присутствии (2) уксусной кислоты.

Из полученных данных видно, что скорость генерирования йода в водном растворе и в присутствии уксусной кислоты одинакова (2,53·10^-7 ммоль/с), что вновь подтверждает отсутствие протекания химической реакции. Таким образом, уксусную кислоту можно использовать в качестве растворителя для перевода анализируемого вещества в раствор.

Применение уксусной кислоты для перевода тиосульфата натрия в раствор осуществлено в примере 3.

Пример 3. Для осуществления способа использовали водный раствор тиосульфата натрия. Для этого 0,5000 г тиосульфата натрия (ч.д.а.) количественно переносили в мерную колбу емкостью 250 мл, содержащую 10 мл ледяной уксусной кислоты, и объем доводили до метки бидистиллированной водой. Рабочий раствор (2 мкг/мл) получали повторным разбавлением в 1000 раз.

Дальнейшее определение проводили по вышеуказанной методике. Результаты определения приведены в таблицах 9, 10.

Таблица 9 Результаты определения тиосульфата натрия в уксуснокислой среде, найденные по изменению силы тока (n=5, р=0,95) Введено тиосульфата натрия Δn, дел ΔΔn, дел Найдено в мкг Фотохимический метод Sr, % по ГОС фармации Sr, % V, мл 0,0 0,0 2,0 - - -   - 2,0 4,0 22,0 20,0 3,98±0,18 4,5 3,97±0,18 4,5 4,0 8,0 42,0 40,0 7,96±0,25 3,1 7,90±0,24 3,0 6,0 12,0 62,4 60,4 11,98±0,33 2,8 11,96±0,33 2,8 8,0 16,0 82,0 80,0 15,90±0,44 2,8 15,90±0,44 2,8

Таблица 10 Результаты определения тиосульфата натрия в уксуснокислой среде, найденные по времени генерации (n=5, р=0,95) Введено тиосульфата натрия Δτ, с ΔΔτ, с Найдено в мкг Фотохимический метод Sr, % по ГОС фармации Sr, % V, мл 0,0 0,0 1,5 - - - - - 2,0 4,0 24,0 12,5 3,97±0,17 4,3 4,00±0,18 4,5 4,0 8,0 26,5 25,0 7,97±0,24 3,0 7,98±0,24 3,0 6,0 12,0 39,0 37,5 11,96±0,32 2,7 11,96±0,33 2,8 8,0 16,0 51,5 50,0 15,95±0,44 2,8 15,90±0,44 2,8

Из данных табл.9, 10 следует, что полученные результаты характеризуются хорошей воспроизводимостью. Относительное стандартное отклонение при определении тиосульфата натрия в уксусно-водной среде не превышает 5,0%. Следовательно, уксусную кислоту можно использовать в качестве растворителя для количественного определения тиосульфата натрия.

Таким образом, предложенный фотохимический способ определения тиосульфата натрия в растворах экспрессен, не требует дорогостоящего оборудования, что позволяет использовать его в условиях обычной контрольно-аналитической лаборатории.