Изучение спектральных характеристик систем: органический реагент - металл - пиридоксин

Одним из важнейших направлений развития современной отечественной фармацевтической промышленности является расширение ассортимента безопасных и эффективных лекарственных препаратов, а также усиление их контроля качества. На сегодняшний день на фармацевтическом рынке представлен широкий спектр различных лекарственных препаратов. Одной из часто пополняемых и обновляемых лекарственных групп являются витаминные и витаминосодержащие лекарственные средства [3]. Витамины представляют собой группу соединений разнообразной химической природы, органического характера, которые необходимы для полноценной жизнедеятельности человеческого организма. Одним из важнейших водорастворимых витаминов является пиридоксин (витамин В 6 ), который по своей химической природе является производным пиридина. Витамин В₆ представлен группой соединений: пиридоксаль, пиридоксол, пиридоксамин.

Эти соединения определяют его витаминную активность и обладают общим названием «пиридоксин». Данная группа соединений в тканях активно превращаются в пиридоксальфосфат. Последний в свою очередь является коферментом, необходимым для получения энергии из аминокислот. Пиридоксин является универсальным биовеществом, так как он не только синтезирует в печени фермент трансамилазу, которая регулирует усвоение белков и участвует в переработке аминокислот, но и контролирует баланс калия и натрия в биологических жидкостях [2, 4]. Помимо этого витамин В6 участвует в образовании красных кровяных телец и гемоглобина. Все три формы пиридоксина получают по реакции Дильса-Альдера из оксазолов с диенофилами, а также синтетическим путем из алифатических предшественников пиридинового гетероцикла с метанольной группой в положении 2 и соответствующими функциональными группами в положениях 4 и 5. Витамин В6 применяют при лечении заболеваний нервной системы, злокачественного малокровия, токсикозов беременных и себорейного дерматита.

Химические свойства пиридоксина обусловлены, с одной стороны, свойствами пиридинового цикла, с другой – свойствами имеющихся в пиридиновом ядре заместителей. Так, третичный азот в молекуле обуславливает реакции осаждения пиридоксина гидрохлорида комплексными кислотами - фосфорновольфрамовой и кремневольфрамовой кислотами, реактивом Драгендорфа и другими общеалкалоидными реакти вами. Фенольный гидроксил подтверждается реакциями: с раствором хлорида железа (III) (красное окрашивание, исчезающее при добавлении нескольких капель разведенной серной кислоты) и по реакции сочетания с 2,6-дихлорхинонхлоримидом (образуется индофеноловый краситель голубого цвета). Этот реактив реагирует лишь с теми фенолами, у которых n-положение является незамещенным. Две последние реакции являются фармакопейными.

В основе химической структуры пиридоксина находится пиридин – шестичленный гетероцикл с одним атомом азота, который участвует в образовании единой замкнутой системы из 6π – электронов. Из-за отрицательного индуктивного эффекта атома азота электронная плотность у атомов углерода, особенно в положениях 2,4,6 сильно понижена (π-дефицитный гетероцикл). Атом азота пиридинового цикла не является достаточно активным для образования прочных комплексных соединений. В структуре так же присутствует фенольный кислород, который является более реакциооноспособным центром для образования координационных связей с железом. Согласно ГФ XIII общей фармакопейной статье 1.2.3.0017.15 [1]

анализ витамина В 6 проводят методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). ВЭЖХ является одним из эффективных методов разделения и количественного определения компонентов в смеси. Но наряду с его достоинствами существуют и значительные недостатки: сложность исполнения, дороговизна оборудования и его оснащения. Сложность анализа ВЭЖХ обуславливается тем, что при фотометрическом детектировании в видимой и ультрафиолетовой (УФ) областях спектра, элюируемые вещества могут обладать различными максимумами поглощения, в то время как большинство детекторов допускает измерение при одной длине волны [5]. Кроме того, в ультрафиолетовой области требуемая прозрачность подвижной фазы ограничивает область применения как детектора, так и собственно хроматографа. Поэтому актуальным является разработка спектрофотометрического метода анализа, как более простого в исполнении, но достаточно точного. Приоритетными реакциями, положенными в основу спектрофотометрических методик, являются реакции комплексообразования с органическими и неорганическими реагентами [6].

Целью данной работы явилось изучение спектральных характеристик в системах органический реагент – металл – витамин, которые могут быть положены в основу количественного определения витамина В6.

Экспериментальная работа включала в себя исследования оптимальных условий реакции комплексообразования в двух системах: о-крезолфталексон S (о-КФТS) - железо (II) - пиридоксин и бромфеноловый синий (БФС) - железо (II) - пиридоксин. Исследования проводили в растворах, приготовленных на дистиллированной воде с использованием химически чистых реактивов (х.ч.). Характеристики рабочих растворов представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Характеристики рабочих растворов

Наименование реагента	Марка чистоты	Концентрация, моль/л
1-я система: о-КФТS - железо (II) - пиридоксин
о-КФТS	х.ч.	2·10-4
Соль Мора		2·10-4
Пиридоксина гидрохлорид		1·10-2
2-я система: БФС–- железо (II) - пиридоксин
БФС	х.ч.	0,5·10-4
Соль Мора		7·10-4
Пиридоксина гидрохлорид		1·10-4

В работе применялись аммиачно-ацетатные буферные растворы рН 3-11. Регистрацию оптических плотностей производили на спектрофотометре ПЭ-5400 с использованием кюветы с расстоянием между светопропускающими гранями 0,5 и 1 см в диапазоне длин волн от 380 до 650 нм.

В работе были изучены спектрофотометрические характеристики систем: БФС –- железо (II) - пиридоксин и о-КФТS - железо (II) – пиридоксин, которые представлены в таблицах 2-5.

Таблица 2

Основные спектрофотометрические характеристики системы о-КФТS-пиридоксин

рН	λR, нм	λ R-пиридоксин , нм	∆ λ, нм
6	440	440	0
7	570	440	-130
8	570	570	0

Анализ полученных экспериментальных данных показал, что при рН 7. в присутствии пиридоксина возникает значительный гипсохромный эффект. Наблюдаемую цветную реакцию можно объяснить следующим образом: пиридоксин гидрохлорид представляет собой производное пиридина. В его молекуле присутствуют две гидроксогруппы связанные с пиридиновым циклом через метиленовую группировку и одна гидроксогруппа непосредственно связанная с гетероциклом. Кислотность этой гидроксогруппы усилена за счет сопряжения с электронной плотностью кольца, что облегчает ее диссоциацию по кислотному типу. Учитывая, что наиболее яркая цветная реакция в системе о-КФТS пиридоксин наблюдается при большом избытке фармацевтического препарата, можно предположить, что уменьшение цепи сопряжения красителя, связанно с протонированием слабо - кислотных хромофорных групп ионами водорода, выделяющимися в процессе углубления диссоциации пиридоксина в нейтральной среде [1], что и вызывает значительный гипсохромный эффект.

Высокая контрастность реакции о-КФТS с пиридоксином дает возможность использовать ее при идентификации исследуемого препарата при рН 7.

Также представляло интерес исследование влияние пиридоксина на равновесия комплексообразования красителя с Fe2+ и Fe3+ . Для этого предварительно получены спектры светопоглощения о-КФТS и его же в присутствии ионов железа разной валентности. Анализ абсорбционных кривых системы о-КФТS - Fe2+ (табл. 3) показал, что взаимодействие красителя с ионами Fe2+ начинается при рН 5 и достигает максимума при рН 7.Это подтверждается наличием заметного гипсохромного эффекта, который составил при этом значении рН 80 нм. С увеличением щелочности среды гипсохромный эффект уменьшается и начиная с рН 9 полностью отсутствует.

Абсорбционные кривые тройной системы о-КФТS - Fe2+пиридоксин показали, что наблюдаемый в двойной системе о-КФТS- Fe2+ при рН 7 и 8 гипсохромный эффект исчезает при введении в двойную систему пиридоксина, и спектр тройной системы приобретает вид спектра самого реагента. Таким образом, можно заключить, что пиридоксин разрушает комплекс органического реагента с Fe2+,однако в присутствии ионов Fe2+ соединение между о-КФТS и пиридоксином также не образуется. По-видимому, это связано с образованием более прочного бесцветного комплекса Fe2+ с пиридоксином.

Анализ спектров светопоглощения системы о-КФТS- Fe3+ (табл. 4) показал, что взаимодействия органического реагента с ионами Fe3+ начинается при рН 4 и достигает максимума при рН 7 и сопровождается значительным гипсохромным эффектом ∆λ =90 нм.

Анализ спектров светопоглощения системы о-КФТS- Fe3+ -пиридоксин показал, что введение пиридоксина не влияет на ее спектральные характеристики. Это говорит о значительной прочности комплекса красителя с Fe3+, который пиридоксином не разрушается.

Таблица 3

Основные спектрофотометрические характеристики системы о-КФТS- Fe2+-пиридоксин

рН	λR,нм	2+ λ R- Fe ,нм	2+ R-  Fe  -пиридоксин , нм	∆λ,нм
5	440	450	440	-10
6	440	450	440	-10
7	570	490	570	80
8	570	510	570	60
9	570	570	570	0
10	570	570	570	0
11	570	570	580	10

Таблица 4

Основные спектрофотометрические характеристики системы о-

КФТS- Fe3+-пиридоксин

рН	λR,нм	3+ λ R- Fe ,нм	3+ λ R- Fe  -пиридоксин , нм	∆λ,нм
7	570	480	480	0
8	570	560	570	10
9	570	570	570	0

Существенный батохромный эффект, возникающий при введении пиридоксина в систему о-КФТS- Fe2+ позволяет использовать ее для идентификации исследуемого препарата.

При исследовании системы бромфеноловый синий (БФС) - железо (II) - пиридоксин было выяснено, что оптимальной средой для компле ксообразования явилась нейтральная среда. В этих условиях органический реагент (бромфеноловый синий) имеет фиолетовую окраску. При добавлении к раствору бромфенолового синего пиридоксина спектр поглощения не меняется (табл.5).

Таблица 5

Основные спектрофотометрические характеристики системы БФС - железо (II)

рН	λ R, нм	λ R-пиридоксин , нм	∆ λ , нм
6	590	590	0
7	590	590	0
8	590	590	0

Бромфеноловый синий в нейтральных растворах поглощает при 590 нм. При добавлении к раствору БФС лекарственного препарата пиридоксина не происходит изменение интенсивности оптической плотности в области пика индикатора. Раствор, содержащий железо (II) и пиридоксин в нейтральной среде не окрашен.

При добавлении к раствору БФС железа (II) не происходит изменение интенсивности окраски органического реагента и макимум светопоглощения наблюдается при то же длине волны.

Таблица 6 Основные спектрофотометрические характеристики системы

БФС - железо (II)

рН	λ R, нм	λ R- Fe 2+ , нм	λ R- Fe  -пиридоксин , нм	А	∆λ,нм
6	590	590	440	0,307	-150
7	590	590	440	0,467	-150
8	590	590	440	0,12	-150

При введении в двухкомпонентную систему БФС – Fe (II) лекарственного препарата пиридоксина наблюдается существенный гипсохромный эффект (A max трехкомпонетного комплекса равна 440 нм). Смещение длины волны происходит в низковолновую область, Δλ= -150 нм. Образовавшееся соединение имеет желтый цвет.

Характеризуя трёхкомпонентную систему относительно окраски индикатора, необходимо отметить, что Δλ составляет -150 нм. Смещения спектров поглощения подтверждаются визуальным различием окрасок.

На основании полученных результатов можно судить о том, что система о-КФТS- Fe3+-пиридоксин требует более детального исследования. Несмотря на отсутствие смещения максимума спектра поглощения, тройная система имеет высокую интенсивность, что может быть положено в основу реакции количественного определения пиридоксина.

На основании спектральных характеристик системы БФС – Fe (II) – пиридоксин можно считать, что образуется комплексное соединение, которое может быть использовано для создания чувствительной методики определения пиридоксина. Это позволяет в дальнейшем изучить возможность количественного определения пиридоксина по реакции с БФС в присутствие ионов железа.