Автореферат и диссертация по фармакологии (15.00.02) на тему:Применение физико-химических методов для стандартизации и контроля качества лекарственных веществ, относящихся к карбоновым кислотам и их производным

□03 167601

На правах рукописи

Лузин Алексей Александрович

ПРИМЕНЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ДЛЯ СТАНДАРТИЗАЦИИ И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ЛЕКАРСТВЕННЫХ ВЕЩЕСТВ, ОТНОСЯЩИХСЯ К КАРБОНОВЫМ КИСЛОТАМ И ИХ ПРОИЗВОДНЫМ

15 00 02 — фармацевтическая химия и фармакогнозия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата фармацевтических наук

Москва-2008

2 4 ДПР 2000

003167601

Работа выполнена в ГОУВПО Московская Медицинская Академия им И М Сеченова Росздрава

Научные руководители:

академик РАО, доктор фармацевтических наук, профессор

кандидат химических наук, доцент

Попков Владимир Андреевич Дугачева Галина Михайловна

Официальные оппоненты:

доктор химических наук, профессор доктор фармацевтических наук, профессор

Харитонов Юрий Яковлевич Берлянд Александр Семенович

Ведущая организация:

институт стандартизации и контроля лекарственных средств ФГУ «Научный центр экспертизы средств медицинского применения» Росздравнадзора

Защита состоится 19 мая 2008 г в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 208 040 09 при Московской Медицинской Академии им И М Сеченова по адресу г Москва, Никитский бульвар, 13

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ММА им И М Сеченова (117998, г Москва, Нахимовский проспект, 49)

Автореферат разослан «14 »АЦгр&Ь^ 2008 г

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор фармацевтических наук, профессор Садчикова Наталья Петровна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы-

На современном этапе развития фармацевтической промышленности, для которой характерно расширение ассортимента лекарственных веществ, повышение требований к их качеству, возникает необходимость в пересмотре некоторых нормативных требований при аттестации выпускаемой продукции и более широком применении различных физико-химических исследований

Качество получаемых лекарственных препаратов зависит от степени чистоты исходных продуктов, соблюдения технологического режима и условий хранения Поэтому важным направлением исследований в области фармацевтического анализа является разработка методов повышения оценки качества лекарственных веществ

Одним из способов контроля чистоты лекарственных веществ является изучение фазового перехода твердое тело - жидкость, который нормируется для большинства лекарственных соединений, и должен являться не только качественной характеристикой исследуемой субстанции, но и количественным показателем чистоты Решение этой задачи предусматривает использование физико-химических методов

Для повышения качества выпускаемой продукции возникает необходимость выпуска стандартных образцов лекарственных веществ, в частности, стандартных образцов температур плавления В литературе имеются указания на необходимость таких разработок В связи с этим актуальной задачей является поиск методов очистки, позволяющих получать высокочистые лекарственные соединения

Систематических исследований по применению одной из разновидностей кристаллизационного метода очистки, а именно направленной вакуумной сублимации для получения высокочистых образцов исследуемых лекарственных соединений до настоящего времени проводилось мало

Цели исследования

Обосновать применимость метода дифференциальной сканирующей калориметрии для определения чистоты лекарственных веществ диазепама, мезапама, нозепама, салициловой кислоты, ацетилсалициловой кислоты, салициламида, бензойной кислоты и бензонала Провести очистку лекарственных субстанций методом направленной вакуумной сублимации, определить чистоту до и после очистки и уточнить интервал плавления исследуемых лекарственных соединений

Задачи исследования

Для достижения поставленной цели предстояло решить следующие основные задачи

1 Провести термический анализ бинарных систем лекарственных веществ с целью обоснования применимости метода дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) для определения криоскопических констант

2 Определить криоскопические константы исследуемых лекарственных веществ для их использования при определении чистоты соединений

3 Провести определение чистоты изучаемых лекарственных соединений методом дифференциальной сканирующей калориметрии с использованием определенных экспериментально криоскопических констант

4 Разработать методику и оптимальный режим дополнительной очистки изучаемых лекарственных веществ методом направленной вакуумной сублимации

5 Уточнить и количественно определить интервал температур плавления изучаемых лекарственных веществ, отвечающих требованиям НТД

Научная новизна исследования

1. Впервые методом термического анализа изучены термическое поведение и диаграммы плавкости исследуемых лекарственных веществ Проведено обоснование возможности применения метода дифференциальной сканирующей калориметрии для определения криоскопических констант и чистота исследуемых лекарственных веществ

2 Впервые методом ДСК экспериментально определены криоскопические константы и чистота шести изученных лекарственных соединений

3. Впервые для глубокой очистки шести лекарственных соединений был использован метод направленной вакуумной сублимации

4 Разработаны методика и оптимальные режимы процесса очистки изучаемых веществ данным методом

5 Экспериментальные данные позволяют рекомендовать метод направленной вакуумной сублимации для получения высокочистых субстанций

6 Проведен расчет суммарного количества примесей в изучаемых соединениях с учетом нормативного интервала плавления и показано, что чистота соединений не соответствует нормативной.

7 Определены оптимальные значения интервалов плавления для каждого изучаемого соединения, отвечающие нормативному содержанию примесей

Практическая значимость работы

1 Разработана и произведено внедрение методики "Очистка лекарственных веществ различных фармакологических групп направленной вакуумной сублимацией" в учебный процесс кафедры фармацевтической и токсикологической химии медицинского факультета РУДН (5 курс, фармацевтическая химия, «Стандартизация и контроль качества лекарственных средств») Результаты диссертационной работы использованы в проекте «Методического руководства по определению качества лекарственных веществ,

относящихся к карбоновым кислотам и их производным», (в главном управлении по контролю качества лекарственных средств и медицинской техники республики Узбекистан)

2 С помощью экспериментально определенных криоскопических констант лекарственных веществ произведен расчет суммарного количества примесей

3 Предложены интервалы плавления для каждого изучаемого соединения, отвечающие нормативному содержанию примесей

Апробация работы

Основные материалы исследования изложены в тезисах докладов на международной конференции «Физико-химический анализ жидкофазных систем», в г Саратове, 2003 г, на «XV международной конференции по химической термодинамике в России», в г Москве, 2005 г, на VII, VIII, X, XII российских национальных конгрессах «Человек и лекарство», в г Москве, 2000, 2001, 2003 и 2005 гг, межкафедральной научной конференции в ГОУВПО ММА им И М Сеченова, 2007 г

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 9 научных работ

Связь задач исследования с проблемным планом фармацевтических наук

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ ГОУВПО ММА им И М Сеченова по теме «Новые знания и подходы в оценке качества и сертификации биологически активных соединений синтетического и природного происхождения, лекарственных препаратов, изделий медицинской техники (технологические и экологические аспекты)», № госрегистрации 01 200 118796

Положения, выносимые на защиту

1 Возможность применения метода дифференциальной сканирующей калориметрии для анализа чистоты исследуемых лекарственных веществ

2 Применимость метода направленной вакуумной сублимации для получения высокочистых субстанций, которые могли бы использоваться в качестве стандартных образцов

3 Возможность применения очищенных лекарственных веществ в качестве стандартных образцов температуры плавления

Объем и структура диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, четырех глав, посвященных экспериментальным исследованиям, и общих выводов

Диссертационная работа изложена на 143 страницах машинописного текста, содержит 19 таблиц и 25 рисунков Библиографический указатель включает 153 источника литературы, из них 69 на иностранных языках

Обзор литературы посвящен критическому анализу имеющихся данных по применению различных физико-химических методов анализа к лекарственным веществам, очистке органических соединений сублимационными методами, выделен раздел, в котором анализируются различные подходы к требованиям, предъявляемых к качеству лекарственных препаратов, и, в частности, к их чистоте На примере ацетилсалициловой кислоты проведен сравнительный анализ изменения уровня требований, предъявляемых к качеству данной субстанции с 1910 г по настоящее время На основе такого анализа сформулированы цели и задачи настоящего исследования

Во второй главе приводятся данные по дериватографическому анализу изучаемых веществ На основе полученных экспериментальных данных термического анализа представлены диаграммы плавкости бинарных систем исследуемых соединений

В третьей главе представлены конкретные методики и оптимальные режимы очистки объектов исследования методом направленной вакуумной сублимации

Четвертая глава посвящена определению чистоты исследуемых лекарственных веществ (до и после очистки методом направленной вакуумной сублимации) с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии

Пятая глава посвящена вопросам стандартизации температур плавления изучаемых лекарственных веществ

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1 Общая характеристика применения физико-химических методов для анализа

лекарственных веществ

Вопросы чистоты веществ приобретают в настоящее время все большее значение Это связано, в частности, с тем, что соединения высокой степени чистоты необходимы для различных практических целей (например, стандарты для хроматографии), особенно в сфере применения лекарственных веществ

Дифференциальный термический анализ дает возможность определять наличие разложения или загрязнения лекарственных веществ при хранении, прогнозировать сроки годности, определять однородность партии продукции, изучать явления полиморфизма, контролировать чистоту лекарственных веществ

Из современных методов определения чистоты органических соединений метод дифференциальной сканирующей калориметрии, в основе которого лежит влияние наличия примесей на температуру фазового перехода твердое тело -жидкость, является одним из самых надежных Температура этого фазового перехода наиболее чувствительна к присутствию примесей по сравнению с некоторыми другими физико-химическими параметрами Это позволяет с достаточной точностью оценить чистоту даже высокочистых органических веществ, к классу которых можно отнести и лекарственные соединения Кроме того, изменение температуры фазового перехода твердое тело - жидкость

является свойством, не требующим для определения чистоты химической идентификации примесей и стандартного образца

2 Объекты исследования

В качестве объектов исследования были использованы лекарственные вещества производные бензодиазепина (диазепам, мезапам, нозепам), производные салициловой кислоты (салициловая кислота, ацетилсалициловая кислота, сапициламид), производные бензойной кислоты (бензойная кислота, бензонал) Таким образом, исследованиям подверглись широко распространенные лекарственные вещества, имеющие различное химическое строение Некоторые из изучаемых объектов назначаются на длительный курс лечения (ацетилсалициловая кислота 10 г и более на курс, салициловая кислота 18-60 г на курс или применяются в форме инъекций (диазепам)) Некоторые лекарственные препараты могут содержать в качестве примеси различные вещества При длительном применении препаратов примесь может накапливаться в организме, поэтому даже незначительные количества примесей могли причинить непоправимый вред здоровью пациентов, применяющих эти лекарственные средства Все исследуемые вещества отвечали требованиям НТД

3 Дериватографическое изучение исследуемых соединений

Поведение исследуемых соединений в процессе нагревания было изучено на приборе ДТА "Дериватограф - 1050" МОМ (ВНР) Все испытания проводились в стандартных условиях, скорость нагрева 2°/мин в статической атмосфере воздуха, эталон - оксид алюминия, масса образца 100 ± 0,05 мг Тигли платиновые открытые

Из анализа дериватограмм исследуемых лекарственных веществ следует, что все они плавятся без разложения, большинство из них незначительно теряет в весе при нагревании до температуры плавления (без наличия теплового эффекта),

что дает основания надеяться на успешную очистку этих соединений методом направленной вакуумной сублимации, т к возгонка может быть значительной, если препарат нагреть в вакууме

4 Термический анализ бинарных систем исследуемых соединений

Изучение диаграмм плавкости бинарных систем лекарственных веществ было необходимо для обоснования правомерности использования дифференциальной сканирующей калориметрии, как метода анализа чистоты веществ Кроме того, диаграммы плавкости некоторых бинарных систем имеют и самостоятельное значение, т к могут исследоваться вещества, являющиеся естественными примесями к основному компоненту и данные по диаграммам плавкости нужны для прогнозирования очистки кристаллизационными методами

В связи с тем, что изучаемые соединения относились к трем различным химическим группам, бинарные системы составлялись из соединений, имеющих сходное строение

Были изучены диаграммы плавкости 6 бинарных систем (таблица 1) Все экспериментальные данные получены с помощью термического анализа при указанных выше условиях Полученные результаты указывают на наличие диаграмм плавкости эвтектического типа без твердых растворов и молекулярных комплексов для всех изученных бинарных систем Температуры плавления эвтектик определялись как средний результат всех измерений, погрешность которого оценивалась дисперсией средней величины в доверительном интервале 95%-ной вероятности В таблице 1 приведены составы и температуры плавления эвтектик всех изучаемых бинарных систем

Таблица 1. Составы и температуры плавления эвтектик бинарных систем исследуемых соединений.

№ Название системы Температура плавления эвтектики, °С Состав эвтектики (мол% первого компонента)

1 Диазепам - мезапам 86,30 ± 0,45 55

2 Диазепам - нозепам 120,10 ±0,52 87

3 Мезапам - нозепам 99,00 ± 0,60 97

4 Салициловая кислота -ацетилсалициловая кислота 113,30 ±0,62 37

5 Салициловая кислота -салициламид 116,00 ±0,60 36

6 Бензойная кислота - бензонал 98,00 ± 0,43 67

5 Применение метода дифференциальной сканирующей калориметрии для определения чистоты исследуемых лекарственных соединений

В настоящее время предложен быстрый, чувствительный и достаточно точный динамический метод определения чистоты твердых при комнатной температуре веществ при помощи дифференциальной сканирующей калориметрии Применение дифференциальных калориметров для определения чистоты твердых химических соединений позволило определить теплоту плавления (дНпл), температуру плавления (Т^) и молярную долю примеси (N2) из одного эксперимента, т е из одной кривой ДСК в течение короткого промежутка времени (30 - 100 мин) без эталонного чистого вещества

Определение температур плавления и криоскопических констант калориметрическим методом проводилось с помощью дифференциального сканирующего калориметра ДСМ-2М (Россия) Навески составляли от 5 до 20 мг, помещались в закрытые алюминиевые контейнеры, калибровка проводилась по индию и бензойной кислоте Скорость нагрева составляла 2°/мин Взвешивание

образцов проводилось на весах Е МеШег (Швейцария), навеска определялась с точностью до 0,05 мг

Термические методы определения примесей в твердых веществах основаны на точном измерении температуры плавления, которая является важной физико-химической константой и приводится в справочниках по термодинамическим свойствам веществ Однако температура плавления изменяется даже при незначительном количестве примесей На этом принципе понижения точки плавления твердого вещества с очень незначительным количеством примесей (до 0,05 мол %) основывается определение чистоты методом ДСК

Плавление твердых веществ сопровождается эндотермическим эффектом, который записывается на кривой ДТА Величина площади пика пропорциональна энтальпии плавления (дНц,,) Если вещество содержит примеси понижающие температуру плавления, то в зависимости от их количества точка начала плавления на температурной шкале будет смещена в область более низких температур, а внешний вид кривой ДСК будет более пологий Определение чистоты основано на измерении температуры плавления изучаемого вещества с точностью ± 0,1 - 0,2 °С

Рабочее уравнение (1), описывающее ДСК кривую плавления, также основывается на законе Вант-Гоффа

дТ = Ы2ЯТпл2/лНпл 8 (1)

где

дТ - понижение (депрессия) температуры плавления по отношению к чистому веществу, К,

Тпл - температура плавления чистого образца без примеси, К,

N2 - мольная доля примеси в образце,

8 - доля вещества, расплавленная при температуре Т,

дНпл - теплота (энтальпия) плавления изучаемого вещества,Дж/моль,

Я - универсальная газовая постоянная, 8,314 Дж/моль К

Количество примеси в мольных долях может быть определено, если известна молекулярная масса изучаемого вещества и точная масса самого образца

Определяя всю площадь под кривой ДСК, например, планиметрированием, рассчитывают значение энтальпии плавления (дНпл) Общую площадь (А) делят графически на ряд произвольных парциальных площадей, например, размером А, (10 %), А2 (20 %), Аз (30 %), А4 (40 %), которые также измеряются планиметром Парциальные площади соответствуют долям исходного расплавленного вещества, которые обозначается §ь g2, £3> и т д

Теплота плавления при Т, соответствует площади А,, т е количеству тепла, необходимому для плавления доли твердого образца при Т| Доля расплавленного вещества §1 = А^А Температуры Ть Т2, Тз, как уже указывалось выше, определяется по температурным штрихам, нанесенным прямо на ДСК кривую Таким же путем рассчитывается 1/§ь 1/^2, 1/Яз Для большей точности желательно определить как можно больше точек 1 / g так, чтобы они ложились в интервале 2 < 1 / § < 5 Значение 1 / § откладывается по оси абсцисс, а значение температур -по оси ординат Если провести через полученные точки линию, то она, как правило, не будет прямолинейной Для ее линеаризации надо ввести корректирующий фактор К для всех gь g2, §3, , а затем рассчитать g по уравнению (2)

Через полученные точки §1, g2, gз можно провести прямую Значение К рассчитывается методом наименьших квадратов по уравнению (3)

К = [[(Тз - Т2)/(Т2 - ТО] Аз - [(А3 - А2)/(А2 - А,)] А,]/[(А3 - А2) (А2 - А,) -

Полученная прямая пересекает ординату в точке Т0 и показывает значение температуры плавления чистого вещества без примеси, а наклон прямой по отношению к оси абсцисс дает нам величину дТ и по уравнению (1) рассчитывается Ы2

8 = (А,+К)/(АО6Щ +К)

(2)

(Т3-Т2)(Т2-Т,)]

(3)

Методом ДСК были зарегистрированы термограммы диазепама, мезапама, нозепама, салициловой кислоты, ацетилсалициловой кислоты, салициламида, бензонапа, бензойной кислоты и рассчитаны их теплоты плавления, криоскопические константы и мольные доли примесей, содержащиеся в веществах до их очистки методом направленной вакуумной сублимации (таблица 2)

Из приведенных в таблице 2 данных следует, что количество примесей в веществах, отвечающих требованиям НТД, колебалось от 0,6 до 3,98 мол % В связи с этим встал вопрос о дополнительной очистке исследуемых лекарственных соединений

6 Очистка лекарственных веществ методом направленной вакуумной сублимации

Мы остановили свой выбор на данном варианте кристаллизационных методов очистки в связи с рядом преимуществ, которым он обладает, а именно возможность очистки материалов в тех случаях, когда такие методы разделения как дистилляция, экстракция, ректификация и др либо невозможны, либо очень сложны, возможность получать в чистом виде вещества, разлагающиеся при температуре плавления, легко окисляющиеся, имеющие низкую растворимость в обычных растворителях, получение во многих случаях продукта сразу в товарной форме, высокий конечный выход очищенного продукта (70 - 90%) и др

Все исследуемые вещества были подвергнуты очистке методом направленной вакуумной сублимации

Каждое изучаемое соединение подвергалось очистке несколько раз с целью разработки оптимального режима Среднее значение вакуума составляло 3 10"2 мм рт ст По окончании очистки определялись температуры плавления всех фракций, и рассчитывалось содержание примесей в максимально очищенном веществе методом дифференциальной сканирующей калориметрии (таблица 2)

Таблица 2. Температуры плавления, теплоты плавления, криоскопические константы, мольные доли примесей исследуемых веществ, определенные методом ДСК

Исследуемое вещество Температура плавления, °С Теплота плавления (после очистки), кДж/моль Криоско-пическая константа, мол д /К Количество примесей, мол %

До очистки После очистки До очистки После очистки

Диазепам 131,3 131,9 22,31 0,01645 0,99 0,25

Мезапам 102,4 102,8 17,53 0,01500 0,60 0,05

Нозепам 174,7 175,7 66,44 0,03983 3,98 0,34

Кислота 158,0 158,9 22,58 0,01463 1,32 0,16

салициловая

Кислота 134,0 135,1 24,79 0,01801 1,98 0,14

ацетилсали-

циловая

Салициламид 140,0 141,3 22,78 0,01607 2,09 • 0,28

Бензонал 134,6 134,9 24,43 0,01770 0,53 0,10

Бензойная 122,1 123,5 17,30 0,01334 1,87 0,18

кислота

На рисунке 1 показаны, в качестве примера, кривые распределения температур плавления и выход всех полученных фракций при очистке ацетилсалициловой кислоты Температура сублимации (во всех случаях) 61.ша ниже температуры плавления вещества

г

20 40 60 80 100

Выход фракций, %

Рисунок 1. Кривая распределения температур кристаллизации ацетилсалициловой кислоты по массе слитка после направленной сублимации

------температура кристаллизации исходного вещества

-температура кристаллизации фракций

7 Изучение лекарственных веществ методами ИК-спектроскопии и тонкослойной хроматографии

Использование дифференциальной сканирующей калориметрии для анализа образцов лекарственных веществ позволяет определить суммарное количество примесей Поэтому для наиболее полной характеристики необходимо определить наличие примесей в образце и другими методами Из числа методов, используемых для этих целей в испытаниях на чистоту органических веществ, в частности химико-фармацевтических препаратов, широкое распространение получила тонкослойная хроматография

В работе использовались готовые пластины с тонким слоем сорбента Силуфол УФ-254 Хроматографирование проводили в камерах, насыщенных парами различных систем растворителей Хроматограммы обрабатывали 0,1 % раствором эозината натрия с последующим облучением УФ светом при 254 нм до появления пятен на желтом фоне

Наличие примесей в исследуемых лекарственных субстанциях до очистки подтверждены методом ТСХ На хроматограммах очищенных лекарственных веществ было обнаружено одно пятно, соответствующее основному веществу и совпадающее со значением стандартного образца

Полученные данные в результате исследования лекарственных веществ методом тонкослойной хроматографии свидетельствуют о том, что во всех веществах после очистки методом направленной вакуумной сублимации посторонних примесей не содержалось

Общая статья, посвященная ИК-спектроскопии, включена во все современные фармакопеи, что свидетельствует о перспективности применения этого метода в фармацевтическом анализе

Наличие (или отсутствие) каких-либо основных полос на инфракрасном спектре является указанием на наличие (или отсутствие) функциональных групп, которым это поглощение соответствует Однако корреляция положения полос и химического строения вещества является правильной только в случаях сохранения стандартных условий определения Совокупность всех полос поглощения, образующая инфракрасный спектр данного вещества, однозначно определяет его индивидуальность только при сохранении стандартных условий определения Поэтому все современные фармакопеи рекомендуют проводить испытание на подлинность методом ИК-спектроскопии, предписывая при этом использование стандартного образца

При планировании и проведении исследования инфракрасных спектров образцов лекарственных веществ преследовалась основная цель доказать, что при очистке лекарственных веществ методом направленной вакуумной сублимации не

происходит их деструкция Для этого регистрировались ИК-спектры лекарственных веществ до и после очистки и устанавливалась их идентичность

ИК-спектры лекарственных веществ регистрировались на ИК-Фурье спектрометре Tensor - 27 (фирмы Bruker) в области 400 - 4000 см"1 с разрешением 1 см"1 при числе сканирований 32 Исследуемые вещества смешивались с бромидом калия в соотношении 1 100 и запрессовывались в таблетки Все спектры поглощения зарегистрированы относительно таблетки с чистым бромидом калия

Была установлена идентичность спектров до и после очистки диазепама, мезапама, нозепама, салициловой кислоты, ацетилсалициловой кислоты, салициламида, бензойной кислоты и бензонала Это также позволяет утверждать, что данные вещества не разлагались при их очистке методом направленной вакуумной сублимации

8 Стандартизация температур плавления изучаемых лекарственных веществ

Задача повышения качества лекарственных веществ выдвигает высокие требования к объективности их аттестации Для объективной характеристики лекарственных соединений могут быть использованы физические константы В настоящее время нормативно-техническая документация на лекарственные вещества требует, чтобы интервал между началом и концом плавления не превышал 2° Эта разность зависит от природы изучаемого объекта и от его чистоты Вещества, плавящиеся в таком широком интервале как 2°, нельзя считать чистыми

Для определения криоскопической константы вещества достаточно, чтобы естественная примесь удовлетворяла следующим требованиям. 1) исследуемое вещество и примесь должны образовывать диаграмму состояния эвтектического типа, без твердых растворов; 2) состав эвтектики не должен лежать в области

малых концентраций исследуемого вещества, 3) основное вещество и примесь в жидкой фазе должны образовывать идеальный или разбавленный раствор

Для использования температуры плавления в качестве критерия чистоты лекарственного вещества необходимо знать его криоскопическую константу, потому что одинаковое понижение температуры плавления от присутствия примесей не всегда указывает на одинаковую чистоту соединений (N0, которая зависит также и от величины криоскопической константы данного соединения

N1 = 1 - А дТ (4)

где

А - криоскопическая константа, мол д /К,

дТ - понижение (депрессия) температуры плавления вещества от наличия примесей, К

Криоскопические константы изучаемых веществ (кроме салициловой и бензойной кислот) были впервые определены экспериментально После определения криоскопических констант стала возможной стандартизация температур плавления диазепама, мезапама, нозепама, ацетилсалициловой кислоты, салициловой кислоты, салициламида, бензойной кислоты, бензонала Кроме того, так как физические константы могут быть использованы для объективной характеристики лекарственных веществ, есть необходимость разработки стандартных образцов температур плавления.

Криоскопические константы А, выраженные в мол долях/град, дают возможность рассчитать концентрации примесей и оценить чистоту исследуемых соединений Рассчитанные данные исследуемых лекарственных веществ, которые были очищены методом направленной вакуумной сублимации приведены в таблице 2

На основании полученных экспериментальных данных были найдены расчетная концентрация примесей N2, учитывая интервал плавления ДТ в 2°, рекомендованный соответствующей нормативной документацией, и рассчитанный интервал плавления ДТ лекарственных веществ при известной нормативной концентрации примесей N2

Таблица 3. Температуры плавления и «возможное» содержание примесей в исследуемых соединениях

Исследуемое вещество Температура плавления, [3,4,5,6] Молекулярная масса, г/моль К Расчетная Ы2, мол % Нормативная N2, мол % Расчетное дт°с

Диазепам 131-135 284,75 17,31 6,58 1 0,61

Мезапам 100-104 270,76 18,05 6,00 1 0,67

Нозепам 286,72 7,20 при Д=2° 7,96 1 0,25

Кислота салициловая 158-161 138,12 9,44 4,39 0,5 0,34

Кислота ацетилсалициловая 133-138 180,16 10,00 9,01 0,5 0,28

Сапициламид 140-142 137,14 8,53 3,22 1 0,62

Бензонал 134-137 336,34 19,00 5,31 1 0,56

Бензойная кислота 122-124,5 122,12 9,15 3,34 0,5 0,37

Как следует из данных, приведенных в таблице 3, содержание примесей, с учетом криоскопической константы, в 6 - 18 раз выше нормативной концентрации Кроме того, рассчитанный нами интервал температуры плавления лекарственных веществ на основе нормативного содержания примесей гораздо меньше регламентированного По полученным данным можно сделать вывод о том, что нормативный интервал температуры плавления в 2° не должен соответствовать нормативному содержанию примесей в лекарственном веществе. Для каждого конкретного соединения необходимо установить более узкий интервал температуры плавления

Величин криоскопических констант для подавляющего большинства лекарственных соединений в литературе нет, поэтому их необходимо определять экспериментально

Полученные после очистки вещества высокой степени чистоты, плавящиеся в узком интервале температур (0,05 - 0,15°), могут быть использованы в качестве стандартных образцов данных лекарственных веществ

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1 Впервые методом термического анализа изучены шесть бинарных систем исследуемых соединений Установлено отсутствие твердых растворов и наличие эвтектик во всех системах, определены их температуры плавления и составы

2 Впервые экспериментально методом дифференциальной сканирующей калориметрии определены криоскопические константы шести исследуемых лекарственных веществ Величины криоскопических констант модельных соединений совпали с литературными данными

3 Методом дифференциальной сканирующей калориметрии определена чистота исследуемых веществ до и после очистки направленной вакуумной сублимацией Соединения, соответствующие требованиям НТД по интервалу температуры плавления, содержали до очистки общее количество примесей выше нормативного показателя

4 Разработаны методика и оптимальные режимы очистки исследуемых соединений направленной вакуумной сублимацией

Направленная вакуумная сублимация может быть рекомендована как метод глубокой очистки исследуемых соединений, дающий возможность получать их чистотой 99,66 - 99,95 мол % с выходом 83 - 94 %

5 Методом ИК-спектроскопии была установлена идентичность спектров исследуемых субстанций до и после очистки Это позволяет утверждать, что данные вещества не разлагались при их очистке методом направленной вакуумной сублимации

6 Полученные данные в результате исследования лекарственных веществ методом тонкослойной хроматографии свидетельствуют о том, что все вещества после очистки методом направленной вакуумной сублимации посторонних примесей не содержали

7 Вещества высокой степени чистоты, полученные после очистки методом направленной сублимации, плавящиеся в узком интервале температур, могут быть рекомендованы к использованию в качестве стандартных образцов лекарственных веществ

По теме диссертации опубликованы следующие работы

1 Попков В А , Лузин А А , Машнина Н В , Дугачева Г М Применение термических методов анализа для определения чистоты препаратов группы транквилизаторов // VII Российский национальный конгресс «Человек и лекарство» Тез докл Москва, 2000 С 615

2 Попков В А , Лузин А А , Машнина Н В., Дугачева Г М Исследование некоторых препаратов группы транквилизаторов с помощью термических методов анализа // VIII Российский национальный конгресс «Человек и лекарство» Тез докл Москва, 2001 С 696

3 Попков В.А , Лузин А А , Дугачева Г М , Решетняк В Ю, Машнина Н В Изучение некоторых лекарственных субстанций класса транквилизаторов методом ДСК и дериватографии // Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии 2002 №3 С. 38-40.

4 Попков В А , Лузин А А , Машнина Н В , Дугачева Г М Исследование салициловой и ацетилсалициловой кислот с помощью термических методов анализа // X Российский национальный конгресс «Человек и лекарство» Тез докл Москва, 2003 С 628

5 Попков В.А , Лузин А А, Дугачева Г М. Термодинамические методы характеристики чистоты жидких лекарственных препаратов // Международная

конференция «Физико-химический анализ жидкофазных систем» Тез докл Саратов, 2003 С 68

6 Попков В.А., Лузин А А, Дугачева Г М , Машнина Н В Изучение диаграмм состояния бинарных систем некоторых лекарственных веществ // Естественные и технические науки 2003 № 2 С 40-44

7 Лузин А А , Попков В А , Дугачева Г М , Машнина Н В Исследование бензонала с помощью термических методов анализа // XII Российский национальный конгресс «Человек и лекарство» Тез докл Москва, 2005 С 771

8 Попков В А , Лузин А А , Дугачева Г М , Машнина Н В Изучение лекарственных субстанций кислоты салициловой и ее производных методом дифференциальной сканирующей калориметрии и дериватографии // Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии 2005 № 3 С 42-43

9 Попков В А , Дугачева Г М , Лузин А А Термодинамические методы характеристики чистоты жидких лекарственных препаратов // XV международная конференция по химической термодинамике в России Тез докл Москва 2005 С 29

ММА им И М Сеченова Подписано в печать 8 апреля 2008 г

ООО «ВНИПР» 127644, Москва, Клязьминская ул , д 15, (495) 486-80-76

зак № 4560 от 09 04 2008 г тираж 100 экз

Актуальность темы.

На современном этапе развития фармацевтической промышленности, для которой характерно расширение ассортимента лекарственных веществ, повышение требований к их качеству, возникает необходимость в пересмотре j некоторых нормативных требований при. аттестации выпускаемой продукции и - более широком применении различных физико-химических исследований.

Качество получаемых лекарственных препаратов зависит от степени чистоты исходных продуктов, соблюдения технологического режима. Поэтому важным направлением исследований» в области фармацевтического анализа является* разработка методов контроля качества исходных и промежуточных продуктов получения лекарственных веществ, а также методов/-их' очистки (постадийный контроль производства).

Одним из методов контроля чистоты лекарственных веществ является > изучение фазового перехода твердое тело - жидкость, который.нормируется для,' большинства лекарственных соединений, и должен являться не только качественной характеристикой исследуемой субстанции, но и количественным показателем чистоты. Решение этой задачи предусматривает использование физико-химических методов.

Для повышения качества выпускаемой продукции возникает необходимость выпуска стандартных образцов лекарственных веществ, в частности, стандартных образцов температур плавления. В литературе имеются' указания на необходимость таких разработок, отмечающие возможность использования физических констант для объективной характеристики- веществ. В' связи с этим актуальной задачей является поиск методов очистки, позволяющих получать высокочистые лекарственные соединения.

Систематических исследований по применению одной из разновидностей кристаллизационного метода очистки, а именно направленной вакуумной сублимации для получения высокочистых образцов исследуемых лекарственных соединений до настоящего времени проводилось мало.

Цели и задачи исследования:

- проведение термического анализа бинарных систем лекарственных веществ с целью обоснования правомерности выбора метода дифференциальной сканирующей калориметрии для определения криоскопических констант, температуры плавления, энтальпии плавления и чистоты;

- определение температуры плавления, энтальпии плавления, криоскопических констант и чистоты исследуемых лекарственных веществ методом дифференциальной сканирующей калориметрии;

- разработка методики и оптимального режима дополнительной очистки, изучаемых лекарственных веществ методом направленной вакуумной сублимации;

- определение чистоты исследуемых лекарственных веществ после их очистки методом направленной вакуумной сублимации;

-уточнение и количественное определение интервала плавления изучаемых лекарственных веществ, отвечающих требованиям НТД.

Научная новизна исследования.

Впервые методом термического анализа изучены диаграммы плавкости бинарных систем исследуемых лекарственных веществ. Проведено обоснование возможности применения метода дифференциальной сканирующей калориметрии для определения криоскопических констант и чистоты исследуемых лекарственных веществ. •

Впервые экспериментально получены энтальпии плавления и из них рассчитаны криоскопические константы шести лекарственных соединений.

Впервые для глубокой очистки шести лекарственных соединений был использован метод направленной вакуумной сублимации.

Разработаны методика и оптимальные режимы процесса очистки изучаемых веществ данным методом.

Экспериментальные данные позволяют рекомендовать метод направленной вакуумной сублимации для получения высокочистых субстанций.

Проведен расчет суммарного количества примесей- в. изучаемых соединениях с учетом нормативного интервала плавления и показано, что чистота соединений не соответствует нормативной.

Предложены интервалы плавления для каждого изучаемого соединения, отвечающие нормативному содержанию примесей.

Практическая значимость работы.

1. Разработана и произведено внедрение методики "Очистка лекарственных веществ различных фармакологических групп направленной" вакуумной сублимацией" в . учебный, процесс кафедры фармацевтической, и токсикологической, химии медицинского факультета РУДН (5 курс, фармацевтическая химия, «Стандартизация и контроль качества лекарственных средств»),, приложение 1. Результаты диссертационной работы использованы в проекте «Методического руководства по определению качества лекарственных веществ, относящихся к карбоновым кислотам и их производным», (в главном управлении по контролю качества лекарственных средств и медицинской техники республики Узбекистан), приложение 2.

2. С помощью экспериментально определенных криоскопических констант лекарственных веществ произведен расчет суммарного количества примесей, независимо от их состава.

3. Предложены интервалы, плавления для каждого изучаемого соединения, отвечающие нормативному содержанию примесей.

Апробация работы.

Основные материалы исследования представлены на международной конференции «Физико-химический анализ жидкофазных систем», в г. Саратове,

2003 г; на «XV международной конференции по химической термодинамике в России», в г. Москве, 2005 г; на VII, VIII, X, XII российских национальных конгрессах «Человек и лекарство», в г. Москве, 2000, 2001, 2003 и 2005 гг.; межкафедральной научной конференции в ГОУВПО ММА им. И. М. Сеченова, 2007 г.

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 9 научных работ.

Положения выносимые на защиту.

Возможность применения метода дифференциальной сканирующей калориметрии для анализа чистоты исследуемых лекарственных веществ и определения суммарного количества примесей. Применимость метода направленной вакуумной сублимации для получения высокочистых субстанций, которые могли бы использоваться в качестве стандартных образцов.

Связь задач исследования с проблемным планом фармацевтических наук.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ ГОУВПО ММА им. И. М. Сеченова по теме: «Новые знания и подходы в оценке качества и сертификации биологически активных соединений синтетического и природного происхождения, лекарственных препаратов, изделий медицинской техники (технологические и> экологические аспекты)», № госрегистрации 01.200.118796.

Объем и структура диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, четырех глав, посвященных экспериментальным исследованиям, и общих выводов.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Впервые методом термического анализа изучены шесть бинарных систем исследуемых соединений. Установлено отсутствие твердых растворов и наличие эвтектик во всех системах, определены их температуры плавления и составы.

2. Впервые экспериментально методом дифференциальной сканирующей калориметрии определены криоскопические константы шести исследуемых лекарственных веществ. Величины криоскопических констант модельных соединений совпали с литературными данными.

3. Методом дифференциальной сканирующей калориметрии определена чистота исследуемых веществ до, и после очистки направленной вакуумной сублимацией. Соединения, соответствующие требованиям НТД интервалу температуры плавления, содержали до очистки общее количество примесей выше нормативного показателя.

4. Разработаны методика и оптимальные режимы очистки исследуемых соединений направленной вакуумной сублимацией.

Направленная вакуумная сублимация может быть рекомендована как метод глубокой очистки исследуемых соединений, дающий возможность получать их чистотой 99,66 — 99,95 мол. % с выходом 83 - 94 %.

5. Методом ИК-спектроскопии была установлена идентичность спектров исследуемых субстанций до и после очистки. Это позволяет утверждать, что данные вещества не разлагались при их очистке методом направленной вакуумной сублимации.

6. Полученные данные в результате исследования лекарственных веществ методом тонкослойной хроматографии свидетельствуют о том, что все вещества после очистки методом направленной вакуумной сублимации посторонних примесей не содержали.

7. Вещества высокой степени чистоты, полученные после очистки методом направленной сублимации, плавящиеся в узком интервале температур, могут быть рекомендованы к использованию в качестве стандартных образцов лекарственных веществ.