Глава 21. Спирты

В медицинской и фармацевтической практике важное значение имеют одноатомный спирт этиловый и трехатомный спирт — глицерол (глицерин).

Спирт этиловый был известен еще в ХIII в. как продукт, образующийся при брожении виноградного сока. Источником получения спирта, применяемого для медицинских целей, служит растительное сырье, в котором содержится сахар или крахмал (соки плодов, картофель, рожь, пшеница и т. д.). Процесс получения этилового спирта из сырья, содержащего крахмал, заключается в том, что сырье измельчают и запаривают перегретым паром при 140 — 150С до образования густой массы в виде клейстера. К охлажденной до 60 C массе добавляют солод — измельченные проросшие зерна ячменя, содержащие фермент амилазу. Амилаза катализирует процесс образования мальтозы из крахмала:

2(C₆H₁₀O₅)n + nH₂O  nC₁₂H₂₂O₁₁

Добавление дрожжей, содержащих фермент мальтазу, приводит к образованию глюкозы:

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O  2C₆H₁₂O₆

Брожение (до 2-3 суток) завершается при 30–35С с участием фермента зимазы, также находящегося в дрожжах. Теоретический выход определяется по уравнению реакции:

C₆H₁₂O₆  2C₂H₅OH + 2CO₂

Практический выход 90-93%.

Для сырья, содержащего сахар, достаточны только две стадии получения спирта с участием ферментов мальтазы и зимазы. Окончание этого процесса устанавливают по прекращению выделения диоксида углерода. В результате брожения получают так называемую бражку, в которой содержится 14–18% спирта. Ее подвергают ректификации до образования вначале 70%-ного, а затем 96%-ного спирта-сырца. Он содержит примеси побочных веществ, получающихся при брожении, — метилглиоксаль CH₃COCOH, пировиноградную кислоту CH₃COCOOH, ацетальдегид CH₃COH, глицерол, метанол CH₃OH, другие спирты C₃-C₅, сложные эфиры. Очистку от примесей производят с помощью активированного угля.

Глицерол получают омылением жиров. Этот способ был предложен Шееле в 1779 г.:

В присутствии щелочей или катализаторов образуются глицерол и высокомолекулярные жирные кислоты. Глицерол высокой степени чистоты и практически со 100%-ным выходом получают способом, разработанным инженерами П.В.Науменко, М.В.Иродовым и П.И.Чуковым. Процесс проводят при нагревании жира в автоклаве с одновременной подачей перегретого пара при давлении 2200 кПа и температуре 220С. В этих условиях расщепление жиров происходит без катализатора.

Имеются фармакопейные статьи на спирт этиловый: одна на спирт этиловый 95%-ный, вторая на спирт этиловый 90, 70 и 40%-ный и ФС на глицерол. Спирт этиловый и глицерол — жидкие вещества, отличающиеся по плотности, температуре кипения, вкусу и запаху (табл. 21.1).

21.1. Свойства спиртов

Лекарственное вещество	Химическая структура	Описание	Объемная доля,%	Т. кип., C	Плотность, г/см3
Spiritus aethyliсus 95% — спирт этиловый 95%-ный	C2H5OH	Прозрачная, бесцветная подвижная, летучая жидкость с характерным спиртовым запахом и жгучим вкусом	95–96	78	0,812–0,808
Spiritus aethyliсus 90, 70 et 40% — спирт этиловый 90, 70 и 40%-ный	C2H5OH	Прозрачная, бесцветная жидкость с характерным спиртовым запахом.	90–91 70–71 39,5-40,5		0,830–0,826 0,886–0,883 0,949–0,947
Glycerol — глицерол (Глицерин)		Прозрачная, бесцветная сиропообразная жидкость без запаха, сладкого вкуса, нейтральной реакции. Гигроскопичен	88–91	290	1,223–1,233

Спирт этиловый 95%-ный легко воспламеняется и горит синеватым слабо светящимся бездымным пламенем.

Спирт этиловый смешивается во всех соотношениях с водой, эфиром, хлороформом, ацетоном, глицеролом. Глицерол смешивается с водой и этанолом, но практически нерастворим в жирных маслах и очень мало растворим в эфире.

Для испытания на подлинность спирта этилового используют реакцию образования сложного эфира с уксусной кислотой:

Образующийся этилацетат имеет своеобразный фруктовый запах. Идентифицировать спирт этиловый можно также по реакции образования иодоформа (жёлтый осадок с характерным запахом):

C₂H₅OH + 4I₂ + 6NaOH  CHI₃ + 5NaI + HCOONa + 5H₂O

Этанол идентифицируют цветной реакцией с раствором дихромата калия. В присутствии серной кислоты происходит образование солей хрома (III), имеющих зеленое окрашивание, и появляется запах ацетальдегида:

Ацетальдегид образуется также при окислении этанола перманганатом калия в сернокислой среде. Если пробирку с реакционной смесью накрыть фильтровальной бумагой, смоченной раствором нитропруссида натрия и пиперидином, то выделяющийся ацетальдегид приведет к появлению синего пятна.

Подлинность глицерола устанавливают по образованию непредельного альдегида — акролеина под действием водоотнимающих веществ (например, гидросульфата калия):

Акролеин имеет неприятный раздражающий запах.

Выделяющийся акролеин, как и ацетальдегид, можно обнаружить с помощью цветных реакций на альдегиды. Реактивами смачивают фильтровальную бумагу, которой накрывают пробирку с реакционной смесью. Такими реактивами могут быть раствор нитропруссида натрия в присутствии пиридина (синее окрашивание) или фуксинсернистая кислота (красное окрашивание), реактив Несслера (черное окрашивание). Образование акролеина происходит также при нагревании смеси глицерола с борной кислотой.

Открывают глицерол с помощью реакции образования глицерата меди. Смешивают предварительно 5%-ный раствор сульфата меди с раствором гидроксида натрия. К выпавшему голубому осадку гидроксида меди прибавляют несколько капель глицерола. Осадок растворяется с образованием тёмно-синего раствора глицерата меди, не изменяющегося при кипячении:

CuSO₄ + 2NaOH  Cu(OH)₂ + Na₂SO₄

МФ рекомендует для установления подлинности глицерола цветную реакцию с бихроматом калия. При наслаивании его раствора на смесь глицерола с азотной кислотой, на границе слоев жидкостей появляется голубое кольцо не диффундирующее в нижний слой.

Спирт этиловый и глицерол могут содержать примеси различных веществ, образовавшихся в процессе производства или хранения. Поэтому спирт этиловый подвергают проверке на содержание примесей восстанавливающих веществ, органических оснований, альдегидов, сивушных масел, дубильных и других экстрактивных веществ, метилового спирта, фурфурола. Примесь метилового спирта и других летучих примесей определяют методом ГЖХ на приборе с пламенно-ионизационным детектором, используя в качестве внутреннего стандарта уксусный альдегид. Площадь пика метанола не должна превышать площадь пика стандарта более чем в три раза (не более 0,02%), а остальных пиков — не более 0,005%. Для определения метанола в этаноле использован метод ЯМР-спектроскопии. Способ основан на измерении соотношения величины сигналов ¹Н протонов метильной группы метанола относительно сигнала ¹³С углерода этанола.

Примесь метанола можно обнаружить химическим методом, используя реакцию окисления перманганатом калия (МФ):

5CH₃OH + 2KMnO₄ + 3H₃PO₄  5HCOH + 2MnHPO₄ + K₂HPO₄ + 8H₂O

Образовавшийся формальдегид открывают с помощью хромотроповой кислоты (реакция должна быть отрицательной).

Восстанавливающие вещества обнаруживают по степени обесцвечивания 0,02% раствора перманганата калия (сравнение с эталоном). Допустимое содержание примеси альдегидов устанавливают по величине оптической плотности окраски продукта взаимодействия с фуксинсернистой кислотой при длине волны 536 нм (не более 0,25).

Фурфурол (продукт разложения целлюлозы) обнаруживают по цветной реакции с анилином в присутствии концентрированной хлороводородной кислоты (розовое окрашивание). Образуется шиффово основание:

При оценке чистоты глицерола устанавливают кислотность и щёлочность, содержание воды (11,5-15,5%), эфирное число (не более 0,65), примеси акролеина и других восстанавливающих, а также легко обугливающихся органических веществ.

Количественное содержание спирта этилового определяют с помощью ареометра или спиртометра, а в жидких лекарственных формах, в соответствии с требованиями ГФ ХI (вып. 1, с.26) — по плотности отгонов или по температуре кипения водно-спиртовых смесей. В последние годы для этой цели все шире используют методы ГЖХ и ВЭЖХ.

Количественное содержание спирта этилового определяют также химическим методом, основанным на окислении спирта до ацетальдегида с помощью 0,1 М раствора дихромата калия. Избыток последнего устанавливают иодометрическим методом (индикатор — крахмал):

3C₂H₅OH + K₂Cr₂O₇ + 8HNO₃  3 + 2Cr(NO₃)₃ + 2KNO₃ + 7H₂O

K₂Cr₂O₇ + 6KI + 14HNO₃  2Cr(NO₃)₃ + 3I₂ + 8KNO₃ + 7H₂O

3I₂ + 6Na₂S₂O₃  6NaI + 3Na₂S₄O₆

ФС рекомендует выполнять количественное определение глицерола путём его окисления иодной кислотой до образования глицериновой кислоты (выдерживают 10 мин в защищённом от света месте). Образовавшуюся иодноватую кислоту определяют методом иодометрии после добавления иодида калия и серной кислоты:

+ 2HIO₄  + H₂O + 2HIO₃

HIO₃ + 5KI + 5H₂SO₄  3I₂ + 3H₂O + 5KHSO₄

I₂ + 2Na₂S₂O₃  2NaI + Na₂S₄O₆

Методика количественного определения, рекомендуемая МФ, отличается тем, что образующуюся глицериновую кислоту титруют 0,1М раствором гидроксида натрия, используя рН-метр (до рН 8,1) и параллельно выполняя контрольный опыт.

Для количественного определения глицерола можно использовать реакцию образования сложного эфира:

Содержание глицерола рассчитывают либо по избытку уксусного ангидрида, либо по количеству титрованного раствора щелочи, израсходованного на гидролиз выделенного из реакционной смеси уксусно-глицеринового эфира.

Спирт этиловый и глицерол хранят в хорошо укупоренной таре (спирт — вдали от огня), в прохладном месте, учитывая летучесть спирта и способность глицерола поглощать пары воды, содержащиеся в воздухе.

Спирт этиловый при приеме внутрь вызывает наркотический эффект. Спирт этиловый применяют наружно как антисептическое и раздражающее средство для обтираний, компрессов и т. п. Глицерол в виде 84–88%-ной смеси с водой при наружном применении оказывает смягчающее действие.

Спирт этиловый — один из наиболее широко употребительных органических растворителей для получения настоек, экстрактов, лекарственных форм для наружного применения. Глицерол входит в состав основ для приготовления мазей, мылец и других лекарственных форм.