Глава 23. Карбоновые кислоты и их соли

Карбоновые кислоты алифатического ряда представляют собой производные углеводородов, у которых один атом водорода замещен карбоксильной группой. Эту группу соединений можно также рассматривать как конечный продукт процесса окисления спиртов, не связанного с разрушением углеродной цепи:

В медицинской практике используют соли карбоновых кислот: калия ацетат, кальция лактат, натрия цитрат для инъекций, кальция глюконат, натрия вальпроат.

Калия ацетат получают нейтрализацией уксусной кислоты эквивалентным количеством карбоната калия:

2СH₃COOH + K₂CO₃  2CH₃COOK + H₂O + CO₂

Для получения натрия цитрата нейтрализуют (до слабощелочной реакции) раствор лимонной кислоты:

Для очистки от примесей натрия цитрат перекристаллизовывают из этанола.

Кальциевые соли молочной и глюконовой кислот получают окислением глюкозы в присутствии соединений кальция. Молочная кислота образуется в результате брожения глюкозы (или других сахаристых веществ). Процесс происходит под влиянием культур молочнокислых бактерий при 35–45C. Образующуюся молочную кислоту нейтрализуют, добавляя карбонат кальция:

Кальция глюконат получают электрохимическим окислением глюкозы в присутствии бромида кальция и карбоната кальция. При электролизе бромида кальция на аноде выделяется свободный бром, который окисляет глюкозу до глюконовой кислоты. Глюконовая и бромоводородная кислоты нейтрализуются карбонатом кальция. Образующийся бромид кальция вновь подвергают электролизу. Общая схема происходящего процесса может быть выражена в виде следующих уравнений химических реакций:

2HBr + CaCO₃  CaBr₂ + H₂O + CO₂

23.1. Свойства солей карбоновых кислот

Лекарственное вещество	Химическая структура	Описание
Potassium Acetate (Kalii acetas) — калия ацетат	CH3COOK	Белый кристаллический порошок со слабым запахом уксусной кислоты. Гигроскопичен. На воздухе расплывается
Valproic Acid Sodium Salt — натрия вальпроат		Белый или почти белый кристаллический порошок без запаха или почти без запаха
Calcium Lactate — кальция лактат		Белый аморфный порошок почти без запаха, выветривающийся на воздухе
Sodium Citrate (Natrii citras pro injectionibus) — натрия цитрат для инъекций	тринатриевая соль лимонной кислоты	Бесцветные кристаллы или белый кристаллический порошок без запаха, выветривающийся на воздухе
Calcium Gluconate — кальция глюконат		Белый зернистый или кристаллический порошок без запаха

Сравнительные данные о физических свойствах солей карбоновых кислот (табл. 23.1) указывают на то, что они представляют собой белые кристаллические вещества, гигроскопичные (калия ацетат) или выветривающиеся на воздухе (кальция лактат, натрия цитрат) ввиду наличия кристаллизационной воды. Соли уксусной и лимонной кислот имеют солоноватый вкус, а калия ацетат — слабый запах уксусной кислоты. Соли щелочных металлов (калия ацетат, натрия вальпроат и натрия цитрат) легко растворимы в воде.

Кальциевые соли медленно растворимы в воде, но в кипящей воде их растворимость значительно улучшается (кроме цитрата кальция). В этаноле растворим калия ацетат, легко растворим натрия вальпроат. Остальные соли в этаноле практически нерастворимы.

Для испытания подлинности ФС рекомендуют использовать ИК-спектры лекарственных веществ, которые должны полностью совпадать с полосами поглощения прилагаемых к ФС рисунков спектров.

С помощью соответствующих аналитических реакций устанавливают в растворах солей карбоновых кислот наличие ионов калия, натрия и кальция.

Ацетат-ион в калия ацетате обнаруживают реакцией образования сложного эфира при взаимодействии с этиловым спиртом и концентрированной серной кислотой. Этилацетат имеет характерный фруктовый запах:

2CH₃COOK + H₂SO₄ + 2C₂H₅OH  2CH₃COOC₂H₅ + K₂SO₄ + 2H₂O

Ацетат-ион в нейтральных растворах образует с хлоридом железа (III) соединения, окрашенные в интенсивно-красный или буро-красный цвет:

3FeCl₃ + 9CH₃COOK + 2H₂O  [(CH₃COO)₆Fe₃(OH)₂]⁺CH₃COO^– + 2CH₃COOH + 9KCl

Анион глюконовой кислоты приобретает в тех же условиях светло-зеленое окрашивание.

Натрия вальпроат, взаимодействуя с раствором нитрата кобальта, образует пурпурный осадок вальпроата кобальта, растворимый в тетрахлорметане (четырёххлористом углероде):

Для обнаружения глюконат-иона используют также реакцию образования фенилгидразида глюконовой кислоты, температура плавления которого около 200C. Испытание выполняют, нагревая кальция глюконат на водяной бане в течение 30 мин со свежеперегнанным фенилгидразином и ледяной уксусной кислотой. Для более быстрой кристаллизации потирают стеклянной палочкой внутреннюю часть пробирки. Кальция глюконат восстанавливает нитрат серебра при нагревании в нейтральном растворе. В кислой среде и в присутствии аммиака восстановления не происходит.

Лактат-ион идентифицируют разложением перманганатом калия в кислой среде. Образуется ацетальдегид, имеющий характерный запах:

Образовавшийся ацетальдегид можно также обнаружить в парах по почернению полоски фильтровальной бумаги, смоченной реактивом Несслера, или по образованию синего пятна на полоске бумаги, смоченной смесью раствора нитропруссида натрия и пиперидина.

Испытание подлинности цитрат-иона основано на образовании цитрата кальция. Характерное свойство этой соли — уменьшение растворимости при нагревании раствора. Поэтому после добавления хлорида кальция раствор остается прозрачным, а при последующем кипячении выпадает белый осадок:

Выпавший осадок растворим в хлороводородной кислоте. Цитрат (гидроцитрат)-ион можно обнаружить действием раствора ванилина в концентрированной серной кислоте. После нагревания на водяной бане в течение 5 мин и последующего добавления воды возникает зеленое окрашивание.

При нагревании натрия цитрата с уксусным ангидридом и пиридином или несколькими кристаллами никотиновой кислоты появляется карминово-красное окрашивание. Винная кислота и ее соли в этих условиях приобретают зеленую окраску.

При сплавлении цитратов с мочевиной или резорцином образуются флуоресцирующие продукты.

Прибавление к натрия цитрату бромной воды и нескольких капель разведенной азотной кислоты приводит к образованию белого кристаллического осадка пентабромацетона:

Эту химическую реакцию используют для гравиметрического определения натрия цитрата.

Учитывая, что способы получения солей карбоновых кислот основаны на взаимодействии карбоновых кислот с карбонатами, при испытании на чистоту устанавливают пределы кислотности или щелочности. Для выполнения испытаний используют определение рН растворов, титрование со специально подобранными индикаторами.

Количественно соли щелочных металлов можно определить методом кислотно-основного титрования. Калия ацетат, представляющий собой соль сильного основания и слабой кислоты, титруют в водной среде раствором хлороводородной кислоты:

CH₃COOK + HCl  CH₃COOH + KCl

Индикатором служит раствор тропеолина 00 (pH перехода 1,3–3,2).

ФС рекомендует проводить титрование калия ацетата в неводной среде. Навеску растворяют в ледяной уксусной кислоте и титруют 0,1 М раствором хлорной кислоты (индикатор кристаллический фиолетовый):

CH₃COOK + CH₃COOH  (CH₃COOKH)⁺  CH₃COO^–

CH₃COOH + HClO₄  (CH₃COOH₂)⁺  ClO₄^–

(CH₃COOKH)⁺  CH₃COO^– + (CH₃COOH₂)⁺  ClO₄^–  KClO₄ + 3CH₃COOH



CH₃COOK + HClO₄  KClO₄ + CH₃COOH

Аналогично в неводной среде определяют количественное содержание натрия цитрата и натрия вальпроата, используя в качестве индикатора 1-нафтолбензеин или кристаллический фиолетовый. Определить содержание натрия вальпроата можно в водной среде, титруя 0,5 М раствором хлороводородной кислоты (индикатор метиловый оранжевый).

Натрия цитрат определяют, используя ионообменную хроматографию в сочетании с алкалиметрией. Навеску натрия цитрата растворяют и пропускают через колонку с катионитом КУ-2 в Н-форме. Происходит обмен ионов:

Затем колонку промывают и фильтрат с промывными водами, содержащими лимонную кислоту, титруют 0,05 М раствором щелочи.

Метод обратного аргентометрического титрования натрия цитрата основан на образовании трудно растворимой трехзамещенной соли серебра:

К навеске натрия цитрата прибавляют в мерной колбе двойной избыток 0,1 М раствора нитрата серебра. Для уменьшения растворимости соли серебра в реакционную смесь добавляют этанол. Осадок отфильтровывают и избыток нитрата серебра титруют 0,1 М раствором тиоцианата аммония (индикатор железоаммониевые квасцы).

Известен также куприметрический метод определения натрия цитрата, основанный на образовании медноцитратного комплексного соединения с сульфатом меди (II). Анализ выполняют в слабощелочной среде, которую создают с помощью гидрокарбоната натрия или оксида магния. Титруют 0,05 М раствором сульфата меди в присутствии индикаторной смеси мурексида до исчезновения фиолетового и появления зеленого окрашивания.

Кальциевые соли карбоновых кислот (кальция лактат и кальция глюконат) количественно определяют комплексонометрическим методом. Методика идентична определению неорганических лекарственных веществ кальция (см. ч. II, гл. 16).

Соли карбоновых кислот следует хранить в сухом месте в хорошо укупоренной таре, учитывая их гигроскопичность (калия ацетат) или возможность потери кристаллизационной воды (кальция лактат, кальция глюконат, натрия цитрат). Натрия вальпроат хранят в сухом, прохладном, защищенном от света месте при температуре до 25 C в хорошо укупоренной таре (расплывается на воздухе).

Соли карбоновых кислот применяют в медицине для различных целей. Калия ацетат используют в качестве источников ионов калия (при гипокалиемии) и диуретического средства. Кислота вальпроевая и её натриевая соль составляют новую группу противоэпилептических средств широкого спектра действия. Натрия цитрат применяют для консервации (предупреждения свертывания) крови в виде 4–5%-ного раствора. Кальция лактат и кальция глюконат используют как источники ионов кальция и в качестве антиаллергического средства.