Глава 24 Растворители и экстрагенты.
Этиловый спирт. ВОДА.
Вода дистиллированная (Aqua destillata). Вода
деминерализованная. Очищенная и апирогенная вода.
Растворители и экстрагенты.
Изготовление лекарственных препаратов связано с применением
различных жидкостей, необходимых для растворения или извлечения
фармакологически активных веществ. В зависимости от назначения
эти жидкие вещества могут быть растворителями или экстрагентами.
Под растворителями подразделяют индивидуальные химические
соединения или смеси, способные растворять различные вещества,
т.е. образовывавшие однородные системы – растворы, состоящие из
2-х и более числа компонентов. К растворителям относятся
вещества, обладающие свойствами: 1) обладающие активной
растворимостью; 2) неагрессивны к растворяемому веществу и
аппаратуре;
отличающиеся минимальной токсичностью и огнеопасностью;
доступны и дешевы.
Под экстрагентами подразделяют растворители, использованные при
экстракции растительного или биологического материала либо при
экстракции из жидкостей тех или иных ценных веществ.
К растворителям, используемых в качестве экстрагентов,
предъявляются дополнительные требования:
избирательная (селективная) растворимость;
высокие диффузионные способности, обеспечивающие хорошее
проникновение его черз поры частичек растительного материала и
стенки клеток;
способность препятствовать развитию в вытяжке микрофлоры;
летучесть, по возможности низкая температура кипения, легкая
регенерируемость.
Все растворители и экстрагенты подразделяются на неорганические
и органические. Из класса неорганических соединений наибольшее
значение имеет вода. Схему получения и очистки воды для
фармацевтических производств рассмотрено ниже. Сейчас
ознакомимся с самыми распространенными растворителями и
экстрагентами.
Этиловый спирт – в фармацевтической промышленности применяется
спирт, получаемый путем сбраживания крахмалсодержащего сырья – в
основном картофеля.
Сброженное сусло – бражка – содержит 8 – 10% спирта.
Путем перегонки из нее получается спиртовой сырец, содержащий до
88% спирта. В спирте – сырце всегда содержатся примеси – 0,3 –
0,4%, которые ухудшают вкусовые качества спирта, придают ему
неприятный запах и которые очень вредны для здоровья человека. К
ним относятся летучие органические кислоты (уксусная, молочная,
масляная); сивушные масла (высшие спирты – пропил, изобутил);
эфиры (уксусно-этиловый, масляно-этиловый) и альдегиды (уксусный
и др.).
В связи с этим спирт - сырец подвергается многократной перегонки
называемой ректификацией, в результате которой содержание
примесей уменьшается в 300 раз. При этом дополнительно
происходит укрепление спирта до 95 – 96%. В ректификационной
колонне сначала удаляются головные, т.е. легко кипящие примеси
(кислоты, эфиры и альдегиды). В процессе ректификации часть
конд-ти из дефлегматора (флегма) отводится обратно в аппарат,
чтобы, находясь в контакте с парами спирта, способствуют его
укреплению. Высококипящие сивушные масла остаются в «хвостовых»
примесях.
Схема ректификационной установки.
Свойства спирта как растворителя и экстрагента:
Является хорошим растворителем алкалоидов, гликозидов, эфирных
масел, смол и др. веществ, которые в воде растворяются плохо.
2. Значительно труднее, чем вода, проникает через стенки клеток
(отнимая воду и белков, спирт превращает их в осадки,
закупоривавших поры клеток и таким образом ухудшается диффузия)
чем ниже концентрация спирта, тем легче он проникает внутрь
клеток.
3. Чем крепче спирт, тем менее возможен гидрометич. процесс.
Спирт инактивирует ферменты.
Является бактерицидной средой. В растворах, содержащих ≥ 20%
спирта, не развиваются ни микроорганизмы, ни плесени.
Спирт фармакологически неиндифферентен. Он оказывает как
местное, так и общее действие, что необходимо учитывать при
производстве извлечений.
Спирт достаточно летуч и спиртовое извлечение легко сгущается до
густых жидкостей и порошкообразных веществ. Выпаривание и сушка
- под вакуумом.
Спирт огнеопасен.
Спирт является лимитирующим продуктом.
Крепость спирта выражается весовых или объемных процентах. Под
крепостью понимаются % содержания б/в (абсолютного) спирта в
дал. растворе. Объем спиртоводного раствора изменяется в
зависимости от температуры, крепость его в объемных процентах
относят к t=20?C.
Перевод объемных % в весовые:
Д100
Р = q ——–
Дq
Перевод весовых % в объемные:
Др
q = p ――
Д100
Где р – весовые проценты;
q – объемные проценты;
Дq – плотность водно-спиртового раствора, крепость которого q
об. %;
Дp - плотность водно-спиртового раствора, крепость которого р
вес. %;
Д100 – плотность б/в спирта (0,78927).
При смешивании спирта с водой выделяется тепло и температура
смеси повышается. Наибольшая теплота – при получении 30 вес. %
спирта.
Кроме того, при смешивании воды и спирта наблюдается явлении
контракции, заключающееся в уменьшении объема смеси против
арифметической суммы исходных веществ: 50 л спирта + 50 л воды =
96,4 л смеси (чтобы получилось 100 л 54% об. спирта нужно взять
54 л спирта и 49,679 л воды). Поэтому разработаны таблицы для
разведения спирта (приложение к ГФ Х).
Другие растворители и экстрагенты:
метиловый или древесный (СН3ОН). Получается синтетически. По
запаху напоминает этиловый. Сильный яд: доза 15 – 20 мл
смертельна. Смешивают с водой.
Изопропиловый спирт (СН3 СН(ОН) СН3). Ядовит. Образующая смесь с
водой, содержит 12,3% воды.
Глицерин (СН2ОН СНОН СН2ОН). Смешивают с водой и спиртом, не
растворим в эфире и жирных маслах. Входит в состав извлекаемых
смесей, самостоятельно не используется.
Ацетон (СН3СОСН3). Смешивается с водой и органическими
растворами.
Уксусная кислота (СН3СООН).Используется б/в и водные растворы.
Б/в при температуре <16,6?C застывает в кристаллы, похожие на
лед. Смешивается с водой, спиртом, эфиром и другими
растворителями.
Этиловый эфир (С2Н5ОС2Н5). Растворяется в 12 частях воды.
Смешивается со спиртом, хлороформом, петролейным эфиром и др.
Бензины (смесь углеводородов). Важное свойство – быстро
улетучиваются , очень огнеопасны.
Хлороформ (СНСI3). Смешивается со спиртом, эфиром, бензином.
Трудно растворяется в воде (1:200).
Дихлорэтан (СН2СI СН2СI ). Смешивается со спиртом, эфиром. При
вдыхании паров – отравление. Малоогнеопасен.
Четыреххлористый углерод (ССI4). Неогнеопасен.
Масла растительные – персиковое, миндальное, подсолнечное.
Смешиваются с эфиром, хлороформом, бензином, не смешиваются со
спиртом и водой. Свойство – прогоркают, повышается кислотное
число.
ВОДА.
Вода дистиллированная (Aqua destillata)
До сих пор вы имели дело с водой дистиллированной при проведении
лабораторных занятий. Качество ее регламентируется ГФ ХI . Она
должна быть бесцветной, прозрачной, без запаха и вкуса, значение
рН в пределах 5,0 – 6,8, сухой остаток не должен превышать
0,001% (т.е. 1 мг в 100 мл), в ней должно отсутствовать нитраты,
нитриты, хлориды, сульфаты, кальций, тяжелые металлы, углерода
диоксид, допускаются следы аммиака (0,00002%). Общий принцип
получения воды дистиллированной заключается в следующем.
Питьевую воду или воду, прошедшую в/п, помещают в дистиллятор,
состоящий из 3-х основных узлов: испарителя, конденсатора и
сборника. Испаритель с водой нагревают до кипения. Пары воды
поступают в конденсатор, где они сжижаются и в виде дистиллята
поступают в сборник. Все нелетучие примеси, находящиеся в
исходной воде, остаются в дистилляторе. По способности нагрева
дистилляторы делятся на электрические и паровые. Известны
дистилляторы электрические непрерывного действия марки ДЭ-1 и
ДЭ-25. Один из них Q = 4 л/ч работает в одной из лабораторий.
Вода деминерализованная (Aqua deminevalisata).
В последнее время уделяют внимание использованию воды
деминерализованной вместо дистиллированной. Это связано с тем,
что электрические дистилляторы часто выходят из строя. Высокое
содержание солей в исходной воде приводит к образованию накипи
на стенках испарителя, что ухудшает условие дистилляции и
снижает качество воды. Для обессоливания воды применяется
различные установки. Принцип их действия основан на том, что
вода освобождается от солей при пропускании ее через
ионно-обменные смолы. Основной частью таких установок являются
колонки, заполненные катионитами и анионитами. Активность
катионитов определяется наличием карбоксильной или сульфоновой
группами, обладающие способностью обменивать ионы Н+ на ионы
щелочных и щелочноземельных металлов. Аниониты – чаще всего
продукты полим-и аминов с формальдегидом, обменивают свои
гидроксильные группы ОН на анионы. Установки также имеют емкости
для растворов кислоты, щелочи и воды дистиллированной для
регенерации смол.
Очищенная и апирогенная вода.
Однако сегодня в фармацевтической промышленности используется
только вода очищенная (ФС42-2619-89) и вода для инъекций.
(ФС42-2620-89).
На примере устройства и работы установки «Джерело – 500»
ознакомимся с типовой схемой очистки воды.
Принцип работы установки основан на методе обратного осмоса,
т.е. фильтрации жидкости с малой концентрацией растворенных
веществ через полупроницаемые мембраны рулонного о-о элементов
(ЭРО) под воздействием избыточного давления жидкости. При этом
из пермеата снимается 98% растворенных солей. Остаток соли
снимается при помощи и-о фильтров.
Установка состоит из о-о блока и блока доводки воды (возможно
включение в схему блока в/п). Описание схемы: Исходная вода за
счет давления в сети подается на вход фильтра Ф1 (задерживаемая
способность 20 мкм) и далее в фильтр Ф2 (задерживаемая
способность 5 мкм). Из фильтра Ф2 поступает на насос высокого
давления для подачи в последовательно соединенные о-о аппараты
(ЭРО). Очищенная вода (пермиат) отбирается из о-о аппаратов и
поступает в блок доводки воды, где последовательно проходит
через к –о фильтр Ф3, а-о фильтр Ф4 и фильтры финишная очистки
Ф5 и Ф6 с задерживаемой способностью 5 мкм и 0,22 мкм
соответственно. К-КУ-2-8(Н+); А-АВ-17-8(ОН-).
В процессе очистки из воды удаляются:
- Fe; (фильтр грубой очистки)
соли; обратный осмос, и-о
микроорганизмы;
пирогены. (мембраны 5 мкм и 0,22 мкм)
Сборники для химической очистки ЭРО, регенерация Ф3 иФ4 .
Кириши – УОВ и УВВ.
УВВ-500.
Блок предподготовки – фильтр с пределом задержания 5 мкм.
Zn – 80%; Мn – от 50 до 96%; Fe от 60 до 95%; цезий и стронций –
99%% фенол – 65%; хлорорганика – 85%; аммиак – 35%; нитриты –
58%; нитраты – 80%; бактерии – 95%; диоксин – 99%.
О-о установка
Соли 90 – 95%; полное удаление по п.1.
Блок финишной очистки
Выходит сверхчистая вода.
