Экстракция. Медицина мен фармацияда экстракцияның қолданылуы

ҚАЗАҚСТАН  РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ  ДЕНСАУЛЫҚ  САҚТАУ  МИНИСТРЛІГІ

ОҢТҮСТІК  ҚАЗАҚСТАН  МЕМЛЕКЕТТІК  ФАРМАЦЕВТИКА АКАДЕМИЯСЫ

 ФГЗ  және  химия кафедрасы

 

СӨЖ

Тақырыбы:  Экстракция. Медицина мен фармацияда экстракцияның  қолданылуы  

 

 

 

 

 

 

                                             Орындаған: Бейсенәлі А. 

                         Тобы: 202 «Б» ФК

                                    Қабылдаған:  Рустемова Г.С.

 

 

 

 

 

Шымкент 2013 ж

 

Жоспар

 

І   Кіріспе

  Экстракция. Медицина мен фармацияда экстракцияның қолданылуы

ІІ  Негізгі  бөлім

  а)  Экстракция әдісі

  б)  Хромотографиялық  әдіс

  в)  Оптикалық   әдіс

ІІІ  Қорытынды

ІV  Пайдаланылған  әдебиеттер

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Экстракция. Медицина мен фармацияда экстракцияның қолданылуы

Экстракция-шаймалау дегеніміз - өзара араласпайтын екі фазалар арасында заттың үлестірілуіне негізделген физика-химиялық процесс. Бұл тәсіл заттарды бөлу  үшін жиі пайдаланылады.Ол органикалық және бейорганикалық қосылыстарды бөлу және концентрлеу әдістерінің ең көп тараған тәсілдерінің бірі. Жүйелік талдау тәсілінде экстракция бір немесе топ катиондарын белу үшін пайдаланылады.

Экстракция басқа  әдістермен қатар күрделі қоспаларды ұқсастыру (идентификациялау) үшін кеңінен  пайдаланылады. Сапалық талдауда экстракцияны түcтi қосылыстарды экстракциялау үшiн пайдаланады.

Экстракцияда көбіне 2 epіткіш қолданылады: біріншісі сулы, eкiншici - сумен араласпайтын органикалық epiткiш. Органикалық epiткiш ретінде-С₅Н11ОН-изоамил спирті, С₆Н₆-бензол, т.б. қолданылуы мүмкін. Бұл қосылыстардың меншкті салмағы судан кем, сондықтан олар судың бетінде болады. Жеңіл ерткіштерді экстракциялау үшін көп қолданбайды, ceбeбi булану нәтижесінде органикалық қабаттың жалпы мөлшері кемиді, ал бұл фактор экстракцияланатын компоненттің сумен органикалық қабат арасындағы  үлестірілуіне-таралуына әсер етеді. Ауыр еріткіштерге ССІ₄-төрт хлорлы көміртегі, СНСІ3-хлороформ жатады.

Экстракт-су фазасынан  затты сорып, тартып алатын, құрамында  компоненттері болуы не болмауы  мүмкін органикалық еріткіш.

Бұл тепе-теңдіктің константасы әрекеттесуші массалар заңымен сипатталады:

мұнда:

К^а_Д-термодинамикалық үлестірілу константасы а(А)_орг заттың органикалық фазадағы активтілігі; а(А)_су-заттың су фазасындағы активтілігі.

Үлестірілу константасы  заттың, еріткіштің табиғатына, температурасына тәуелді, ерітіндінің рН-ы тұрақты және экстракцияланған қосылыспен әрекеттеспеген жағдайда, оның концентрациясына тәуелсіз. Термодинамикалық константасы орнына концентрациялық константасын да пайдалануға болады:

Экстракция кезінде екі фазада да полимерлену, сольватация, ионизация процестері жүруі мүмкін, сондықтан Кд орнына үлестірілу (таралу) коэффициентін қолданады. Бұл шама заттың бір фазадағы жалпы концентрациясының екінші фазадағы оның жалпы концентрациясына қатынасымен анықталады:

Кейбір жағдайда екі  фазада да экстракциямен қоса ассоциация немесе диссоциация жүруі мүмкін. Экстракцияланатын компоненттер жүйеде екі қабатта да екі немесе бірнеше  химиялық күйде болып, бірнеше тепе-теңдік түзуі мүмкін. Бұл жағдайда үлестірілу (таралу) коэффициентінің шамасы күрделі теңдікпен анықталады.

Мысал ретінде құмырсқа қышқылын бензолмен экстракциялау  процесін қарастыруға болады. Органикалық  ортада құмырсқа қышқылы димерленеді (ионданбай):

НСООН+НСООН↔(НСООН)₂

Ал су ерітіндісінде  ионданады:

НСООН↔Н⁺+НСОО

Бұл жүйенің үлестірілу константасы:

Ал үлестірілу коэффициенті мына теңдеумен анықталады:

Үлестірілу коэффициенті Д_с-бұл заттың органикалық қабаттағы жалпы концентрациясының су фазасындағы қосылыстың жалпы аналитикалық концентрациясының қатынасымен    анықталады.    Көрсетілген    мысалдар үлестірілу коэффициенті Д_с НСООН органикалық қабаттағы концентрациясы мен су ерітіндісіндегі барлық бөлшектер арасындағы қатынасты сипаттайды.

Көрсетілген қатынастар тек концентрациялардың қатынасын сипаттайды, бірақ органикалық қабат және су фазасының көлемін ескермейді. Сондықтан экстракция процесін толық сипаттамайды;

Сонымен қатар экстракцияны орындаған кезде су ерітіндісінен  экстракциялау үшін органикалық  еріткіштің көлемін және экстракцияны қанша рет қайталау қажеттігін есептеуге тура келеді.

Сондықтан тағы бір ұғым енгізілген: ол экстракция дәрежесі (R%) немесе үлестірілу (таралу) факторы. Бұл  шама белгілі жағдайда органикалық  қабатта экстракцияланатын заттың массалық үлесін (%) анықтайды:

мұнда:  К% - экстракциялау дәрежесі;

V_opг - органикалық ерткіштің көлемі;

V_cy - су ерітіндісінің көлемі;

c(A)_оргV_opг   -   органикалық   қабаттағы   еріген заттың мөлшері.

Белгілі дәрежеде органикалық  қабатқа затты экстракциялау  үшін қажет көлем мына теңдеумен анықталады:

Экстракциялау санын (Р) мына теңдеу арқылы анықтауға болады:

мұнда: с(А)_су және с(А)_су-экстракцияланатын заттың су фазасындағы бастапқы және соңғы концентрациялары:

Р - экстракциялау саны;

Д_с - үлестірілу коэффициенті.

 Бөлу факторы а<0,01 немесе а>100 болса А мен В бір-бірінен, яғни екі затты, бірден толық бөліп алуға болады.

Экстракция толық жүруі  үшін мына шарттарды орындау қажет:

1. Экстракцияланатын  қосылыс органикалық қабатта  су фазасына қарағанда жақсы  еруі тиіс.

2. Экстракциялайтын қосылыстың заряды болмауы керек.

3. Экстракциялайтын молекулалардың  көлемі үлкен болуы қажет.

4. Экстракциялайтын қосылыстың  құрамында гидрофильді тонтар  болмауы керек (ОН , СООН^-).

5. Экстракциялау  механизімінің түрлері Физикалық үлестірілудің (таралудың) механизмі. Бұл механизм   бойынша   коваленттік   байланыс   арқылы түзілген   бейорганикалық   қосылыстар   еріткіштердің біреуінде әрекеттесіп экстракцияланады.

Екі фаза арасында мұндай қосылыстың үлестірілуі-физикалық құбылысқа  жатады, яғни Ван-дер-Ваальс күші арқылы экстракцияланады. Мысал ретінде Вr₂, I₂, HgCI₂, Hgl₂, AsCI₃, AsBr₃, GeCI₄ т.б. хлороформмен, төрт хлорлы кәміртегімен т.б. экстрагенттермен экстракциясын қарастыруға болады.

Солъваттық механизм. Бұл механизм бойынша экстрагентпен сольваттар түзетін қосылыстар экстракцияланады. Мысал ретінде NО₃^-, Br^-, SCN^-, СІО₄^- үшбутилфосфатпен экстракциялануды келтіруге болады.

Гидрат-солъваттық механизм. Бұл механизм бойынша комплексті металлқышқылдары және минералды қышқылдар экстракцияланады. Экстрагент ретінде протонданатын еріткіштер қолданылады. Бұларға спирттер, кетондар, күрделі және жай эфирлер жатады. Экстракцияланатын қосылыс катион бөлшегінен тұрады (гидратталған және сольваттанған протоннан) немесе аниондық бөлшектен (қышқыл анионынан). Бұл механизммен Fe (III), Sb (III,V), Au (III) т.б. жоғары концентрациялы тұз қышқылы ерітінділерінен экстракцияланады.

Иондық  ассоциаттарды экстракциялау (иондық жұптар). Бұл әдіспен көптеген органикалық еріткіштерде еритін аминдердің аниондармен (МnO₄^-, ReO₄^- т.б.) жене бояғыштардың күрделі аниондармен

[SbCI₆]^3-, [Zn(SCN)₄]^2- қосылыстары экстракцияланады.

Ішкі комплексті қосылыстардың  көбі суда нашар ериді, бірақ органикалық  еріткіштерде жақсы ериді.

Экстракция реакциясын мына теңдеу арқылы көрсетуге болады:

Экстракция     константасы     төмендегі     бөлшекпен анықталады:

К_әкс бұл шама экстракцияны дел сипаттайды. Егер су фазасындағы комплекстер түрін ескермесе және су ертіндіде металл концентрациясы (Мⁿ⁺) тең деп есептесе, онда:

 

Бұл теңдеуден мынадай  қорытынды жасауға болады: үлестірілу коэффициенті, экстракция дәрежесі органикалық  қабаттағы экстракцияланатын қосылыстың мөлшерде, су ертіндісінің рН-на тәуелді Хелаттардың экстракциясына рН-тың әсерін металл иондарын бөлу үшш пайдаланады.

Жиі пайдаланылатын реагенттердің  бірі-хлороформ ерітіндісіндегі  оксихинолин және оның туындылары. Оксихинолин мен оның туындылары көптеген катиондармен комплексті қосылыстар түзеді, мысалы

АІ³⁺, Ві³⁺, Cu²⁺, Ғе³⁺, Іп³⁺, Ni²⁺, Ве²⁺, Mn²⁺, Pb²⁺, Zn.²⁺

т.б. Олардың тұрақтылығы  ерітіндінің рН-ына тәуелді, сондықтан  оксихинолинді сандық және сапалық  талдауда жиі пайдаланады. Комплекстер  валенттілік және координациялық байланыс арқылы түзіледі. Олар көбіне түсті, түсі оны сандық жағынан сипаттайды, неғұрдым түсі қою да қанық болса, концентрациясы соғұрлым жоғары болады.

рН-ты өзгертіп катиондарды  оксихинолиннің хлороформды ерітіндісімен  бөлу

	Металдар экстрацияланатын рН шамасы
Экстрагент	0-3	3-6	6-9	9
Хлороформ ерітіндісіндегі оксихинолин және оның туындылары	Cu2+,Fe3+, In3+,Ni2+,	Be2+,Mn2+ Pb2+,Zn2+	Ag+ ,Mg27 Cd2+,CО2+	Са2+Ва2+

 

Әр элементті түрлі  әдістермен экстракциялауға болады. Сондықтан экстрагентті экстракцияның  жағдайын таңдағанда алдында қойылған мақсаттардың шарттарына негізделу қажет. Экстракцияның нақты жағдайын табу үшін тәжірибелік экстракциялық қисықтарын сызу қажет. Тәжірибелік экстракциялық қисықтар дегеніміз-бұл экстракция дәрежесінің рН-қа немесе лиганд мөлшеріне тәуелділігін көрсететін қисық.

 

 

 

 

 

 

 

Сандық хроматография әдісі

Көптеген органикалық  және бейорғаникалық заттарды ажырату  жоне мөлшерін анықтау барысында  хроматографиялық әдістер жиі пайдаланылады.

Медицина саласына келетін  болсақ хроматография әдісін дәрігерлер күнделікті тәжірибеде аурулардағы холестериннің, үшглицеридтің, липопротеидтердің мөлшерін зерттеуде газды хроматография әдісін пайдалaн а отырып  анықтайды

Сонымен қатар газды  хроматография әдісімен полимер  материалдарының қасиетіп, ауадағы  газдардың мөлшерін, хлор, азот және фосфоры бар пестицидтердігі құрамы мен тағам өнімдерінің сапасын анықтайды,

Бұл әдістің тағы бір  артықшылығы бір үлгіден бірнешге жүз деген құрамдастарды  анықтауға  болатындыты. Адам ағзасындағы метабодиттер хроматограммасы көптеген медициналық  хабарлар береді: соңғы рет қандай дәрі немесе тағамды қабылдады, оның ауруы қалай пайда болды және т.б.

Хроматографиялық бағанаға жоғары қысымда (200 атм) берілетін, элюент қызметін сүйық фаза атқаратын жоғары тиімді сүйықтық хроматографиясының басқа құралдық хроматография әдістсрімен салыстырғанда маңызы жоғары. Бұл әдіс бойынша ұшпайтын биоүлгілер: ұлпалар, нуклеотидтер, түрлі дәрілік заттар анықталады.

Фотометрлiк талдау тәсiлi (абсорбциялық анализ) заттардың электромагниттiк толқынды  таңдамалы түрде жұту қабiлетiне негiзделген. Спектрофотометрлiк талдау тәсiлiнiң негiзiне заттардың монохроматты  электромагниттiк  толқындарды  жұту қабiлетi алынған және ол спектрофотометр қондырғылары арқылы iске асырылады. Бұлардың көмегiмен қатты, сұйық және газ күйдегi заттар арқылы спектрдiң ультракүлгiн, көрінетін және инфрақызыл аймақтары арқылы монохроматты электромагниттiк толқындарды өткiзе отырып, осындай заттардың жұтылу спектрлерiне талдау жасалынады. Спектрофотометрия әдiсi фармацияда көп компоненттi жүйенiң құрамы мен құрлысын анықтауда, қосылыстарды идентификациялауда және ондағы жеке заттардың сандық мөлшерiне талдау жасауда қолданылады.

Сандық спектрофотометр PD-303S сұйық кристалды дисплеймен жабдықталған қондырғы. Жарық өткізгіштің, абсорбцияның, концентрацияның және әртүрлі факторлердің тікелей өлшеу нәтижелері толық талданып экранға шығарылады. Сондықтан сыналатын ерітіндінің концентрациясын анықтаудың қажеттілігі жоқ. Спектрофотометрдің режимдерін ауыстырып қосқышы жарық өткізгіштік коэффициентінің, абсорбцияның, концентрацияың араларындағы байланысты  және әртүрлі факторларға, уақытқа сәйкес өлшеу режимдерін таңдап алуға мүмкіндік береді. Толқын ұзындығын баптау тетігі қажетті толқын ұзындығын таңдап алуға мүмкіндік береді.