Изучение условий извлечения верапамила из водных растворов

Верапамил, 5-[(3. 4-диметоксифенэтил)-метиламино]-2-(3, 4-диметоксифенил)-2-изопропилвалеронитрила гидрохлорид (синонимы: изоптин, финоптин) применяется в кардиологии при хронической и острой коронарной недостаточности, аритмии, для профилактики инфаркта миокарда. Выпускается в виде драже и инъекционных растворов. В литературе имеются сведения о токсичности верапамила и отравлениях им [5—7]. Экстракция указанного препарата изучена недостаточно.

Цель настоящей работы — поиск оптимальных условий извлечения верапамила из водных растворов для использования полученных данных в химико-токсикологическом анализе.

При выборе оптимальных условий экстракции исследуемого вещества органическими растворителями мы сочли целесообразным провести планирование эксперимента по схеме латинского куба 2-го порядка [1, 2, 4]. Параметром оптимизации служила степень экстракции верапамила R (в %). Количественное определение проводили спектрофотометрическим методом в УФ-области спектра.

Была изучена зависимость степени извлечения вещества из водных растворов от pH среды (x₁), присутствия и природы электролита (х₂), времени экстракции (х₃), природы экстрагента (х₄). Цифры и буквы в скобках использованы в качестве условных обозначений факторов и их уровней варьирования в табл. I. Значение pH варьировали на 3 уровнях: 3,0 (0); 6,0 (1); 10,0 (2). Использовали водный раствор, не содержащий электролит (0). насыщенный раствор хлорида натрия (I). насыщенный раствор сульфата натрия (2). Экстрагирование проводили в течение 1 мин (0), 2 мин (I) и 5 мин (2). Исследовали следующие растворители: диэтиловый эфир (0), этилацетат (I). изоамиловый спирт (2), хлороформ (3). четыреххлористый углерод (4), циклогексан (5), гексан (6), петролейный эфир (7) и бензол (8). Эксперимент проводили в предположении линейной модели процесса по плану, представленному в табл. 1.

Таблица 1

План и результаты эксперимента

Таблица 2

Дисперсионный анализ латинского куба 2-го порядка

Методика исследования. В делительные воронки (вместимостью 100 мл) вносили по 9 мл универсальной буферной смеси Бриттона — Робинсона или насыщенного раствора электролита, приготовленного на этом же буфере. Значение pH контролировали с помощью иономера универсального ЭВ-74. Затем в воронку добавляли 10 мл органического растворителя и 1,0 мл исследуемого водного раствора, содержащего около 500 мкг верапамила гидрохлорида. Параллельно ставили "холостой" опыт, где раствор вещества заменяли таким же объемом дистиллированной воды. Делительные воронки встряхивали в течение запланированного времени. после расслоения фаз органический слой отделяли и выпаривали в фарфоровых чашках при комнатной температуре. Сухой остаток растворяли в 10,0 мл 0,1 н. раствора соляной кислоты и измеряли оптическую плотность раствора с помощью спектрофотометра СФ-16, в кюветах с толщиной слоя 1 см в максимуме абсорбции верапамила 277 нм. Раствором сравнения служил «холостой» опыт. По полученным данным проводили дисперсионный анализ, результаты которого представлены в табл. 2 и на рис. 1.

Рис. 1. Средние значения для каждого фактора на всех уровнях.
Условные обозначения факторов и их уровней варьирования даны о тексте.

Рис. 2. Степень экстракции верапамила эфиром (а) и гексаном (б) в зависимости от pH среды.
1 — экстракция из водных растворов без электролита; 2 — экстракция из насыщенного раствора сульфата натрия; 3 — экстракция из насыщенного раствора хлорида натрия. По оси абсцисс — pH среды, по оси ординат — степень экстракции верапамила (в %).

Существенное влияние на степень экстракции верапамила оказывают pH среды и природа органического растворителя, потому что дисперсионные отношения, рассчитанные для этих эффектов, превышают табличные значения критерия Фишера (F). Хлорид натрия способствует более полному извлечению вещества в отличие от сульфата натрия. Для выбора оптимальных условий экстракции проводили факторный анализ. Установлено, что степень экстракции верапамила в интервале значений pH 6, 0—10, 0 значимо не изменяется, а в кислой среде резко уменьшается. Применение циклогексана и петролейного эфира приводило к значительному снижению степени экстракции по сравнению с другими изученными растворителями.

Следовательно, наибольшая степень экстракции верапамила из водных растворов и растворов, насыщенных хлоридом натрия, достигается в интервале значений pH 6, 0—10, 0 при использовании в качестве экстрагента хлороформа, этилацетата, бензола, четыреххлористого углерода, изоамилового спирта, диэтилового эфира и гексана.

Основываясь на выводах, полученных в предварительных исследованиях, мы провели детальное изучение экстракции хлороформом, диэтиловым эфиром и гексаном как наиболее доступными и относительно менее токсическими растворителями. Анализ выполняли по описанной выше методике, время экстракции — 1 мин, в каждом случае ставили не менее 3 параллельных опытов.

При однократной экстракции хлороформом извлекается 95—99% верапамила в широком интервале значений pH (1,1—13,0), т. е. вещество извлекается в виде как основания, так и соли. Присутствие электролитов и ионный состав водной фазы (насыщенный раствор хлорида и сульфата натрия, сульфата аммония, 0,1 н. раствор гидроксида натрия и соляной кислоты, компоненты буферного раствора Бриттона—Робинсона) не влияют на степень экстракции вещества данным растворителем.

Степень извлечения верапамила эфиром зависит от pH среды (рис. 2, а). Экстракция вещества в количестве 94— 97% наблюдается при рН>=7,0. Присутствие хлорида натрия повышает степень экстракции.

Гексан менее летуч по сравнению с эфиром, не смешивается с водой, не склонен к образованию стойких эмульсий. Степень экстракции верапамила гексаном, как и эфиром, зависит от pH среды (рис. 2, б). Вещество извлекается в органическую фазу при рН>=8,0 в количестве 93—98%. Следует отметить влияние насыщения водной фазы сульфатом натрия. В присутствии этого электролита при увеличении значения pH среды наблюдается уменьшение степени экстракции верапамила. проявляется так называемый «высаливающий» эффект (3) — при pH 12, 0 извлекается 60 % вещества.

Таким образом, для изучения условий экстракции верапамила из водных растворов был использован латинский куб 2-го порядка, что помогло оценить одновременное влияние 4 факторов и найти оптимальные условия экстракции при значительном сокращении общего числа опытов.

Результаты детального изучения хлороформа, эфира и гексана в качестве экстрагентов позволили рекомендовать использовать их на отдельных этапах изолирования верапамила из биологических объектов в интервале pH 6,0—10,0.

В кислой среде в отсутствие электролитов эфир и гексан можно применять для очистки верапамила от соэкстрактивных веществ.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ахназарова С.А., Кафаров В.В. Оптимизация эксперимента в химии и химической технологии. — М., 1978.
2. Беликов В.Г., Пономарев В.Д., Коковкин-Щербак Н.И. Применение математического планирования и обработка результатов эксперимента в фармации. — М., 1973.
3. Коренман И.М. Экстракция в анализе органических веществ. — М., 1977.
4. Миронова Т.В. // Фармация. — 1983. — № 3. — С. 22—24.
5. Романова А.А. // Суд.-мед. эксперт. — 1980. — № 3. — С. 33.
6. Седов А.И., Мужановский Э. Б. // Там же. — № 2. — С. 48—50.
7. Thomson В.М., Panell L. К. // J. analyt. Toxicol. — 1981. — Vol. 5. — Р. 105—109.