Дәрілік препараттарды анықтауда тотығу-тотықсыздану реакцияларының маңызы, клиникалық зерттеудегі дәрі-дәрмек заттардың метаболизмін

Қазақстан Республикасы Денсаулық                    Сақтау      Министірлігі

           Оңтүстік Қазақстан Мемлекеттік   Фармацевтика Академиясы

           ФГЗ және химия  кафедрасы

СӨЖ

 

Тақырыбы:Дәрілік  препараттарды анықтауда  тотығу-тотықсыздану  реакцияларының маңызы, клиникалық зерттеудегі  дәрі-дәрмек заттардың метаболизмінде  қолдану 

                        

                     

 

                      Орындаған: Тазабек  Қ 

                       Тобы: 206 «А» ФК

                       Қабылдаған: Дильдабекова Л.А  

 

                          2012-2013 оқу жылы

Жоспар:

І. Кіріспе

ІІ. Негізгі  бөлімі

1)  Тотығу-тотықсыздану  реакциялары

2) Перманганатометрия және иодометрия.

3) Метаболизм  барысында жанды ағзаларда  пайда болатын кейбір уытты заттар  

4) Нернст-Петерс теңдеуі

III Қорытынды

IV Пайдаланылған  әдебиеттер

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кіріспе

ТОТЫҒУ-ТОТЫҚСЫЗДАНУ РЕАКЦИЯЛАРЫ

 

Заттардың құрамындағы  атомдардың тотығу дәрежелері өзгере жүретін реакциялар тотығу-тотықсыздану реакциялары (ТТР) деп аталады. Мұндай реакциялар, міндетті түрде, тотығу мен  тотықсыздану процестерінен  құралады және тотықтырғыш пен тотықсыздандырғыштың қатысуымен орындалады.

 Тотығу-тотықсыздану реакциялары туралы алғашқы түсініктерді орыс ғалымы Л.В. Писаржевский (1914ж) енгізген. 
Реакция барысында электрондарын беретін атомдар, иондар және молекулалар тотықсыздандырғыш, ал электрондарды қосып алатын бөлшектер тотықтырғыш болып есептеледі. Реакция барысында электрондардың берілуі тотығуға, ал электрондардың қосып алынуы тотықсыздануға жатады. Сол себепті тотығу-тотықсыздану реакцияларының нәтижесінде тотықсыздандырғыш электрондарын беріп, тотығады, ал тотықтырғыш электрондарды қосып алып, тотықсызданады.

Тотықсыздандырғыш                   Тотықтырғыш

тотығады.                      - nе   ↔    тотықсызданады.

Электрондардың тотықсыздандырғыштан тотықтырғышқа  тасымалдануы барысында  белгілі бір атомның, молекуланың  немесе ионның тотығу дәрежесі өзгереді және тотығатын заттың тотығу дәрежесі жоғарылайды, ал тотықсызданатын заттікі - төмендейді.

Тотығу-тотықсыздану реакциялары  үшке бөлінеді: молекулааралық, молекулаішілік, диспропорция.

 

Тотығу-тотықсыздану реакцияларын құрастыру және

теңестіру

Тотығу-тотықсыздану реакцияларын теңестңрудің екі тәсілі бар, электронды баланс жене ионды-электронды тәсілдері. Екі тәсілдің де негізі бірдей: ол - тотығу-тотықсыздану процесінде тотықсыздандырғыш берген электрон-дардың саны тотықтырғыш қосып алған электрондар санына тең болуы шарт.Ең әуелі электронды баланс тәсілі бойынша мынадай реакцияны теңестіріп көрейік.

 

Na₂SО₃+KMnО₄+H₂SО₄ → Na₂SО₄ + MnSО₄ + K₂SО₄ + H₂О

Реакция кезінде  тотығу дәрежсі өзгеретін элементтерді тауып, олардың үстіне жазамыз:

 

                     +4          +7                             +6       +2

Na₂SО₃ + KMnО₄+H₂SО₄ → Na₂SО₄ + MnSО₄ + K₂SО₄ + H₂О

                      тотықсыздан- тотықтырғыш

                      дырғыш

 

                                                     S⁺⁴ - 2е = S⁺⁶

Мn⁺⁷ + 5е = Мn⁺²

 

Тотығу және тотықсыздану процесіне қатысушы заттардың коэффициенттері  электрондык баланс тәсілінің шарты  бойынша тотықсыздандырғыш берген, тотықтырғыш қосып алған электрондар  санына тең болады:

                                              5     S⁺⁴ - 2е = S⁺⁶

                                              2 Мn⁺⁷ + 5е = Мn⁺²

 

Қысқартылған  теңдеуден соң, реакцияның молекулярлық теңдеуін жазамыз.

 

5Na₂SО₃ + 2KMnО₄ + 3H₂SО₄ → 5Na₂SО₄ + 2MnSО₄ + K₂SО₄ + 3H₂О

 

Осы келтірілген  реакцияның теңдеуін енді ионды-электронды тәсіл бойынша қайта теңестіріп көрейік. Ол үшін реакцияға қатысатын, яғни тотығып, тотықсызданатын не байланысатын бөлшектерді ғана қалдырып, реакцияның иондык теңдеуін жазайық:

 

SО₃^2- + MnО₄^- + Н⁺ → SО₄^2- +Мn²⁺ + Н₂О

Тотығу және тотықсыздану реакцияларының жартылай иондық теңдеулері түрінде жазамыз:

    5 SО₃^2- + Н₂О -2е = SО₄^2- + 2Н⁺

   2 MnО₄^- + 8Н⁺ + 5е = Mn²⁺ + 4Н₂О

 

Соңғы теңдеуде MnО₄^- анионындағы 4 оттек атомын байланыстыру үшін 8Н⁺ керектігін бірдей ecкерiп жазамыз. Табылған коэффиценттерге теңдеулердің оң жағы мен сол жағын көбейтіп қоссақ, иондық теңдеудің теңескен түpi шығады:

 

5Na₂SО₃ + 2KMnО₄ + 3H₂SО₄ → 5Na₂SО₄ + 2MnSО₄ + K₂SО₄ + 3H₂О

 Перманганатометрия және иодометрия

 
Клиникалық, санитарлы-гигиеналық және соттық сараптау тәжірибелерінде, сол сияқты фармпрепараттарды тексеру істерінде мынадай әдістер жиі қолданылады. 
 
Перманганатометрия әдісі тотықсыздандырғыштардың ионымен тотығуына негізделген. Тотығу процесін қышқылдық және сілтілік (немесе бейтарап) ортада жүргізуге болады. 
 
Қышқылдық ортада -ионына дейін тотықсызданады. Мысалы, - иондарымен әрекеттесу реакциясы мына теңдеу бойынша жүреді: 
 
+  
 
Сол себепті  
 
М(  
 
Сілтілік немесе бейтарап ортада Mn(VII) тотықсызданғанда, түзіледі: 
 
 
 
 
 
Сондықтан: 
 
М(  
 
 
Калий перманганатымен титрлегенде, әсіресе қышқылдық ортада индикатор қолданылмайды. ионының қызғылт-күлгін бояуы оның түссіз - ионына дейін тотықсыздануы нәтижесінде жойылмайтындығы белгілі. Тотықсыздандырғыш толығымен тотыққан, перманганаттың артық бір тамшысынан ерітінді ашық күрең түске боялады. 
 
тің титрлегенде ерітіндісін дайындау мүмкін емес, сол себепті оның титрі басқа стандартты ерітінді ( т.б.) бойынша анықталады. Олардың арасында жүретін реакцияны былай көрсетуге болады: 
 
 
+  
 
C( )=  
 
 
 
 
 
Перманганотометрия әдісі кальцийді, марганецті (II), темірді (II), сутегі пероксидін және нитриттерді анытау үшін, ал медициналық анализдерде сутегі пероксиді мен магнийдің, лактат пен кальций глюконатының және басқа фармпрепараттардың сапасын бақылау үшін қолданылады.  
 
Иодометриялық әдіс пен иондарының арасында жүретін тотығу-тотықсыздану процестеріне негізделген: 
 
 
 
 
Иодометрия әдісін тотықсыздандырғыштарды ерітіндісімен тотықтыру және тотықсыздандырғыштарды иондарымен тотықсыздандыру үшін қолдануға болады. 

1.  
   Тотықсыздандырғыштарды анықтауға, мысалы, тиосульфат-иондарды титрлеу жатады.

 
 
 
 
 
 
-2 1 
 
1 
 
 
Көптеген реакциялар осыедай мысалдарға жатады: 
 
+  
 
+ …..т.б. 
 
 
Иодометриялық анықтауларды да индикаторсыз жүргізуге болар еді, бірақ титрлеу соңында иодтың бояуы өте солғын болатын болғандықтан, эквиваленттік нүктені анытау қиын, сол себепті иодқа сезімтал ерітінді ретінде крахмалды қолданған өте қолайлы. 
 
Тотықтырғыштарды анықтаудың өзіндік ерекшеліктері бар, себебі иондарының ерітіндісімен титрлегенде, эквиваленттік нүктені анықтау мүмкін емесғ сондықтан жанама әдіс – орын басу әдісі қолданылады. Бұл әдістің жалпы жобасын былай көрсетуге болады:

1.  
   Қышқыл +KJ (артық мөлшерде) +анықталатын тотықтырғыш
2.  
   (иодты натрий тиосульфатымен титрлеу.)

 
Мысал ретінде мынадай теңдеулерді келтіруге болады: 
 
 
 
+  
 
 
 
Иодометриялық әдісті сол сияқты қышқылды анықтау үшін де пайдалануға болады: 
 
+  
 
ерітіндісінің титрі натрий тиосульфаты, ал оның титрі калий бихроматы бойынша анықталады. 
 
Иодометрия әдісін пайдаланып, әктегі белсенді хлорды, мысты, натрий арсенитіндегі мышьякты, сульфиттерді анықтауға болады. 
 
 
 
 
 
As +  
 
 
 
 
Иодометрия әдісі медициналық тәжірибеде несептегі, қан плазмасындағы, он екі елі ішек сұйығындағы диастаза ферментін анықтау үшін, сол сияқты көптеген фармпрепараттарға (сульфаниламидті, мышьякты, антипирин, анальгин, витаминдер, пенициллин және т.б.) анализ жасау үшін қолданылады.

 
Перманганометрияны келесі мақсаттарда қолданады.

  
1.Тотықтырғыштарды және тотықсыздандырғыштарды анықтауға;

  
2.Тотығу-тотықсыздану қасиеттері жоқ заттарды анықтауға;

  
3.Органикалық қосылыстарды анықтауға.

  Стандартты тотықтырғыш потенциалдарды өлшеу. Нернст-Петерс теңдеуі

 
Әртүрлі жұптардың тотықтырғыш потенциалдары тәжірибе жүзінде анықталғанда, олардың шамасы тотықтырғыш пен тотықсыздандырғыштың күшіне ғана емес, сол сияқты олардың концентрацияларының қатынасына да тәуелді болады. 
 
Салыстырмалы нәтижелер алу үшін олардың концентрацияларын бірдей қылу керек немесе бірге теңестіру қажет. Алынған тотықтырғыш потенциалдар стандартты (қалыпты) тотығу-тотықсыздану потенциалдары деп аталады және Еº деп белгіленеді. Дәлірек айтатын болсақ, тотығу-тотықсыздану жүйесінің барлық компоненттерінің белсенділігі (концентрациясы) 1моль/л болған жағдайда өлшенген потенциал стандартпен тотығу-тотықсыздану потенциалы болып есептелінеді. 
 
Стандартты потенциалдарды анықтау үшін әртүрлі тотығу-тотықсыздану жұптары стандартты жұппен жалғастырылып, гальваникалық элемент жасалады. Стандартты жұптың ролін сутектік электрод атқарады. Сутектік электрод -иондарының концентрациясы 1моль/л, сутегінің қысымы 1атм. болып келген жұбынан тұрады. Бұл үшін ыдысқа ерітіндісі құйылып, ұсақ дисперстелген платинамен көмкерілген платина электроды салынады. Ерітіндіге түтіктің бойымен сутегі жіберіліп, ол ұсақ дисперстелген пластинаның беткейінде адсорбцияланады.  
 
Стандартты сутектік электродтың потенциалы шартты түрде нольге тең болып есептелінеді. Осындай гальваникалық элементтің 25ºC температурада өлшенген ЭҚК стандартты тотығу-тотықсыздану потенциалы деп аталады. Оны пайдаланып, кез келген жүйенің тотығу-тотықсыздану потенциалын Нернст-Петерс теңдеуң бойынша есептеуге болады: 
 
 
 
 
-тотығу-тотықсыздану потенциалы; 
 
–стандартты тотығу-тотықсыздану потенциалы; 
 
n –тасымалданған электрондардың саны; 
 
[тотыққан түрі] – тотыққан түрінің концентрациясы; 
 
[тотықсызданған түрі] – тотықсызданған түрінің концентрациясы; 

 

  Медицинадағы  маңызы

Дәрілер дайындауда жеке компоненттердің  тотығу-тотықсыздану қабілеттілігін білу қажет. Мысалы майда еритін витаминдерді дайындау кезінде оның ауадағы оттегімен  жеңіл тотығуын ескеру керек. К-витамині тотығу кезінде белсенділігі өзгермейді, ал өнімдері тотығу кезінде улы. В-дәрумені сілтілі және бейтарап ерітінділерде, қатты дәрілік түрде де жеңіл тотығады, яғни әсіресе сілті ортада тотықтырғыш немесе тотықсыздандырғыш әсерінен ол белсенсіз күйге өтеді. Тотығу-тотығсыздану реакциялары тiрi организмдерде журетiн демалу және зат алмасу процестерiнiң, шiру және ашу, сол сиякты жасыл өсiмдiктердегi фотосинтез реакцияларының, адам мен жануарлардың жүйке кызметтерiнiң негiзiн калайды. Тотығу-тотығсыздану реакцияларын шикiзаттар жанғанда, металдардың коррозиясы және электролиз процестерi кезiнде де байкауға болады. Тотығу-тотығсыздану реакцияларының аркасында гальваникалық элементтер мен аккумуляторларда химиялық энергия электр энергиясына айналады. 
Тотығу-тотықсыздану процестері табиғат пен ағзаларда мынадай қызметтер атқарады:

1. Жанды ағзалардағы зат және энергия алмасу.
2. Табиғаттағы шіру және ашу.
3. Жасыл өсімдіктердегі фотосинтез реакциясы.
4. Адамдар мен жануарлардың жүйке қызметі. 
5. Тотығу-тотықсыздану реакциялары,әсіресе, жанды ағзалар үшін оларда жүретін зат және энергия алмасу процестерінде маңызды орын алады. Бұл алмасу екі бөліктен тұрады:
6. Күрделі органикалық заттардың қорекпен қабылданатын заттардан синтезделуі немесе пластикалық процестер (анаболикалық немесе ассимиляция).
7. Күрделі органикалық заттардың қарапайымдау заттарға дейін ыдырауы немесе энергетикалық процестер (катаболикалық немесе диссимиляция).
8. ТТР анаболикалық та, катаболикалық та процестердің қажетті буыны болып табылады, бірақ олар жанды ағзалар үшін энергия көзі ретінде қажет. Аэробты жағдайларда (ауа оттегісінің тотықтырғыш атмосферасында) тіршілік жасайтын ағзалар аталған энергияны жасушалар мен ұлпаларда жүретін тыныс алу процесінің барысында алады. Оның негізін мына тотығу-тотықсыздану реакциясы құрайды:

 О₂  +  4Н⁺  +  4 е   →   2 Н₂О

 

    Бұл реакция биологиялық жүйелерде сатылап, ферменттердің қатысуымен жүреді.

 Метаболизм барысында жанды ағзаларда пайда болатын кейбір уытты заттар ТТР-ның көмегімен ыдырайды. Атап айтқанда, ағза осындай әдіспен сутегі пероксидінің зиянды әсерінен арылады:

 

 

 2Н₂О₂ → 2Н₂О + О₂

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Қорытынды

 

Фармпрепараттардың әсерлері, көптеген жағдайларда, тотығу-тотықсыздану реакцияларымен түсіндіріледі. Көптеген антисептиктер, микробқа қарсы және залалсыздандырушы заттар, мысалы, І₂, KMnO₄, Н₂О₂, мыстың, күмістің, сынаптың тұздары күшті тотықтырғыштарға жатады. Na₂S₂O₃ қосылысының антидот ретінде, уытты заттарға қарсы қолданылуы оның әрі тотықтырғыш, әрі тотықсыздандырғыш қасиеттерімен тығыз байланысты. Кейбір дәрілік препараттардың сақталуына қойылатын талап олардың тотығу-тотықсыздану қасиеттеріне байланысты,мысалы, KMnO₄ және Na₂S₂O₃, КІ және NaNO₂, Н₂О₂ және иодидтерді бірге сақтауға болмайды, себебі олар өзара әрекеттесуі мүмкін.

Медицина және фармацияда тотығу-тотықсыздану реакциялары маңызды роль атқарады. Олар көптеген тіршілікке биохимиялық процесстердің негізінде жатыр. Ағзаның тіршілігі үшін энергия қажет. Биологиялық жүйелерде энергия көзі болып күрделі органикалық қосылыстардың оттегімен тотығу реакциялары болып табылады.

 

 

 

 

 

 
 

 

 

 

 

 

 

Пайдаланған  әдебиеттер: 
 
 
1. Құлажанов Қ.С. Аналитикалық химия Алматы Білім 1994. 
 
2. Цитович И.К. Курс аналитической химии. М., 2004. 
 
3. Васильев В.П. Аналитическая химия. кн. 1,2. М., Дрофа, 2003. 
 
4. Кельнер Р., Мерме Ж.М., Отто М., Видмер Г.М. Аналитическая химия. т. 1, 2. Перевод с англ. яз. М., Мир, 2004. 
 
5. Отто М. Современные методы аналитической химии т.1,2. М., Техносфера, 2003.  
 
6. Пономарев В.Д. Аналитическая химия, ч. 1, 2. М., ВШ, 1982.