РАСЧЕТ ХИМИЧЕСКИХ РАВНОВЕСИЙ В СИСТЕМЕ CA2+ – ГЕПАРИН – ОКСАЦИЛЛИН

РАСЧЕТ ХИМИЧЕСКИХ РАВНОВЕСИЙ В СИСТЕМЕ CA2+ – ГЕПАРИН –
ОКСАЦИЛЛИН В СРЕДЕ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО РАСТВОРА
Журавлев Е.В.
Тверской государственный университет
Тверь, Россия
CALCULATION OF CHEMICAL BALANCES IN THE SYSTEM CA2+ –
HEPARIN – OXACILLIN IN THE INVIRONMENT OF PHYSIOLOGICAL
SOLUTION
Zhuravlev E.V.
Tver State University
Tver, Russia
На сегодняшний день актуальным направлением является исследование
возможного совместного использования в клинической медицине и терапии
лекарственных веществ различной биологической направленности. Очевидно,
изучая физико-химические взаимодействия в многокомпонентных модельных
системах, включающих эти вещества, можно прогнозировать возможную
биологическую активность композиций на их основе. Отсюда целью работы
является исследование ионных равновесий с участием иона Ca2+, гепарина
(Na4Hep) и оксациллина (NaOx) - антибиотика группы полусинтетических
пенициллинов, которые часто применяются в комплексе.
При
проведении
эксперимента
по
исследованию
процессов
комплексообразования использовали образец препарата высокомолекулярного
гепарина (12000 Да) в форме тетранатриевой соли (производство ФГУП
«Московский эндокринный завод»),
препарат натриевой соли оксациллина
(производство ОАО «Биохимик»), раствор хлорида кальция, приготовленный
растворением навески соли в бидистилляте с последующей стандартизацией
при помощи комплексонометрического титрования. Раствор титранта HCl
готовили из фиксанала и стандартизировали по тетраборнокислому натрию.
Все исходные реактивы соответствовали квалификации «ч.д.а.».
В мерную колбу на 100 мл помещали аликвоты растворов исходных
компонентов, добавляли расчитанное количество 1.50М раствора хлорида
натрия для поддержания постоянной ионной силы. Полученный раствор
доводили до метки, после чего содержимое колбы термостатировалось 30
минут
ультратермостате
UTU-2/77
при
37
ºС. Заданная
температура
поддерживалась с точностью до 0.1 ºС.
Измерения pH при pH-потенциометрическом титровании проводили с
помощью цифрового иономера марки «Аквилон» pH410 с точностью измерения
величин pH 0.01, а также комбинированного электрода марки Аквилон ЭСЛК01.7. Калибровку иономера в режиме измерения величин pH проводили по
стандартным буферным растворам со значениями pH, равными 1.65 и 9.18,
делая поправку на температуру 37 ºС. Содержимое колбы переносили в
термостатированную ячейку и титровали из микробюретки стандартным
раствором соляной кислоты.
Исследованию системы Na4Hep – NaOx – H2O – NaCl предшествовало изучение
химических равновесий во всех составляющих подсистемах по независимым
данным pH-метрии.
Исследованы равновесия в подсистемах: NaOx -NaCl - H2O, Na4Hep – NaCl –
H2O. На рис. 1. представлены кривые pH-метрического титрования водных
растворов NaOx – NaCl - H2O и Na4Hep – NaCl – H2O.
A
7.0
6.5
6.0
5.5
pH
5.0
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
0.000
0.001
0.002
0.003
0.004
V (HCl)
B
7.5
7.0
6.5
6.0
5.5
pH
5.0
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
0.000
0.001
0.002
0.003
0.004
0.005
0.006
V (HCl)
Рис. 1. Кривые pH-метрического титрования систем: А - NaOx-NaCl-H2O, B - Na4Hep –
NaCl – H2O раствором 0.102 M HCl при температуре 37 ºС. Линии – эксперимент, точки –
расчет.
Все
расчеты
моделей
равновесий
производились
по
разработанным
алгоритмам, реализованным в универсальной компьютерной программе New
DALSFEK (KCM Soft, 2000 г.). После обработки кривых титрования растворов,
были определены константы протонирования для оксациллина и гепарина,
которые хорошо согласуются с литературными данными (Табл. 1).
Таблица 1. Величины десятичных логарифмов констант протонирования NaOx,
Na4Hep.
Форма
lgβ
HOx
2.34 ± 0.420
HHep3-
3.87 ± 0.153
Взаимодействие гепарина с оксациллином исследовано по данным pHметрического титрования раствора Na4Hep – NaOx – H2O – NaCl в интервале 2.3
≤ pH ≤ 8.0 при соотношении компонентов 1:1. Распределение молекулярных
форм в растворе Na4Hep-NaOx-H2O-NaCl представлено концентрационной
диаграммой на рис. 2.
0.0012
0.0010
HepOxa5HHepOxa4H2HepOxa3-
C, ì î ëü/ë
0.0008
0.0006
0.0004
0.0002
0.0000
2
3
4
5
6
7
pH
Р и с .2. Концентрационная диаграмма распределения комплексных форм в системе NaOx–
Na4Hep в зависимости от pH в присутствии 0.15 M NaCl и температуре 37 ºС
В системе обнаружены протонированные комплексы состава HHepOx4-,
H2HepOx3- и средний комплекс состава HepOx5-, определены логарифмы
констант образования комплексов (Табл. 2).
Таблица 2. Логарифмы констант образования комплексных форм системы Na4Hep-NaOxH2O-NaCl
Форма
lgβ
HepOx5-
6.11 ± 0.227
HHepOx4-
9.72 ± 0.259
H2HepOx3-
12.28 ± 0.463
Взаимодействие системы Сa2+- гепарин-оксациллин-H2O-NaCl изучено по
данным pH-метрического титрования. На рис.3 представлена кривая pHметрического титрования водного раствора Ca2+-NaOx - Na4Hep -NaCl-H2O.
7.5
7.0
6.5
6.0
5.5
pH
5.0
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
0.000
0.001
0.002
0.003
0.004
0.005
V (HCl)
Рис.3. Кривая pH-метрического титрования системы Ca2+- NaOx- Na4Hep раствором 0.102 M
HCl в присутствии 0.15 M NaCl и температуре 37 ºС. Линии – эксперимент, точки – расчет.
В системе обнаружена комплексная форма состава HHepOxcCa2-, построена
диаграмма распределения (рис.4) и определен логарифм константы образования
(Табл. 3).
0.00016
2-
HHepOxaCa
0.00014
0.00012
Ñ, ì î ëü/ë
0.00010
0.00008
0.00006
0.00004
0.00002
0.00000
-0.00002
2
3
4
5
6
7
pH
Р и с .4. Концентрационная диаграмма системы: Ca2+- NaOx- Na4Hep в зависимости от pH в
присутствии 0.15 M NaCl и температуре 37 ºС
Таблица 3. Логарифм константы образования комплекса системы Ca2+-NaOxa- Na4Hep -NaClH2O
Форма
lgβ
HHepOxaCa2-
11.77 ± 0.379
Впервые в широком интервале pH исследованы равновесия в системe: гепариноксациллин-Ca2+, в системе обнаружены комплексы различного состава,
построены диаграммы распределения и определены логарифмы констант
образования комплексных форм, обозначены области существования в
интервале pH.