Gehaltsbestimmung aus einem Gemisch

Fragen zur allgemeinen Chemie; alles, was in keine andere Kategorie passt.

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fufu
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Gehaltsbestimmung aus einem Gemisch

Beitrag von fufu »

Guten Abend,

Ich habe ein Gemisch aus Coffein, Hydrochlorothiazid und Titandioxid.
Jetzt gilt es einen der beiden Arzneistoffe quantitativ zu bestimmen.
Dabei darf ich im Labor keine Chromatographischen Methoden verwenden(DC als Ausnahme) und auch einen Potentiometer darf ich nicht verwenden.
Ich habe mir jetzt gedacht, dass ich Coffein im wasserfreien mit Perchlorsäure titrieren könnte. Doch hat HCT einen höheren pks Wert und würde somit die Protonen abfangen und bei der Gehaltsbestimmung stören, richtig?

Ich darf um max 2% vom wahren Gehalt abweichen.

Hat jemand eventuell noch eine andere Idee wie ich eines der Stoffe bestimmen kann?
Oder es eine Extraktionsmethode bei der man eine Ausbeute von Nahe zu 100% erhält?

Danke im Voraus!

lg
fufu

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mgritsch
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Re: Gehaltsbestimmung aus einem Gemisch

Beitrag von mgritsch »

Schnelle Suche:
Coffein pKs = 0,7 (pKb = 13,3)
Hydrochlorothiazid pKs = 7,9 (pKb = 6,1) ist somit die stärkere Base
Bei der Titration erfasst du also zuerst das Hydrochlorothiazid, dann erst Coffein. Die pKs liegen so weit auseinander dass das problemlos erkennbar sein sollte und du musst ja nur „eine“ identifizieren.
Warum nicht potentiometrisch ist mir ein Rätsel, das wäre absolut naheliegend, du würdest beide Sprünge schön sehen.
Ohne die Möglichkeit reduziert sich das auf die Verwendung des richtigen Indikators, da muss ich jetzt passen welcher da im wasserfreien richtig wäre…

Was sagen denn die Pharmakopoen was bei den beiden der Standard wäre?

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Seaborg
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Re: Gehaltsbestimmung aus einem Gemisch

Beitrag von Seaborg »

Wäre evtl. eine Sublimation des Coffein denkbar?
Die Sublimationstemperatur des Coffein (ab 178°C) liegt weit unterhalb des Schmelzpunktes des Thiazids (274°C).
Offen sublimieren, bis Gewichtskonstanz und Differenzbildung.

Seaborg

fufu
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Re: Gehaltsbestimmung aus einem Gemisch

Beitrag von fufu »

mgritsch hat geschrieben:
Donnerstag 3. November 2022, 23:02
Schnelle Suche:
Coffein pKs = 0,7 (pKb = 13,3)
Hydrochlorothiazid pKs = 7,9 (pKb = 6,1) ist somit die stärkere Base
Bei der Titration erfasst du also zuerst das Hydrochlorothiazid, dann erst Coffein. Die pKs liegen so weit auseinander dass das problemlos erkennbar sein sollte und du musst ja nur „eine“ identifizieren.
Warum nicht potentiometrisch ist mir ein Rätsel, das wäre absolut naheliegend, du würdest beide Sprünge schön sehen.
Ohne die Möglichkeit reduziert sich das auf die Verwendung des richtigen Indikators, da muss ich jetzt passen welcher da im wasserfreien richtig wäre…

Was sagen denn die Pharmakopoen was bei den beiden der Standard wäre?
Ja gut, ob das jetzt mit den pks Werten im wasserfreien so sinn macht… Ich denke ich mische mal ne mir bekannte Menge Coffein in ein HCT/TiO2 Gemisch und titriere mal mit Perchlorsäure gegen Kristalviolett. Wenn ich bei der Titration den Coffein Gehalt nahe zu 100% bestimmen kann müsste es bedeuten, dass HCT nicht stört.

fufu
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Re: Gehaltsbestimmung aus einem Gemisch

Beitrag von fufu »

Seaborg hat geschrieben:
Freitag 4. November 2022, 10:40
Wäre evtl. eine Sublimation des Coffein denkbar?
Die Sublimationstemperatur des Coffein (ab 178°C) liegt weit unterhalb des Schmelzpunktes des Thiazids (274°C).
Offen sublimieren, bis Gewichtskonstanz und Differenzbildung.

Seaborg
Sublimiert Coffein nicht bei knapp 240°C? Aber cooler Gedanke, gefällt mir 🧐

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Seaborg
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Re: Gehaltsbestimmung aus einem Gemisch

Beitrag von Seaborg »

Coffein.JPG
Coffein.JPG (27.44 KiB) 269 mal betrachtet
aus Wikipedia

https://doi.org/10.3929/ethz-a-000116015

Schönes WE allen
Seaborg

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lemmi
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Re: Gehaltsbestimmung aus einem Gemisch

Beitrag von lemmi »

Hallo! Interessante Fragestellung! Studierst du Pharmazie?

Ich würde das Gemisch am Soxleth mit Dichlormethan extrahieren. Hydrochlorothiazid ist in Dichlormethan praktisch unlöslich (1 : >1000), Coffein gut löslich (1:15) [Daten aus Auterhoff-Kovar, 6. Auflage]. Titandioxid ist sowieso in allem unlöslich. Die Extraktion sollte natürlich nicht allzu lange fortgesetzt werden. Du könntest den Extrakt mittels DC auf Freisein von HCT prüfen.bEventuell kann man das Coffein ganz einfach nach Abdestillieren des DCM auswiegen.

Coffein wird laut Arzneibuch in einer Mischung aus Wassefreier Esigsäure, Acetanhydrid und Toluol mit 0,1 N Perchlorsäure gegen Sudan-III als Indikator titriert (in der Ph. Eur steht Potentiometrie, aber früher wurde das mit Sudan-III gemacht).
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Glaskocher
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Re: Gehaltsbestimmung aus einem Gemisch

Beitrag von Glaskocher »

Jetzt doch mal die Gegenfrage zu den verwendbaren Methoden: Wenn potentiometrische Titrationen "verboten" sind und Maschinenchromatografie auch unerwünscht ist, dann müßte doch ein Portfolio an "erlaubten" Methoden gegeben sein.

Mit einem Schöniger-Aufschluß und einer Sulfatbestimmung in der Absorptionslösung müßte man das Hydrochlorothiazid bestimmen können. In der selben Lösung kann man eine Halogenbestimmung machen, um diesen Wert zu bestätigen.

Die "Gegenprobe" wäre dann, beide Wirkstoffe mit einem geeigneten Lösemittel zu extrahieren, um das TiO2 zurück zu lassen. Im Extrakt könnte man eine Stickstoffbestimmung nach Kjeldahl machen, um auf das Coffein zurück schließen zu können.

Dann käme noch die NMR in Frage, wenn man beide Reinsubstanzen zunächst misst, um einen geeigneten internen Standard auswählen zu können.

Eventuell gibt es ja quantitative Fällmethoden für eine der beiden Substanzen. Aber so ganz glaube ich da nicht dran. Falls man das Coffein quantitativ zu einem Farbstzoff derivatisieren kann, dann könnte die Photometrie möglich werden.

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lemmi
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Re: Gehaltsbestimmung aus einem Gemisch

Beitrag von lemmi »

Ich würde das tatsächlich erstmal ganz primitiv über die Löslichkeiten machen!

Da wahrscheinlich ziemlich wenig Analysensubstanz zur Verfügung steht, würde ich einen ganz kleinen Maßstab wählen. 200 mg in einem Zentrifugenröhrchen dreimal mit 2 ml Dichlormethan schütteln, abzentrifugieren und den Überstand abgießen. Den Extrakt eindampfen (tarierter Kolben) und auswiegen. Rückstand mit DC auf Reinheit prüfen.
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aliquis
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Re: Gehaltsbestimmung aus einem Gemisch

Beitrag von aliquis »

Glaskocher hat geschrieben:
Freitag 4. November 2022, 22:39
Falls man das Coffein quantitativ zu einem Farbstzoff derivatisieren kann, dann könnte die Photometrie möglich werden.
Ja, Murexid hatte ich dafür auch bereits in Erwägung gezogen. Bei den restlichen Ideen bin ich mangels Erfahrung/Wissen leider raus.

Sebacylbrause
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Re: Gehaltsbestimmung aus einem Gemisch

Beitrag von Sebacylbrause »

mgritsch hat geschrieben:
Donnerstag 3. November 2022, 23:02
Coffein pKs = 0,7 (pKb = 13,3)
Hydrochlorothiazid pKs = 7,9 (pKb = 6,1) ist somit die stärkere Base
Habe ich was übersehen? Ich weiß nicht woher du diese Daten hast, aber Coffein ist definitiv eine stärkere Base als Hydrochlorothiazid. Das Thiazid ist ein Sulfonamid und Sultam, die meist schwache bis mittelschwache Säuren sind. Das einzige basische "aminische" Stickstoff befindet sich neben dem elektronenziehenden Phenylring, was der Basizität des Elektronenpaars dort nicht förderlich ist. Coffein ist aber definitiv basisch (am N9). Coffein mit einen pKs von 0.7 wäre auch einfach unlogisch, dafür müsste dann eine Methylgruppe (stark) C-H acide sein, denn eine Deprotonierung am C8, würde doch die Aromatizität auflösen?





Wie groß ist die Probenmenge denn an sich? Da es nur die drei Sachen sind, nehme ich an ihr habt ein Pulver bekommen und keine Tablette? Wenn es im Bereich bis 50 mg lässt sich es ein Stoffgemisch aus drei so unterschiedlichen Stoffen eigentlich problemlos quantitativ trennen.
fufu hat geschrieben:
Freitag 4. November 2022, 18:30
Ja gut, ob das jetzt mit den pks Werten im wasserfreien so sinn macht… Ich denke ich mische mal ne mir bekannte Menge Coffein in ein HCT/TiO2 Gemisch und titriere mal mit Perchlorsäure gegen Kristalviolett. Wenn ich bei der Titration den Coffein Gehalt nahe zu 100% bestimmen kann müsste es bedeuten, dass HCT nicht stört.
Der pKS macht auch im wasserfreien Lösungsmittel Sinn. Da Essigsäure wiederum selbst ein saures Lösungsmittel ist (hat höheren pKs als Wasser), sind darin gelöste Säuren übrigens weniger sauer als in Wasser.

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lemmi
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Re: Gehaltsbestimmung aus einem Gemisch

Beitrag von lemmi »

Du irrst dich! Coffein ist definitiv eine extrem schwache Base, laut Kommentar zum Arzneibuch hat es sogar einen pKb von 14,15! Brittain (2007) gibt, damit übereinstimmend, einen pKa von -0,13 an. Die Salze sind in wässriger Lösung vollständig hydrolytisch gespalten. Wir hatten das hier schon mal diskutiert.

Für Hydrochlorothiazid werden zwei pKa- Werte von ca. 8,5 und 10 angegeben.
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mgritsch
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Re: Gehaltsbestimmung aus einem Gemisch

Beitrag von mgritsch »

Sebacylbrause hat geschrieben:
Samstag 5. November 2022, 00:31
Habe ich was übersehen? Ich weiß nicht woher du diese Daten hast, [….] Das einzige basische "aminische" Stickstoff befindet sich neben dem elektronenziehenden Phenylring, was der Basizität des Elektronenpaars dort nicht förderlich ist.
Quelle = https://de.m.wikipedia.org/wiki/Hydrochlorothiazid
Genau wegen dem N halte ich den Wert für etwas hoch aber grundsätzlich plausibel. Vgl auch https://www.engineeringtoolbox.com/amin ... _1949.html

Coffein ist aber definitiv basisch (am N9). Coffein mit einen pKs von 0.7 wäre auch einfach unlogisch, dafür müsste dann eine Methylgruppe (stark) C-H acide sein, denn eine Deprotonierung am C8, würde doch die Aromatizität auflösen
Ich glaube du missverstehst da etwas: die Angabe eines pKs bei einer Base wie Coffein (so wie auch bei Hydrochlorothiazid) bezieht sich auf die konjugierte Säure CoffeinH+. Ich finde es auch etwas verwirrend, setzt voraus dass man weiß ob etwas tatsächlich Säure oder Base ist, ist aber üblicher Standard. Willst du die pKb wissen dann pKb = 14-pKs.

Ein niedriger pKs Wert einer Base bedeutet sie ist sehr schwach, und das passt zu Coffein.

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mgritsch
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Re: Gehaltsbestimmung aus einem Gemisch

Beitrag von mgritsch »

fufu hat geschrieben:
Freitag 4. November 2022, 18:30
Ja gut, ob das jetzt mit den pks Werten im wasserfreien so sinn macht… Ich denke ich mische mal ne mir bekannte Menge Coffein in ein HCT/TiO2 Gemisch und titriere mal mit Perchlorsäure gegen Kristalviolett. Wenn ich bei der Titration den Coffein Gehalt nahe zu 100% bestimmen kann müsste es bedeuten, dass HCT nicht stört.
pKs-Werte im wasserfreien werden nicht identisch sein aber der Trend bleibt. Du gehst ja lediglich in Essigsäure weil H2O eine zu starke Base ist (pKs = 14) was bei ähnlich schwachen Basen stört.

Da Coffein die schwächere Base ist, wirst du in der Mischung auf jeden Fall zuerst HCT erfassen, dann erst Coffein. Titrierst du mit einem für Coffein tauglichen Indikator wirst du die Summe der beiden sehen. Darum brauchst du einen Indikator mit höherem pKs der Umschlägt wenn alles HTC umgesetzt ist.

Kristallviolett schlägt bei -2,6 bis 0,8 um. Das passt zu Coffein. (Siehe https://www.nugi-zentrum.de/fileadmin/w ... n_Merck.pd, Seite 5)
Wenn der pKs von HTC von ~8 stimmt, dann würde Thymolblau oder Phenolphthalein gehen.
lemmi hat geschrieben:
Samstag 5. November 2022, 09:00
Für Hydrochlorothiazid werden zwei pKa- Werte von ca. 8,5 und 10 angegeben.
Das wäre allerdings fatal wenn das 2 Stufen hätte die auch noch so nahe liegen?
Die beiden anderen N (Sulfonamid und Sultam) hätte ich nicht so basisch eingeschätzt dass sie hier auftauchen?

Wie auch immer, es macht bedingt Sinn hier herumzurätseln, gibt’s da keine Ph.Eur Vorschrift für?

P.s.: wir waren am Holzweg:
http://www.bdsoft.de/demo/index.htm?/de ... hiazid.htm
Die pKs-Werte bezogen sich auf acide H an den Sulfonamid-N und sind in Pyridin direkt mit TBAH (Tetrabutylammoniumhydroxid) erfassbar.
Siehe auch https://www.ipmb.uni-heidelberg.de/md/i ... 2013_02.pd Seite 125, in DMSO

fufu
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Re: Gehaltsbestimmung aus einem Gemisch

Beitrag von fufu »

mgritsch hat geschrieben:
Samstag 5. November 2022, 09:58

Da Coffein die schwächere Base ist, wirst du in der Mischung auf jeden Fall zuerst HCT erfassen, dann erst Coffein. Titrierst du mit einem für Coffein tauglichen Indikator wirst du die Summe der beiden sehen. Darum brauchst du einen Indikator mit höherem pKs der Umschlägt wenn alles HTC umgesetzt ist.

Kristallviolett schlägt bei -2,6 bis 0,8 um. Das passt zu Coffein. (Siehe https://www.nugi-zentrum.de/fileadmin/w ... n_Merck.pd, Seite 5)
Wenn der pKs von HTC von ~8 stimmt, dann würde Thymolblau oder Phenolphthalein gehen.
Ich glaube eine theoretische Titrationskurve würde mir für das Verständnis helfen. Im wasserfreien kann ich mir das nie so gut Vorstellen.
Hätten HCT und Coffein jetzt zwei Äquivalenzpunkte die weit genug auseinander wären um sie unterscheiden zu können? Und wenn ja: mit welchen Indikator könnte ich die Umschlagspunkte von ÄP 1 und ÄP 2 erkennen? Oder kann ich das Gemisch direkt im wasserfreien mit Perchlorsäure gegen Thymolblau/Phenolphthalein titrieren und der erste Farbumschlag wäre der ÄP 1 von HCT?

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