СУММАРНЫЕ ОЧИЩЕННЫЕ (НОВОГАЛЕНОВЫЕ) ПРЕПАРАТЫ 1 страница

Под новогаленовыми понимаются водноспиртовые, спиртохлороформ-ные и другие экстракционные препараты, содержащие сумму действую­щих веществ, специфичную для данного растительного лекарственного сырья. С этой целью полученные вытяжки максимально освобождают от всех сопровождающих веществ, которые для данного типа препа­ратов являются излишними и условно могут считаться балластными¹. Очистка вытяжек qt балластных веществ производится как можно бережнее, без применения сильных химических реагентов или высоко­термических процессов, с таким расчетом, чтобы препарат сохранил свою нативность, т. е. природное состояние действующих веществ, на­ходящихся в растении. Выпускаются новогаленовые препараты биоло­гически стандартизированными, т. е. с содержанием определенного ко­личества единиц действия или действующих веществ в 1 мл или в 1 г.

Новогаленовые препараты, таким образом, существенно отличаются от обычных галеновых препаратов почти полным отсутствием сопро­вождающих веществ, в связи с чем по своему фармакологическому действию они приближаются к химически чистым веществам. По этой причине новогаленовые препараты могут применяться для инъекций. С галеновыми препаратами их роднит сложность комплекса действую­щих веществ.

Способы очистки растительных извлечений,

применяемые для выделения суммы действующих веществ

Использование специфических экстрагентов

При производстве галеновых препаратов применяются экстрагенты широкого спектра (вода, спиртоводные смеси), извлекающие, кроме основных веществ, также в большем или меньшем количестве сопро­вождающие вещества. В самой сущности галеновых препаратов, как уже отмечалось, заложена мысль, что эти сопровождающие вещества не являются балластными, а играют определенную роль в лечебном эффекте препарата. В связи с этим галеновые препараты проходят только первичную очистку — осветление и частичное удаление сопро­вождающих веществ с целью повышения устойчивости при хранении.

' Эти «балластные» вещества при комплексной переработке сырья в свою очередь могут явиться источником других суммарных препаратов.

Совершенно по-другому обстоит дело при производстве новогалено­вых препаратов, когда лечебное действие рассчитано на чистые веще­ства и все, что их сопровождает, должно быть удалено. Очевидно, в этих случаях экстрагенты должны быть с максимально узким спектром и извлекать как можно меньше балластных веществ или, наоборот, извлекать только их с тем, чтобы потом извлечь из сырья нужные действующие вещества. В связи с этим при производстве новогалено­вых препаратов нашел применение круг органических экстрагентов и растворителей, последовательность использования которых зависит от особенностей сырья и природы комплекса действующих веществ.

Почти во всякой растительной вытяжке имеются белки. Это слож­нейшие органические соединения, весьма чувствительные к воздейст­вию самых различных внешних факторов (нагрев, УФ-радиация, уль­тразвук и др.). Под воздействием указанных факторов белки видоиз­меняются, образуют осадки. Этот процесс называется денатура­цией белков. Процесс денатурации необратим. Этим свойством поль­зуются для очистки растительных вытяжек от белков. Если вытяжку кипятить, то денатурированный белок выделится в виде осадка, кото­рый отделяют фильтрацией. Кипячение позволяет освободиться только от белков.

Высаливание заключается в том, что под действием значительных количеств насыщенного раствора сильного электролита высокомолеку­лярные природные соединения (белки, камеди, слизи, пектины) выпа­дают из вытяжек в осадок. Это происходит потому, что при добавле­нии в вытяжку раствора электролита образующиеся ионы электролита гидратйруются, "отнимая воду у молекул биополимера. Исчезает защит­ный гидратныи слой молекул биополимера. Наблюдаются слипание частиц и осаждение биополимера. Высаливание довольно широко при­меняется для очистки белковых лекарственных препаратов, например пепсина. Термин «высаливание» получил название от процесса осаж­дения белков при добавлении к их растворам хлорида натрия.

Необходимо иметь в виду, что различные соли обладают разным высаливающим свойством, которое объясняется способностью анионов и катионов к гидратации. Высаливающая способность электролитов зависит в основном от анионов. Анионы по своей высаливающей силе располагаются в следующий лиотропный ряд.

Для катионов имеется такой же лиотропный ряд: Li+>Na+>K+>Pb+>Cs+.

Наибольшей высаливающей активностью обладает Li₂SO4, однако обычно для этой цели используют хлорид натрия, который дешевле.

Спиртоочистка

Механизм спиртоочистки аналогичен механизму высаливания. При добавлении к вытяжкам, обремененным биополимерами, спирта обра­зуется осадок биополимеров. Спирт является сильногидрофильным веществом; при добавлении к водному раствору биополимеров он от­нимает у их молекул защитную гидратную оболочку и при этом сам

15-163

гидратируется. Спиртоочистка находит широкое применение при полу­чении галеновых препаратов, причем эффект частичной очистки от биополимеров достигается уже в процессе экстракции сырья, если применяется в качестве экстрагента спирт концентрации не ниже 70%.

Диализ и электродиализ

Явления диализа и электродиализа находят некоторое применение при очистке растительных вытяжек. Диализ_основан на свойствах мо­лекул биополимеров, имеющих большие размеры, не проходить через полупроницаемые мембраны, в то время как вещества с меньшими размерами молекул проходят через них довольно свободно. Для диа­лиза используют пленки из желатина, целлофана, коллодия, нитро­целлюлозы.

Процесс диализа протекает обычно довольно медленно. Диализ ус­коряется при повышении температуры, увеличении площади диализа и приложении электрического тока. В последнем случае наблюдается явление электродиализа, 'которому подвержены в основном вещества, распадающиеся на ионы.

Простейшая установка для электродиализа состоит из ванны, разде­ленной двумя полупроницаемыми перегородками на три отсека. В край­ние отсеки опущены катод и анод, в средний отсек наливается диа-лизуемая вытяжка. Катионы под действием электрического тока дви­гаются через полупроницаемые перегородки-к аноду, анионы — к като­ду. В среднем отсеке остаются вещества, которые не проходят через полупроницаемые перегородки. В процессе работы периодически или непрерывно производится отвод вытяжки растворов продиализованных веществ.

Сорбция

Методы очистки природных веществ сорбцией сейчас развиты очень широко. Сорбцией вообще называется процесс поглощения газов, па­ров, растворенных веществ твердыми и жидкими поглотителями. Раз­личают несколько видов сорбции.

Адсорбция — поглощение вещества на поверхности сорбента. По­верхность сорбента обычно очень велика, так как на ней имеется ог­ромное количество пор. Так, поверхность 1 г активированного угля имеет площадь, равную 600—1000 м². Процесс адсорбции имеет селек­тивность и позволяет адсорбировать определенные вещества из раст­вора.

Абсорбция — поглощение вещества всем объемом твердой или жидкой фазы. Абсорбцию используют, например, при получении эфир­ных масел. При получении эфирных масел анфлеражем цветы поме­щают в закрытый сосуд над жиром, который всей своей массой абсор­бирует эфирное масло.

Хемосорбция— поглощение веществ с образованием химических к соединений. К хемосорбции относится ионный обмен.

В производстве новогаленовых препаратов чаще используется ад­сорбция, чем абсорбция. Процесс адсорбции протекает следующим образом. Вытяжку пропускают через колонку с адсорбентом. Высоко­молекулярные примеси довольно прочно оседают обычно в верхней части колонки на адсорбенте. Так как они сильно загрязняют адсор­бент, от них стараются освободиться еще до адсорбции с помощью спиртовой или других видов очистки. Затем на адсорбенте адсорбиру­ются либо действующие вещества, либо примеси; все остальное прохо­дит через колонку с током растворителя. Затем, в случае необходи-

мости, действующие вещества элюируют, т. е. вымывают другим под­ходящим растворителем, и получают раствор очищенных веществ.

Адсорбент имеет ограниченную поглотительную способность, поэто­му процесс адсорбции ведут до полного насыщения адсорбента.

Процессы адсорбции сопровождаются выделением тепла (чаще всего), поэтому снижение температуры благоприятно для сорбции, по­вышение— для обратного процесса, т. е. десорбции. Резкую границу между отдельными видами сорбции провести нельзя, поэтому при ад­сорбции наблюдаются элементы всех видов сорбции.

Адсорбция происходит вследствие взаимодействия сил межмолеку­лярного притяжения в неполярных адсорбентах- и силами электриче­ского взаимодействия в полярных адсорбентах. Например, адсорбция на активированном угле объясняется межмолекулярными силами, на силикагеле больше сказывается электрическое притяжение. Обычно вещество на адсорбенте адсорбируется в виде тонкого мономолекуляр­ного слоя, и естественно, его количество зависит от поверхности ад­сорбента.

Движущей силой процесса адсорбции является разность между рав­новесной концентрацией адсорбируемого вещества и его рабочей кон­центрацией. Чем больше разность концентраций, тем активнее идет процес адсорбции.

Количество адсорбируемого вещества g находят из уравнения массо-передачи:

g = рДСтЛ

где р — коэффициент массопередачи при адсорбции; АС — движущая сила (разность концентрации); F — поверхность; х — время.

Адсорбенты. К адсорбентам относятся высокодисперсные тела с большой наружной (непористые) или внутренней (пористые) поверх­ностью, на которой проходит адсорбция веществ из газов или раство­ров. Адсорбенты делят на две группы: а) непористые, например сажа, тонкоизмельченные порошки типа глин; б) пористые — силикагель, активированный уголь, некоторые глины, инфузорные земли. ■ Из адсорбентов широкое распространение получил активированный уголь. Получают его преимущественно из угля твердых древесных пород путем активации при 800—10 000°С. При этом смолы и продук­ты неполного сгорания, заполнившие поры исходного угля, частично сгорают или частично улетучиваются, в результате чего образуется много пор. Удельная поверхность активированного угля может дости­гать 1000 м²/г при диаметре микропор от 3 нм.

Уголь является гидрофобным адсорбентом и почти не адсорбирует воду. Поэтому он может использоваться для очистки вытяжек, легко адсорбирует на себе малогидрофильные вещества типа пигментов и др.

Кроме активированного угля, при проведении адсорбции применяют силикагель, который получают из растворимого стекла:

Na₂Si0₃+2HCl > 2NaCl + SiO₂ + ^H₂°-

Осадок двуокиси кремния высушивают, измельчают и прокаливают. При прокаливании образуется большое количество пор. Так, как си­ликагель гидрофилен, он малопригоден для сорбции из водных раст­воров вследствие адсорбции молекул воды и поэтому применяется для адсорбции из гидрофобных растворителей — хлороформа, эфира, кото­рые силикагель не адсорбирует.

Широко применяется также окись алюминия, которую получают из солей алюминия при воздействии щелочей.

В ряде случаев используют различные глинистые минералы (напри­мер, бентониты).

15*

Аппараты для адсорбции. Различают адсорберы: а) периодического и б) не­прерывного действия.

Простейшим адсорбером периодическо­го действия является колонка с адсор­бентом (рис. 106). Этот адсорбер пред­ставляет собой вертикальный цилиндри­ческий сосуд / высотой 6—10 м и диа­метром 0,6—1,2 м. Адсорбент загружают в аппарат через горловину 2 с крышкой. Для выгрузки имеется люк 5. Уголь вы­сыпают на решетку 4, на которой поме­щены металлическое сито и холст. Рас­твор, поступающий на фильтрацию, по­дается через трубку 3, к которой присое­динены патрубки с вентилями. По этим патрубкам подаются растворы различной цветности. По мере того как поверхность угля насыпается красителями, направля­ют растворы с более высокой цветностью. Это позволяет более полно использовать адсорбционную способность угля. Обес­цвеченный раствор по трубке направля­ется в контрольный тканевый фильтр 6, в котором удерживаются увлеченные ку­сочки угля. Производительность такого адсорбера составляет 2—4 л/мин на 1 т угля, загруженного в колонку.

Простейшим адсорбентом непрерывного действия является батарея из нескольких колонок. Раствор проходит через первый адсорбер, очи­щаясь от примесей или, наоборот, отдавая адсорбенту действующие вещества. Как только через колонку начинает проходить окрашенная вытяжка или вытяжка с действующими веществами, подключают дру­гую колонку. Очищенную вытяжку отставляют, а в первой колонке либо меняют адсорбент, либо производят промывку и десорбцию.

В последнее время для адсорбции начали применять аппараты, ра­ботающие на принципе псевдосжижения. Адсорбция в таком аппарате производится в состоянии «кипения» под действием подающегося снизу раствора.

Ионный обмен. В основе ионного обмена лежит реакция обмена ионами между неподвижным твердым ионообменным сорбентом и раст­воренным в растворителе веществом. Известны два типа ионообменных сорбентов: анионообменники — аниониты, обменивающие анионы, и катионообменники — катиониты, обменивающие катионы.

Пропустив через ионит растительную вытяжку, можно адсорбиро­вать на ионите действующие вещества, а балластные вещества при этом будут проходить свободно через иониты. Затем с ионита снимаются действующие вещества при воздействии растворов кислот и щелочей. Ионным обменом можно очищать органические и неорганические кис­лоты и основания. На ионном обмене мы уже останавливались при деминерализации воды.

Жидкостная экстракция

Жидкостная экстракция широко используется при очистке новогале­новых препаратов и при получении чистых природных веществ. В ос­нове жидкостной экстракции лежит переход вещества из одной жид­кости (раствора) в другую, не смешивающуюся с первой. При жид-

костной экстракции имеются всегда две фазы. Переход из одной фазы в другую подчиняется законам массопередачи, растворимости и меж­фазного равновесия. В начале процесса жидкостной экстракции име­ется жидкость с большим содержанием экстрагируемого вещества. При перемешивании с другой несмешивающейся или малосмешиваю-щейся жидкостью происходит переход вещества в другую фазу. Эф­фективность перехода определяется коэффициентом распределения

К=-7г-, который показывает отношение содержаний вещества в обеих

фазах при равновесии системы. Коэффициент распределения зависит прежде всего от растворимости вещества в каждой фазе. Если веще­ство очень хорошо растворимо в фазе В, а в фазе А — хуже, то боль­шее количество вещества перейдет в фазу В.

Если С₂>Сь то /С<1; если С₂<Сь то К>1; если Ci = C2, то /С=1.

В процессе жидкостной экстракции возникает всегда тройная систе­ма: фаза А, фаза В и экстрагируемое вещество. Расчет тройных систем сложен. Он обычно проводится с помощью треугольных (триангуляр-ных) диаграмм (рис. 107). В этой диаграмме компоненты тройной системы А, В и С представлены точками, лежащими в вершинах рав­ностороннего треугольника, причем длина каждой стороны принята за 100%. Состав тройной смеси определяется точкой М, лежащей внутри треугольника. Точки, лежащие на сторонах треугольника, вы­ражают составы бинарных смесей. Состав тройной смеси определяется длиной отрезков, проведенных параллельно сторонам треугольника до пересечения с ними. Так, точка М характеризует тройную смесь, со­стоящую из 35% компонента Л, 25% компонента В и 40% компонен­та С.

С помощью треугольной диаграммы можно определить составы трехкомпонентной смеси жидкостей при изменении содержания в ней того или иного компонента. Так, если в смеси, соответствующей точке М, будет увеличиваться содержание компонента В, то по мере его до­бавления составы образующихся растворов будут изображаться на диаграмме точками, лежащими на прямой MB и тем более близкими к вершине В треугольника, чем богаче становится смесь компонентом В. Если же извлекать из смеси компонент В, то ее составам будут соответствовать точки, лежащие на прямой, MD и тем ближе к сто­роне АС треугольника, чем меньше становится компонента В в смеси. В смесях всех составов, отвечающих точкам, которые лежат на прямой

81007.

Рис. 107. Треугольная диаграм­ма для расчета тройных си­стем. Объяснение в тексте.

^я 90 100%

70 Б0 SB 90 }ff 20 10 7.R

С 1007.

BD, при изменении содержания компонента В отношение количества остальных двух компонентов А и С будет оставаться неизменным.

Пусть вершина А треугольника соответствует исходному раствори­телю, вершина В — распределяемому веществу, вершина С — экстра-генту. Обозначим точкой 5 на стороне АВ треугольника состав исход­ной (двухкомпонентной) смеси. В процессе экстракции исходная смесь сначала смешивается с экстрагентом. Процесс смещения изображает­ся CS, причем положение точки М, отвечающей составу смеси, зависит от соотношения количеств смешиваемых компонентов А, В, С и нахо­дится из пропорции:

gA + gB СМ

T

А

А Рис. 109. Экстрактор с тарелками-перегородками.

1 — легкая жидкость; 2 — тяжелая жидкость; а — колонка с дисковидными перегородками; б — колонка с тарелковидными перегородками.

I Рис. 108. Распылительный экстрактор.

/ — тяжелая жидкость; 2— поверхность раздела фаз; 3— легкая жидкость; 4 — распределительное устройство.

Рис. ПО. Пульсационный экстрактор.

1 _ тяжелая жидкость; 2 — легкая жидкость; а — пульсатор присоединен к днищу колонки; б — пульсатор присоединен к трубопроводу для подачи легкой жидкости.

V/////////7/