Особенности экстракции 6-меркаптопурина и азатиоприна из водно-солевых растворов

6-Меркаптопурин и его аналог азатиоприн (6-(1-метил-4-нитроимидазолил-5)-меркаптопурин) — биологически активные вещества, оказывающие иммунодепрессивное и цитостатическое действие, применяются в качестве лекарственных средств в медицинской практике [1].

По физическим свойствам 6-меркаптопурин — желтый кристаллический порошок с температурой плавления 315—319 °С, практически не растворимый в воде и этаноле, растворимый в горячей воде и растворах щелочей. Азатиоприн — зеленовато-желтые кристаллы, плавящиеся при температуре 243—245 °С, практически не растворимые в воде и этаноле, растворимые в растворах щелочей [1, 2].

6-Меркаптопурин и его производные обладают значительной токсичностью по отношению к теплокровным животным и человеку. Например, LD₅₀ 6-меркаптопурина для мышей при внутрижелудочном введении составляет 250±20 мг/кг. Высокие дозы азатиоприна (10 мг/кг) угнетают у людей функцию костного мозга, подавляют пролиферацию гранулоцитов, вызывают лейкопению [1, 3].

Широкое применение 6-меркаптопурина и азатиоприна и их токсические свойства обусловливают интерес к ним как к потенциальным объектам химико-токсикологического исследования [4, 5].

Вопросы выделения и очистки данных соединений экстракционными методами разработаны недостаточно.

Цель настоящего исследования — изучение особенностей экстрагирования 6-меркаптопурина и азатиоприна из водных растворов органическими растворителями и их смесями в условиях насыщения водной фазы электролитом.

Объектами исследования явились субстанции 6-меркаптопурина (ВФС 42-2213-84) и азатиоприна (ФС 42-1497-90).

В качестве экстрагентов вначале рассмотрены индивидуальные гидрофобные (хлороформ, этилацетат, бутилацетат, диэтиловый эфир, бутанол-1) и гидрофильные (пропанол-1, 1,4-диоксан) органические растворители, а затем двухкомпонентные смеси растворителей, которые обеспечивали высокую степень извлечения 6-меркаптопурин/азатиоприн из водно-солевых растворов.

Для образования двухфазных систем в водный раствор до экстракции вводили электролит — неорганическую соль. Высаливающее действие электролитов по отношению к органическим соединениям объясняется уменьшением количества несвязанной воды в водном растворе [6]. Высаливатель способствует обмену молекул воды из ближайшего окружения экстрагируемого иона на молекулы органического растворителя. Эффективность действия высаливателя зависит как от природы электролита, так и от свойств распределяемого вещества. Соли влияют на диэлектрическую проницаемость среды, ионную силу раствора, способствуют образованию самостоятельной органической фазы, повышают количественные характеристики экстракции (коэффициенты распределения, степень извлечения) [7].

На водно-солевых растворах различных концентраций 6-меркаптопурина и азатиоприна проведены исследования по выбору оптимального экстрагента и разработке условий экстрагирования. В качестве возможных экстрагентов изучены органические растворители различной природы, а также смеси растворителей, которые обеспечивали высокую степень извлечения 6-меркаптопурина/азатиоприна из водно-солевых растворов.

Готовили водно-солевой раствор 6-меркаптопурина/азатиоприна с концентрациями 0,3—0,05 мг/см³. Навеску препарата помещали в мерную колбу вместимостью 100 см³, растворяли в небольшом объеме воды и разбавляли до метки насыщенным раствором высаливателя (сульфат аммония).

В градуированную пробирку вместимостью 25 см³ помещали 10 см³ водно-солевого раствора 6-меркаптопурина/азатиоприна и 1 см³ растворителя (исходное соотношение объемов водно-солевой и органической фаз 10:1), экстрагировали 5 мин на вибросмесителе при 20±1°С. Предварительно установлено, что в течение этого времени достигается межфазное равновесие.

После расслаивания системы (5 мин) водную фазу отделяли, разбавляли водой и оптическую плотность полученных растворов измеряли на спектрофотометре SHIMADZU UV MINI-1240 при длине волны 272 нм в кюветах с длиной оптического пути 10 мм на фоне растворов, полученных в контрольных опытах.

По величине оптической плотности определяли количество того или иного вещества, перешедшее в слой органического растворителя, используя уравнения градуировочных графиков.

Исходя из полученных данных рассчитывали коэффициенты распределения (D) и степень извлечения (R, %) 6-меркаптопурина и азатиоприна по известным уравнениям [8]:

D=c_о/c_в R=D·100/D+f, где с_о и с_в — концентрации иммунодепрессанта в органической и водной фазах, мкг/см³; f — соотношение объемов равновесных водной и органической фаз.

С целью повышения количественных характеристик экстракции применяли смеси экстрагентов на основе хлороформа и 1,4-диоксана.

В табл. 1

Как свидетельствуют полученные данные, наиболее высокие значения коэффициента распределения и степени извлечения достигаются при использовании в качестве экстрагента хлороформа.

В табл. 2

При экстракции смесями растворителей достигается высокая степень извлечения рассматриваемых соединений из насыщенных водных растворов сульфата аммония, при этом коэффициенты распределения по сравнению с таковыми при использовании индивидуальных растворителей значительно увеличиваются. При экстракции смесями на основе 1,4-диоксана и хлороформа установлен синергизм коэффициентов распределения.

Синергетический эффект объясняется взаимодействием компонентов смеси растворителей друг с другом и с распределяемым веществом за счет водородных связей. В результате образуются cмешанные сольваты, более устойчивые, чем при экстракции индивидуальными растворителями. По синергетическим кривым можно оценить вклад более активного компонента смеси в образование смешанного сольвата (рис. 1).

Максимумы коэффициентов распределения достигаются в экстракционных системах хлороформ — пропанол-1 (1,4-диоксан, этилацетат) при молярном соотношении растворителей 0,8:0,2 соответственно, оптимальной следует считать систему растворителей хлороформ— 1,4-диоксан 0,8:0,2.

В остальных изученных системах коэффициенты распределения снижаются, синергетический эффект приближается к аддитивности за счет увеличения длины углеводородного радикала второго компонента смеси (бутанол-1, бутилацетат) (рис. 2).

1. Изучены особенности экстрагирования 6-меркаптопурина и азатиоприна из водно-солевых растворов различными органическими растворителями и их двухкомпонентными смесями. Рассчитаны значения коэффициентов распределения и степени извлечения.

2. Установлено наличие синергизма коэффициентов распределения при извлечении рассматриваемых веществ смесями 1,4-диоксана и хлороформа.

3. Оптимальные условия экстрагирования достигаются при использовании в качестве экстрагента смеси растворителей хлороформ — 1,4-диоксан, взятых в молярном отношении 0,8:0,2.