Этиловый спирт в фармацевтической промышленности

Этиловый спирт в фармацевтической промышленности

МИНИСТЕРСТВО ОХРАНЫ ЗДОРОВЬЯ УКРАИНЫ

ДОНЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. ГОРЬКОГО

кафедра медицинской и фармацевтической химии

КУРСОВАЯ РАБОТА

ПО ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОЙ ХИМИИ

на тему: «Этиловый спирт в фармацевтической промышленности»

Выполнила:

Студентка 4 курса, 5 группа

Россоловская А. П.

Научный руководитель: ассистент каф.

медицинской и фармацевтической

химии Романова Л.А.

Донецк 2006г.

Содержание

Вступление

1.   Этанол

2.   Этиловый спирт в фармацевтической промышленности

3.   Хранение спирта и спиртосодержащих препаратов

Заключение

Вступление

Органические растворители объединяют группу химических соединений, находящихся обычно в жидкой фазе при температуре 0-250 °C, химически относительно инертных и отличающихся высокой испаряемостью. В химико-фармацевтической промышленности их используют в качестве растворителей и разбавителей, при экстрагировании, как реагенты в химических процессах. [2]

Стабилизаторы химических веществ используются в процессе изготовления и длительного хранения лекарственных препаратов, к ним так же относятся и органические растворители. Этот вид стабилизации имеет большое значение для лекарственных форм, подвергающихся различным видам стерилизации, особенно термической. Стабилизаторы этой группы угнетают процессы гидролитического или окислительно-восстановительного разложения лекарственных веществ. Противомикробные стабилизаторы (консерванты) используют для предохранения лекарственных препаратов от микробного воздействия. [9]

Стабильность является важным показателем качества лекарственных средств, поскольку обеспечивает сохранность их терапевтических или профилактических свойств в системе распределения. С одной стороны она зависит от внешних факторов: температуры и влажности окружающего воздуха, условий обращения с препаратами, с другой – от химических и физических свойств фармацевтических субстанций, от состава (прописи), свойств вспомогательных веществ и условий изготовления дозированных лекарственных форм, особенностей их упаковочно-укупорочной системы. [1] Таким образом, стабильность препарата – это способность биологически активного вещества сохранять физико-химические, медико-биологические и фармакологические свойства в течение определенного времени с момента выпуска, называемого сроком хранения, предусмотренного нормативно-технической документацией. [9], [3]

Стабилизаторы могут замедлять или ускорять нежелательные химические реакции, создавать определенные значения pH растворов, повышать растворимость лекарственных веществ или удерживать их во взвешенном состоянии. Выбор стабилизатора, в первую очередь зависит от природы лекарственных веществ.

Среди требований, предъявляемых к стабилизаторам, можно отметить: терапевтическую индифферентность, хорошую растворимость в растворителе, эффективность в применяемых концентрациях, химическую чистоту и доступность. [3]

Рассмотрим один из органических растворителей, который используется в качестве стабилизатора для лекарственных средств – этиловый спирт.

1. Этанол

Химическое название: этиловый спирт, метилкарбинол, винный спирт, часто просто «спирт».

Формула:

С2H5OH или CH3—CH2—OH.

Молекула этанола:

 [4]

Фармакологическая группа: Антисептики и дезинфицирующие средства.

Характеристика: Прозрачная бесцветная подвижная, летучая жидкость с характерным спиртовым запахом и жгучим вкусом. [12] Различают этиловый спирт 95, 90, 70 и 40 % -н ы й. Если концентрация спирта не указана, предусматривают 95 % -н ы й спирт. [6]

Свойства: Легко воспламеняется, горит синеватым бездымным пламенем.

[4]

Фармакология: Фармакологическое действие – антисептическое, дезинфицирующее, местнораздражающее. Коагулирует белки. Активен в отношении грамположительных и грамотрицательных бактерий и вирусов. Наибольший антисептический эффект на коже и слизистых достигается при использовании 70% растворов. Обладает дубящим действием на кожу и слизистые оболочки. [12]

При нанесении алкоголя на кожу или слизистые оболочки вначале ощущается холод, а затем жжение и появляется гиперемия. Чувство холода быстро сменяется жжением, а затем угнетением, что ведет к уменьшению болезненности и ослаблению чувствительности.

На слизистые оболочки алкоголь действует сильнее, чем на кожу. В слабых концентрациях (2—3%) он вызывает гиперемию слизистой оболочки ротовой полости и саливацию, а в желудке—гиперемию, умеренное жжение, усиление секреции желез. Переваривающая сила желудочного сока при слабых концентрациях алкоголя (1—2%) усиливается, а при больших концентрациях (20—30%) резко ослабевает. Усиление секреции желудочного сока наиболее значительно при 5—10%-ной концентрации алкоголя; при 20%-ной концентрации одновременно с понижением секреции увеличивается отделение слизи. Двигательные функции желудка и кишечника существенно не изменяются, и только от больших доз алкоголя может наступить замедление перистальтики.

В концентрированных растворах (70—90%) алкоголь вызывает сильное раздражение с выделением большого количества слизи, причем вполне возможно омертвение поверхностных слоев слизистой оболочки. При продолжительном употреблении алкоголя развивается гастроэнтерит с нарушением секреторной и моторной деятельности и резким ослаблением процессов пищеварения. [6]

Получение:

1. Известный с давних времён способ получения этанола — спиртовое брожение органических продуктов, содержащих сахара (свёкла и т. п.), в присутствии ферментов, например, зимазы – фермента дрожжей. [4]

Этиловый спирт – в фармацевтической промышленности применяется спирт, получаемый путем сбраживания крахмалсодержащего сырья – в основном, картофеля. Сброженное сусло содержит 8 – 10% спирта. Путем перегонки из нее получается спиртовой сырец, содержащий до 88% спирта. В спирте – сырце всегда содержатся примеси – 0,3 – 0,4%, которые ухудшают вкусовые качества спирта, придают ему неприятный запах и которые очень вредны для здоровья человека. К ним относятся летучие органические кислоты (уксусная, молочная, масляная); сивушные масла (высшие спирты – пропил, изобутил); эфиры (уксусно-этиловый, масляно-этиловый) и альдегиды (уксусный и другие). В связи с этим спирт - сырец подвергается многократной перегонки называемой ректификацией, в результате которой содержание примесей уменьшается в 300 раз. При этом дополнительно происходит укрепление спирта до 95 – 96%. [7]

Качество спирта-ректификата регламентируется ГФ Х и ГОСТом 5962-51. [3]

Аналогично выглядит переработка крахмала, картофеля, риса, кукурузы, древесины и прочее. Реакция эта довольно сложна, её схему можно выразить уравнением:

C6H12O6 → 2C2H6OH + 2CO2

Для получения этилового спирта издавна пользуются различными сахаристыми веществами, например, виноградным сахаром, или глюкозой, которая путем "брожения", вызываемого действием ферментов (энзимов), вырабатываемых дрожжевыми грибками, превращается в этиловый спирт.

С₆Н₁₂О₆ ® 2С₂Н₅ОН + 2СО₂

В результате брожения получается раствор, содержащий не более 20% этанола, так как в более концентрированных растворах дрожжи обычно гибнут. Полученный таким образом этанол нуждается в очистке и концентрировании, обычно путем дистилляции.

2. В промышленности, наряду с первым способом, используют гидратацию этилена. Гидратацию можно вести по двум схемам:

а) прямая гидратация при температуре 300 °C, давлении 7 МПа, в качестве катализатора применяют ортофосфорную кислоту, нанесённую на силикагель, активированный уголь или асбест:

CH2=CH2 + H2O → C2H5OH

б) гидратация через стадию промежуточного эфира серной кислоты, с последующим его гидролизом (при температуре 80—90 °С и давлении 3,5 МПа):

CH2=CH2 + H2SO4 → CH3-CH2-OSO2OH

(образование этилсерной кислоты)

CH3-CH2-OSO2OH + H2O → C2H5OH + H2SO4

Эта реакция осложняется образованием диэтилового эфира. [4]

Применение: Для изготовление настоек, экстрактов и лекарственных форм для наружного применения — обтираний, компрессов. [12] Алкоголь входит в состав многих противочесоточных линиментов и употребляется как растворитель и вспомогательное средство при изготовлении фармацевтических препаратов. [6] Как обеззараживающее и подсушивающее средство, растворитель для лекарственных средств. Наряду с водой, является необходимым компонентом спиртных напитков (водка, виски, джин и др.). Растворитель для пищевых ароматизаторов.

Этанол может использоваться как топливо. Широко применяется как растворитель в лакокрасочной промышленности, в производстве товаров бытовой химии и многих других областях. [4]

Как наркотическое средство алкоголь назначают внутрь и внутривенно. Как болеутоляющее, противобродильное и антисептическое средство его назначают при остром расширении желудка, сильных бродильных процессах, судорожных коликах и атонии кишечника, а также как болеутоляющее средство при воспалении мозга, судорожном кашле, при чуме собак. [6]

Противопоказания: Гиперчувствительность.

Побочные действия: Угнетение ЦНС (нейротоксичный и психотропный эффект): действие на нервные стволы и тела нейронов. В последствии наблюдается снижение уровня психической активности, интеллекта, скорости психомоторных процессов, различные вегетативные нарушения. [2], [12]

2. Этиловый спирт в фармацевтической промышленности

А) Использование этанола в качестве экстрагента.

Изготовление лекарственных препаратов связано с применением различных жидкостей, необходимых для растворения или извлечения фармакологически активных веществ. В зависимости от назначения эти жидкие вещества могут быть растворителями или экстрагентами. [7]

Из органических растворителей наиболее часто применяется этанол при получении настоек, экстрактов и концентратов из лекарственного растительного сырья. Одновременно выполняет роль консерванта.

Если же экстрагент не удовлетворяет указанным требованиям, то смеси с другими веществами, например, спирт с водой, спирт с эфиром или с глицерином. Но необходимо помнить, что при смешивании воды и спирта наблюдается явлении контракции, заключающееся в уменьшении объема смеси против арифметической суммы исходных веществ: 50 л спирта + 50 л воды = 96,4 л смеси (чтобы получилось 100 л 54% об. спирта нужно взять 54 л спирта и 49,679 л воды). Поэтому разработаны таблицы для разведения спирта (приложение к ГФ Х). [7]

Спирт как экстрагент:

1)   является хорошим растворителем многих соединений, которые не извлекаются водой, например, жиры, алкалоиды, хлорофилл, глюкозиды, эфирные масла, смолы и др.;

2)   обладает антисептическими свойствами (в спиртоводных растворах более 20% не развиваются микроорганизмы и плесени);

3)   чем крепче спирт, тем менее возможны в его средах гидролитические процессы. Спирт инактивирует ферменты;

4)   достаточно летуч, поэтому спиртовые извлечения легко сгущаются и высушиваются до порошкообразных веществ. Для сохранения термолабильных веществ выпаривание и сушка проводятся под вакуумом;

5)   значительно труднее, чем вода, проникает через стенки клеток, отнимая воду у белков и слизистых веществ, превращая их в осадки, закупоривающие поры клеток и тем самым ухудшающие диффузию. Чем ниже концентрация спирта, тем легче он проникает внутрь клеток.

Итак, спирт-экстрагент имеет более широкий диапазон извлечения БАВ, чем вода, причем его извлекающая способность зависит от концентрации. При экстрагировании этанолом в концентрации не менее 70% получают вытяжки, свободные от биополимеров (белков, слизей, пектинов).

Б) Использование спирта как неводного растворителя.

Все неводные растворители должны обладать различной растворяющей способностью, антигидролизными, стабилизирующими и бактерицидными свойствами. Одноатомные и многоатомные спирты применяются в качестве неводных растворителей во многих странах мира. Они смешиваются с водой, менеее вязки,чем масла, и обладают способностью растворять многие лекарственные субстанции.

Из одноатомных спиртов наибольшее распространение получил этиловый спирт. Его часто применяют в качестве компонента многих растворов для инъекций. В качестве со растворителя в смеси с водой он применяется для получения инъекционных растворов гидрокортизона, ряда сердечных препаратов: дигитоксина (50% спирта), мефеназина (25% спирта), дигоксина (10% спирта) и др.

Этиловый спирт используется как со растворитель и консервант в концентрации от 2 до 30% при изготовлении растворов сердечных глюкозидов: конваллятоксина, целанида, зризимина и строфантина К. Этиловый спирт включен в состав смешанных растворителей (используемых для приготовления инъекционных растворов) в Международную фармакопею 2-го издания и фармакопеи ряда зарубежных стран.

Этанол может применяться в качестве так называемого промежуточного растворителя. Этот технологический прием используется для приготовления растворов некоторых противоопухолевых препаратов, нерастворимых ни в воде, ни в маслах. С этой целью препараты растворяют в минимальном количестве этилового спирта, смешивают с оливковым маслом (получается эмульсия), затем спирт отгоняется под вакуумом и образуется масляный раствор.

Так же этиловый спирт используется в качестве вспомогательного вещества в мягких лекарственных формах, являясь гидрофильным растворителем.

В) Использование этанола в качестве вспомогательного вещества в производстве таблеток.

Для достижения необходимой силы сцепления при сравнительно небольших давлениях к таблетируемым веществам добавляют связывающие вещества. Заполняя межчастичное пространство, они увеличивают контактную поверхность частиц.

Спирт используется для гранулирования гигроскопичных порошков, чаще всего тогда, когда в состав массы для таблетирования входят сухие экстракты из лекарственного растительного сырья – эти вещества с водой и водными растворами образуют клейкую оплывающую, плохо гранулируемую массу. Концентрация применяемого спирта обычно тем выше, чем более гигроскопичен порошок.

В состав таблеток, получаемых формированием увлажненных масс (тритурационные) входят лекарственные и вспомогательные вещества. Порошкообразную смесь увлажняют этиловым спиртом (40-95%), он берется в точно определенном количестве до получения пластичной, но не вязкой массы. [3]

Г) Использование этанола в качестве консерванта.

Одна из причин снижения качества лекарственных средств – их микробная контаминация в процессе производства или применения, которая может привести к снижению терапевтического эффекта препаратов или развитию у больного различных заболеваний. Для этого в лекарственные препараты вводятся консерванты. [3] Консерванты являются ингибиторами роста тех микроорганизмов, которые попадают в лекарственные препараты. Они позволяют сохранить стерильность лекарственных препаратов или предельно допустимое число непатогенных микроорганизмов в нестерильных лекарственных препаратах. [9]

Так как этанол активен в отношении грамположительных и грамотрицательных бактерий и вирусов, обладает антисептическим свойством и является бактерицидной средой, его часто применяют как антимикробный консервант. Вэмульсиях в количестве 10-20% от водной фазы, в галеновых и новогаленовых препаратах – до 20%. [10]

При необходимости расширения спектра антимикробного действия возможно применение комбинации консервантов, но в более низких концентрациях. [3]

3. Хранение спирта и спиртосодержащих препаратов

Хранение лекарственных препаратов и изделий медицинского назначения регламентируются приказом МОЗ Украины № 44 от 16.03.1993 года, инструкциями про медицинское использование конкретных лекарств.

Спирт этиловый и препараты, которые содержат большое количество этанола относятся к легковоспламеняющимся веществам. Они могут размещаться и храниться только на складах временного хранения и складах, имеющих лицензии, предусмотренные Законом. [11] Общие требования к местам хранения спирта предусматривают наличие:

1)   соответствующих документов, выданных Государственным комитетом Украины по надзору за охраной труда, органами Государственного пожарного надзора;

2)   акта государственной комиссии о введении в эксплуатацию нововыстроенных спиртохранилищ;

3)   средств (приборов) измерительной техники;

4)   надлежащих условий для отдельного хранения, проведения инвентаризации и учета спирта;

5)   соответствующих условий для проведения инвентаризации спирта;

6)   автоматических систем противопожарной защиты и вентиляции. [5]

Их хранят в тщательно закупоренной, крепкой стеклянной или металлической таре для предотвращения испарения жидкости. Степень заполнения тары не больше 90% объема. Не допускается хранение легковоспламеняющихся веществ с минеральными кислотами (особенно с серной и азотной), сжиженными газами, легкогорючими веществами (растительным маслом, серой), неорганическими солями (калия перманганат), которые дают с органическими веществами взрывоопасные смеси.

Лекарственные препараты, содержащие небольшое количество спирта, хранят в зависимости от лекарственной формы, состава и физико-химических свойств.

Максимальный срок хранения стерильных лекарственных средств после первого вскрытия упаковки не должен превышать:

- 12 ч для иммунологических лекарственных средств;

- 24 ч при температуре от 2 до 8 °С для стерильные лекарственные средства, не содержащих консервантов, кроме случаев, когда подготовка/разведение (и т.д.) проводится в контролируемых асептических условиях;

- 28 суток для стерильных лекарственных средств, в состав которых входят антимикробные консерванты и/или антимикробные компоненты, а также для безводных лекарственных средств. [8]

Заключение

В заключении хотелось бы сказать, что в наше время находится широкое применение этилового спирта. Этанол часто используется в медицинской практике, в фармацевтической и других отраслях промышленности. Но необходимо помнить, что этиловый спирт, как и все остальные спирты оказывают негативное воздействие на организм.

В настоящее время разрабатывается много новых технологических процессов на основе использования этилового спирта как исходного продукта, поэтому значение его в фармацевтической промышленности нужных веществ и материалов будет всё более возрастать.

Список литературы

1.   Отраслевой стандарт // Фарматека, 2000 г. №2. – С. 34-38

2.   Таиров О.П. Физиолого-гигиенические проблемы применения спиртов и других органических растворителей в быту и на производстве // Гигиена и санитария, 1987 г. №3. – С. 67-69

3.   Чуешов В.И. Производственная технология лекарств. – Харьков: МТК – Книга, 2002 г.