Розрахунок електронної будови молекул тіамін гідрохлориду, нікотинової кислоти, нікотинаміду. Розробка електродів-сенсорів на основі хімічно модифікованого скловуглецевого електрода. Дослідження електрохімічної поведінки водорозчинних вітамінів.
При низкой оригинальности работы "Вольтамперометричне визначення вітамінів групи В на хімічно модифікованих скловуглецевих електродах", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
Для посилення імунологічної стійкості людського організму в умовах підвищеного вмісту токсичних і радіоактивних речовин у навколишньому середовищі виключно важливе значення має раціональне вживання вітамінних речовин. У фармакопею ввійшли такі методи, як спектрофотометрія в ультрафіолетовій області, рефрактометрія, хроматографія на папері і в тонкому шарі адсорбенту, газова і газорідинна хроматографія. Електрохімічні методи аналізу більшою мірою, ніж інші способи хімічного дослідження, потребують застосування квантових уявлень і апарату квантової механіки для розробки як теоретичних основ, так і прикладних аспектів аналізу. Актуальність роботи полягає у тому, що в ній здійснена спроба підійти до розробки методик аналітичного визначення водорозчинних вітамінів групи В на основі попереднього квантовохімічного детермінування певних параметрів проведення їх електрохімічного визначення. Застосування методу інверсійної вольтамперометрії як з використанням традиційних електродних матеріалів, а тим більше на хімічно модифікованих електродах, до дослідження та аналізу вітамінних препаратів нами в літературі не виявлено.Перший розділ включає літературні дані про будову, біологічні функції та методи визначення вітамінів групи В, а саме: тіамін гідрохлориду, нікотинової кислоти, нікотинаміду та піридоксин гідрохлориду. Квантовохімічним методом розраховано енергію молекули нікотинової кислоти, що складає - 1537.92 ЕВ, теплоту утворення DHF=295.06 КДЖ/моль, енергію ВЗМО, що визначає потенціал йонізації молекули (з протилежним знаком) і становить Еу23=-10.49 ЕВ та енергію НВМО, що ототожнюється зі спорідненням до електрону (-А) і становить Еу24=-0.87 ЕВ. Це означає, що споріднення до електрону у нікотинаміду менше в порівнянні з нікотиновою кислотою, а, отже, процес відновлення відбуватиметься з більшою перенапругою, потенціал буде лежати в більш негативній області. Полярограми тіамін гідрохлориду, одержані на фоні універсального буферного розчину, підтверджують результати квантовохімічного розрахунку молекули щодо участі одного електрону в необоротному процесі відновлення вітаміну B1 Розроблено методику катодного диференційного полярографічного визначення тіамін гідрохлориду на фоні універсального буферного розчину РН 7.42 в інтервалі концентрацій 1.0·10-4-1.0·10-3моль/л. Лише використовуючи в ролі індикаторного електроду СВ-електрод, модифікований ртуттю, вдалось отримати цикловольтамперометричні криві розчинів зазначених вітамінів, що мають розмежовані піки, проте аналітичний сигнал (АС), достатній для кількісного визначення тіаміну, вдалось отримати лише за умови, коли молярне співвідношення тіамін гідрохлориду і доданих вітамінів не перевищувало 1 : 0.1.На основі теоретичних розрахунків та проведених вольтамперометричних досліджень розроблено методики визначення тіамін гідрохлориду методом катодної диференційної полярографії, циклічної вольтамперометрії на скловуглецевому електроді (СВ-2000) та анодної інверсійної вольтамперометрії на ртутьскловуглецевому та платиноскловуглецевому електродах. Розроблено методики визначення нікотинової кислоти методом циклічної вольтамперометрії на ртутьскловуглецевому електроді (в інтервалі концентрацій 5·10-5?7.5·10-4 моль/л) та інверсійної вольтамперометрії на платиноскловуглецевому електроді (нижня межа виявлення 1·10-7 моль/л). На основі проведених вольтамперометричних досліджень розроблено методики катодного інверсійного вольтамперометричного визначення на ртутьскловуглецевому електроді нікотинаміду в індивідуальному розчині та в присутності нікотинової кислоти. В основу розробки методик кількісного визначення піридоксин гідрохлориду вольтамперометричними методами покладено анодні процеси. Розроблені методики вольтамперометричного визначення тіамін гідрохлориду, нікотинової кислоти, нікотинаміду, піридоксин гідрохлориду не поступаються відомим за вибірковістю, чутливістю та відтворюваністю результатів, а за доступністю обладнання і реагентів, зручністю перевершують існуючі.
План
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Вывод
1. На основі квантовохімічних розрахунків молекул тіамін гідрохлориду, нікотинової кислоти, нікотинаміду, піридоксин гідрохлориду обґрунтовано умови проведення вольтамперометричного визначення цих речовин, а саме: область потенціалів окиснення-відновлення, оборотність-необоротність процесів, кількість електронів, що бере участь в електродній реакції.
2. Логарифмічний аналіз полярограм тіаміну підтверджує необоротність окисно-відновного процесу та вказує на те, що процес є одноелектронним. На основі теоретичних розрахунків та проведених вольтамперометричних досліджень розроблено методики визначення тіамін гідрохлориду методом катодної диференційної полярографії, циклічної вольтамперометрії на скловуглецевому електроді (СВ-2000) та анодної інверсійної вольтамперометрії на ртутьскловуглецевому та платиноскловуглецевому електродах.
3. Розроблено методики визначення нікотинової кислоти методом циклічної вольтамперометрії на ртутьскловуглецевому електроді (в інтервалі концентрацій 5·10-5?7.5·10-4 моль/л) та інверсійної вольтамперометрії на платиноскловуглецевому електроді (нижня межа виявлення 1·10-7 моль/л). Досліджено залежність протікання електродних процесів у розчинах нікотинової кислоти від швидкості накладання потенціалу, природи електроліту та матеріалу електроду, встановлено, що процес є двоелектронним, оборотним.
4. На основі проведених вольтамперометричних досліджень розроблено методики катодного інверсійного вольтамперометричного визначення на ртутьскловуглецевому електроді нікотинаміду в індивідуальному розчині та в присутності нікотинової кислоти. Нижня межа виявлення вітаміну 1·10-6 моль/л.
5. В основу розробки методик кількісного визначення піридоксин гідрохлориду вольтамперометричними методами покладено анодні процеси. Логарифмічний аналіз анодних полярограм вказує на те, що процес є двоелектронним, оборотним. Розроблено методики визначення піридоксин гідрохлориду методом циклічної та інверсійної вольтамперометрії. Нижня межа виявлення вітаміну відповідно становить 1·10-4 та 1·10-7 моль/л.
6. Розроблені методики вольтамперометричного визначення тіамін гідрохлориду, нікотинової кислоти, нікотинаміду, піридоксин гідрохлориду не поступаються відомим за вибірковістю, чутливістю та відтворюваністю результатів, а за доступністю обладнання і реагентів, зручністю перевершують існуючі.
7. Розроблені методики вольтамперометричного визначення вітамінів групи В адаптовані до аналізу лікувальних форм, а саме: “Ревіту”, “Multitabs”, “Ундевіту”, “Супрадину”, “Юнікап” та “Олиговит”. З метою усунення кислот визначення проводились на фоні лужних електролітів, видалення жиророзчинних вітамінів здійснювались шляхом фільтрування суспензії, мікроелементи звязували йонообмінним методом.
ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ І РЕЗУЛЬТАТИ ДИСЕРТАЦІЇ ВІДОБРАЖЕНО В ТАКИХ ПУБЛІКАЦІЯХ АВТОРА
1. Минаев Б.Ф., Минаева В.А., Лыженкова И.И., Бойко В.И. Квантовохимический подход к механизму биохимического действия никотинамида // Теоретическая и экспериментальная химия. - 1999. - Т. 35. - №5. - С. 277-283.
2. Бойко В.І. Вольтамперометричне дослідження деяких вітамінів групи В // Вісник Київського університету. Сер. хім. - 1999. - Т.36. - С. 11-15.
3. Бойко В.І. Інверсійно-вольтамперометричне визначення деяких вітамінів групи В // Вісник Київського університету. Сер. хім. - 2001. - Т. 37. - С. 37-40.
4. Белый О.В., Бойко В.И. Импеданс процесса на поверхности стеклоуглеродного электрода в водных растворах рибофлавина. - Черкассы, 1996. - С. 10. - Деп. в НИИТЭХИМЕ 24.04.96 №31-ХП 96.
5. Бойко В.І. Вольтамперометричні дослідження в розчинах вітаміну В2 на скловуглецевому електроді // Фармацевтичний журнал. - 1997. - № 3. - С. 40-44.
6. Бойко В.И. Вольтамперометричні дослідження в розчинах вітамінів В6 і В12 на скловуглецевому електроді // Всеукраїнська науково-технічна конференція “Безвідходна технологія, комплексне використання сировини - шляхи підвищення ефективності виробництва в умовах ринку”. - Мелітополь. - 1996. - С. 33-35.
7. Бойко В.І. Вольтамперометричні дослідження розчинів солей пангамової та пантотенової кислот на скловуглецевому електроді //Вісник Черкаського університету. Сер. природничі науки. - 1997. - № 1. - С. 133-140.
8. Минаев Б.Ф., Минаева В.А., Лыженкова И.И., Бойко В.И. Теоретическое исследование строения никотиновой кислоты // Вісник Черкаського університету. Сер. природничі науки. - 1998. - №5. - С. 63-71.
9. Лыженкова И.И., Минаев Б.Ф., Бойко В.И., Минаева В.А. Связь междумолекулярной структурой никотинамида и его физиологическим действием // Екологія і освіта: питання теорії та практики: Тез. доп. Четвертої Міжнародн. конф. - Черкаси. - 1998. - С. 194-199.
10. Лыженкова И.И., Минаев Б.Ф., Минаева В.А., Бойко В.И. Теоретическое исследование строения пиридоксола // Вестник Черкасского инженерно-технологического института. - 1999. - № 1. - С. 123-128.
11 Минаев Б.Ф., Минаева В.А., Лыженкова И.И., Бойко В.И. Квантовохимический подход к механизму биохимического действия витаминов // Современные проблемы теорет. и эксперим.химии: Тез.докл.Второй Всероссийской конфер. молодых ученых. - Саратов, - 1999. - С. 218.
12. Минаев Б.Ф., Минаева В.А., Лыженкова И.И., Бойко В.И. Поляризация связей в тиамине и его комплексе с хлорид-ионом // Вестник Черкасского инженерно-технологического института. -1999. - № 2. - С. 115-122.
13. Мінаєв Б.П., Лиженкова І.І., Мінаєва В.О., Бойко В.І. Теоретичні дослідження будови молекули тіаміну // Шоста науково-технічна конференція “Проблеми та перспективи створення і впровадження нових ресурсо- та енергоощадних технологій, обладнання в галузях харчової і переробної промисловості”. - Київ. - 1999. - С. 101.
14. Бойко В.І., Бочарнікова В.М., Ситник А.Д.. Вольтамперометричне визначення катіонів важких металів у природних обєктах з використанням вугільнопастових електродів // І Міжнародна наукова конференція “Раціональне використання природних ресурсів. Проблеми екології, енергозбереження, економіки, освіти і інформації в умовах ринкових відносин”. - Черкаси. - 2001. - С. 5.
Бойко В.І. Вольтамперометричне визначення вітамінів групи В на хімічно модифікованих скловуглецевих електродах. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.02 - аналітична хімія. - Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2001.
Дисертація присвячена розробці методик вольтамперометричного визначення вітамінів групи В, а саме: тіамін гідрохлориду, нікотинової кислоти, нікотинаміду та піридоксин гідрохлориду. Вольтамперометричні дослідження проводились методом полярографії, циклічної та інверсійної вольтамперометрії на скловуглецевому електроді (СВ-2000) та СВ-електродах, модифікованих платиною і ртуттю.
Розроблені методики вольтамперометричного визначення вітамінів групи В адаптовані до аналізу лікувальних форм, що реалізується в аптечній мережі України. Специфічність аналізів забезпечується підбором фонового електроліту та звязуванням мікроелементів йонообмінним методом.
Здійснена спроба використати результати квантовохімічного розрахунку досліджуваних обєктів, що виконувався методом СУП МО Хартрі-Фока в наближенні РМ 3 з врахуванням КВ, для визначення параметрів вольтамперометричного процесу, що забезпечує науково обґрунтований підхід до розробки методик.
Boyko V.I. Voltamperometric definition of group B vitamins on chemically modified glass carbonic electrodes. - Manuscript.
Thesis for a candidates degree by specialty 02.00.02 - analytical chemistry. - Kiev Taras Shevchenko National University, Kiev, 2001.
The thesis is dedicated to methods development of voltampermetric definition of group B vitamins, namely: tiaminhydrocloride, niacinum, nicotinamidium and hydrochloride pyridoxine. Voltampermetric research was carried out by polarographic method, cyclic and inversion voltamperometry on a glasscarbon electrode (GC-2000) and GC-electrodes modified with platinum and mercury.
Methods of voltampermetric definition of group B vitamins modified as to the analysis of medicine forms distributed though the chemists’ net of Ukraine were developed. Authentity of analysis is provided by the choice of background electrolith and by connecting microelements with ion exchange methods.
An attempt was made to use the results of quantum-chemical calculation of researched objects, which was carried out by a method Hartree-Fock in approximation РМЗ with the consideration of CI to define the process parameters, which provide for the scientifically proved approach to the methods development.
Key words: vitamins of group B, voltampermetric, quantum-chemical calculation, glasscarbon, modified electrodes.
Бойко В.И. Вольтамперометрическое определения витаминов группы В на химически модифицированных стеклоуглеродных электродах. - Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук по специальности 02.00.02 - аналитическая химия. - Киевский национальный университет имени Тараса Шевченка, Киев, 2001.
Дисертация посвящена разработке методик вольтамперометрического определения витаминов группы В, а именно: тиамин гидрохлорида, никотиновой кислоты, никотинамида, пиридоксин гидрохлорида.
На основании квантовохимических расчетов, проведенных методом самосогласованного поля МО Хартри-Фока в приближении РМ 3 с учетом конфигурационного взаимодействия установлены геометрические и электронные структуры, определены энергии молекулярных орбиталей, полные энергии систем, стандартные теплоты образования для указанных витаминов. Используя концепцию р-избыточности и р-дефицитности, сделано предположение о потенциальных окислительно-востановительных возможностях витаминов. Значения энергий ВЗМО и НВМО конкретизируют параметры вольтамперометрических процессов.
Электрохимические исследования выполнены полярографическим методом, методом циклической и инверсионной вольтамперометрии. Полярографические исследования проводились на полярографе ПУ-1 в классическом и дифференциальном режимах, в качестве индикаторного использовался ртутный капельный электрод. Вольтамперометрические исследования выполнялись на потенциостате ПИ-50-1.1 с программатором ПР-8 в трехэлектродной ячейке. В качестве индикаторных электродов использовались стеклоуглеродный электрод марки СУ-2000 и химически модифицированные стеклоуглеродыные электроды. Платина и ртуть, нанесенные на электрод электровосстановительным путем, использовались как модификаторы.
В результате проведенных электрохимических исследований установлены кинетические параметры процесса, а именно: число электронов, принимающих участие в реакции, обратимость процесса, потенциалы окисления-восстановления деполяризаторов. На основании проведенных исследований разработаны методики определения витаминов методами катодной дифференциальной полярографии, циклической и инверсионной вольтамперометрии на стеклоуглеродном электроде (СУ-2000) и СУ-электродах, модифицированных платиной и ртутью.
Разработанные методики вольтамперометрического определения витаминов группы В адаптированы к анализу лечебных форм, реализуемых в аптечной сети Украины.
Достоверность методик определена методом введено-найдено. Предложенные методики не уступают известным по избирательности, чувствительности и воспроизводимости результатов, а по доступности оборудования и реагентов, удобству более пригодны к использованию в клинической и фармакопейной практике.
