Витамин С: структура, химические свойства, значение (стр. 5 из 6)
4.3 Титриметрические и колориметрические методы анализа
Титриметрические методы основаны на использовании восстановительных свойств L-аскорбиновой кислоты. Обычно она окисляется до дегидроаскорбиновой кислоты. В методике, предложенной еще в 1927 г., используется 2,6-дихлорфенолиндофенол или 2,6-ди-хлор-4[(4-гидроксифенил)имино]циклогексадиен-3,5-он-1, который при нейтральных рН дает синюю окраску, при кислых — розовую, а при взаимодействии с L-аскорбиновой кислотой образует бесцветный продукт. Структура этого соединения приведена на рис. 7.1.
Эта реакция лежит в основе наиболее популярного титриметрического метода анализа витамина С. Она проста в исполнении благодаря легкости определения конечной точки титрования и без труда может быть использована для анализа растворов, содержащих довольно высокие концентрации витамина С. К сожалению, данный метод очень чувствителен к присутствию других восстановителей, с которыми витамин С часто соседствует в растворах (диоксид серы, таннины, ионы металлов, восстанавливающие сахара и т. п.). В каждом конкретном случае есть способы уменьшить влияние примеси, но устранить эффект всех примесных восстановителей в анализируемом растворе одновременно невозможно. И если раствор первоначально окрашен, это маскирует изменение цвета вследствие реакции; в таких случаях для определения конечной точки использовали разнообразные инструментальные методы, например, полярографию. Было предложено много других титрующих реагентов, например, соединения железа(Ш). В этом случае конечную точку определяют при добавлении в качестве индикаторов феррозина, а, а'- дипиридина или 2,4,6-трипиридил-симм-триазина (рис. 7.2).
Полагают, что единственным продуктом многих изученных окислительно-восстановительных реакций L-аскорбиновой кислоты является дегидроаскорбиновая кислота. Но часто это не так, и окисление идет дальше. Поэтому разработка точного и чувствительного метода определения концентрации в растворе L-аскорбиновой кислоты, дегидроаскорбиновой кислоты и отдельных или всех продуктов дальнейшего окисления все еще остается актуальной.
Практическое применение метода
Количественное определение аскорбиновой кислоты в мандарине
Выполнение работы:
На аналитических весах берут навеску 5-10г и растирают в ступке с 15см3 HCl. Полученный экстракт затем отфильтровывают в колбу объемом 50 см3, затем ступку и пестик моют дистилированой водой и также фильтруют в эту колбу. В 2 конические колбы на 50 см3 отбирают аликвоту фильтрата по 5см3,
Добавляют по 10 см3 дистилированой воды и титруют раствором 2,6- ДХФИФ до слаборозовой окраски. Титрование проводят не меньше 4 раз и определяют средний V2,6-ДХФИФ.
m= 7,38г
V(ДХФИФ)=1,2 см3
С(ДХФИФ)= 0,001М
V(2,6-ДХФИФ) С(2,6-ДХФИФ) М(С6Н8О6) fэкв (С6Н8О6) Vк 100
mVa
4.4 Спектрофотометрический анализ
Водные растворы L-аскорбиновой кислоты бесцветны и не поглощают в видимой области спектра, но при нейтральных значениях рН в спектре оглощения наблюдается сильный сигнал при 265 нм. Это обстоятельство было бы очень удобно использовать для непосредственного спектрофотометрического анализа, но в большинстве случаев растворы витамина С содержат вещества, также поглощающие в УФ-области, что в некоторой степени ограничивает использование этого метода. В течение ряда лет были сомнения относительно точного значения молярного коэффициента экстинкции при 265 нм; в разных работах давались значения от 7500 до 16650. Причина таких различий объясняется быстрым окислением L-аскорбиновой кислоты в нейтральных и слабокислых растворах атмосферным кислородом. До тех пор, пока спектры поглощения снимаются в строго анаэробных условиях, неизбежны низкие величины, так как поглощение продуктов окисления, при 265 нм незначительно.
Сложности появляются при наличии в растворе ионов Си + и других переходных металлов, являющихся потенциальными катализаторами окисления молекулярным кислородом. Их следует удалять или связывать в комплекс путем добавления хелатирующего агента этилендиаминтетрауксусной кислоты. Положение максимума поглощения зависит от рН и в кислых растворах смещается в область 245 нм. На основании величины поглощения при этой длине волны в растворе соляной кислоты и хлорида калия определяли содержание витамина С в безалкогольных напитках и некоторых лекарственных препаратах, где незначительны примеси других веществ. Часто бывает желательно определить в одном и том же растворе содержание дегидроаскорбиновой и L-аскорбиновой кислот. Дегидроаскорбиновая кислота поглощает в УФ-области при 220 нм, но величина молярного коэффициента экстинкции значительно ниже и составляет 720. Таким образом, в этом случае чувствительность спектрофотометрического анализа почти в 20 раз меньше, чем в случае L-аскорбиновой кислоты. Позже мы увидим, что этот факт имеет далеко идущие последствия при хроматографическом разделении L-аскорбиновой и дегидроаскорбиновой кислот.
Для того чтобы преодолеть проблемы, связанные с присутствием в животных и растительных тканях веществ, поглощающих в УФ-области, проводился поиск реагентов, дающих специфические цветные реакции с L-аскорбиновой кислотой и(или) продуктами ее окисления. Титриметрический метод с использованием дихлорфенолиндофенола, описанный выше, был адаптирован для колориметрии. Для спектрофотометрического определения можно использовать и окрашенное 2,4-динитрофенилгидразиновое производное витамина. Обнаружено, что это же самое соединение образуется с дегидроаскорбиновой и 2,3-дикетогулоновой кислотами, являющимися продуктами окисления L-аскорбиновой кислоты (рис. 7.3). Эта реакция имеет широкое практическое применение для определения содержания дегидроаскорбиновой кислоты и известна под названием метода Роу. Он заключается во взаимодействии раствора дегидроаскорбиновой кислоты с 2,4-динитрофенилгидразином в специфических условиях при 37°С в течение 4 ч, в результате чего образуется озазон — производное 2,3-дикетогулоновой кислоты. Эту же реакцию можно использовать и для определения содержания L-аскорбиновой кислоты, предварительно окислив ее до дегидроаскорбиновой кислоты над активированным углем (норит) раствором брома и т. п. При добавлении к озазону сильной кислоты образуется раствор красного цвета, поглощающий при 530 нм.
Основу для колориметрического и спектрофотометрического методов анализа создает также ярко-синий цвет продукта реакции L-аскорбиновой кислоты с соединениями диазония (рис. 7.4).
Альтернативный подход заключается в использовании флуоресценции продукта конденсации дегидроаскорбиновой кислоты с о-фенилендиамином. Облучение образующегося хиноксалина на длине волны 350 нм приводит к его флуоресценции при 427 нм. Обычно методика включает окисление L-аскорбиновой кислоты до дегидроаскорбиновой, и затем суммарное количество определяется спектрофлуорометрически.
4.5 Электрохимические методы
Электрохимические методы предоставляют возможность высокоселективного анализа с высокой точностью и воспроизводимостью; к тому же они очень просты в исполнении. Было предложено множество методик. Например, в таблетках поливитаминов, содержащих соединения Fe'-11-', витамин С был проанализирован методом дифференциальной пульсирующей вольтамперометрии на стеклянном углеродном электроде. Однако эти методики не нашли широкого применения, так как необходима большая работа по их
совершенствованию.
4.6 Хроматографические методы
Хроматографические методы дают самую большую надежду на преодоление основной проблемы, связанной с присутствием в смесях, содержащих витамин С, множества мешающих анализу веществ. Как мы уже видели, пока не существует методов, позволяющих четко и непосредственно определять небольшие количества L-аскорбиновой кислоты и(или) продуктов ее окисления в присутствии любых других соединений. Единственный удовлетворительный способ достижения специфичности заключается в хромато-
графическом отделении анализируемых соединений друг от друга, а также от остальных веществ.
Вплоть до относительно недавнего времени наиболее часто из хроматографических методов использовали обычно газожидкостную хроматографию (ГЖХ). Определить L-аскорбиновую кислоту непосредственно этим методом невозможно из-за ее нелетучести. Для того чтобы иметь такую возможность, была разработана длительная процедура превращения L-аскорбиновой кислоты в летучий триметилсилиловый эфир. Такой метод позволяет получать точные и воспроизводимые результаты, но из-за длительности предварительной подготовки образца он не так удобен, как разработанный недавно метод высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). В настоящее время ВЭЖХ стала альтернативным способом быстрого определения самых разнообразных органических и неорганических соединений. Она часто находит применение в фармацевтической промышленности для анализа болеутоляющих и других препаратов. ВЭЖХ давно используется и для анализа витаминов.