close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Untersuchungen zur lichtinduzierten Autoxidation von Polythylenglykolen 1. Mitt.Bildung und Nachweis von Hydroperoxiden

код для вставкиСкачать
Archiv der Pharrnazie
307. Band
Mai 1974
Heft 5
I. Reimann, G. Hollatz und Th. Eckert
Untersuchungen zur lichtinduzierten Autoxidation von Polyathylenglykolen')
1. Mitt.: Bildung und Nachweis von Hydroperoxiden
Aus dem Institut fur Pharmazeutische Technologie der Universitat Miinster
(Eingegangen am 15. Juni 1973)
Polyathylenglykole (PAC) unterliegen bei Tageslicht einer Autoxidation unter Bildung von
Hydroperoxiden, die sich sehr empfindlich mit der Guajakol-Peroxidase-Reaktionbestimmen
lassen. Als Vorstufe wurde spektralfotometrisch ein PXG-02 -Komplex nachgewiesen.
Investigations of the Light-induced Autoxidation of Polyethylene Glycols
Polyethylene glycols form hydroperoxides when exposed to daylight. The hydroperoxides can
be determined specifically by an enzymatic method (guajacol-peroxidase-reaction).The initial
formation of a complex of polyethylene glycol with 0 2 can be shown spectrophotometrically.
Die lichtinduzierte Autoxidation von Xthern unter Bildung von Peroxiden und
Aldehyden ist seit langem bekannt' -'I.Aus diesem Grunde schreiben fast alle
Arzneibucher z. B. fur Diathylather eine vor Licht geschutzte Aufbewahrung vor und
lassen auf Peroxide und Aldehyde pliifen. Fur Polyathylenglykole (PXG), die als
Polyather grundsatzlich hnliche Reaktionen erwarten lassen, geben die Arzneibucher in einzelnen Fdlen nur die Aufbewahrung in gut verschlossenen Behiiltern an.
Eine vor Licht geschutzte Aufbewahrung wird in keinem Falle gefordert.
In der vorliegenden Arbeit sol1 untersucht werden, ob auch bei Polyathylenglykolen autoxidativ primar Hydroperoxide und als Sekundarprodukte Aldehyde entstehen.
~~
+ Auszugsweise vorgetragen auf der Hauptversammlung der Deutschen Pharmazeutischen
Gesellschaft, Kiel 197 1.
1 A. Rieche, Angew. Chem. 44, 896 (1931)
2 A. Rieche und R. Meister, Angew. Chem. 49, 101 (1936).
3 A. Rieche, Angew. Chem. 70, 251 (1958).
4 N. A. Milas, J. Amer. chem. SOC.53, 221 (1931).
5 L. Homer, in W.0. Lundberg, Autoxidation and Antioxidants, Vol. I, S. 171 ff., Interscience Publishers, WiIey & Sons, New York, London 1961.
322
Reimann, Hollatz Land Eckert
Arch. Pharmaz.
Im Kommentar zum 3. Nachtrag des DAB 6 findet sich der Hinweis, da8 PdG gelegentlich
Peroxidreaktionen zeigen6). Es wird dabei vermutet, da8 es sich um Ruckstande von Wasserstoffperoxid handelt, das bei der Fabrikation der PAG zum Bleichen verwendet wurde. Zur Erfassung der Bleichmittelreste 1 a t die Pharmacopoea Nordica eine Priifung von PAG 400 (= Macrogolum 400) auf den Peroxidgehalt in Form einer jodometrischen Grenzwertbestimmung
durchfuhren.
Da bei den milden Reaktionsbedingungen einer normalen Aufbewahrung (Tageslicht, Raumtemperatur) nur niedrige Peroxidkonzentrationen zu erwarten waren,
galt es zunachst, einige in der Literatur beschriebene Peroxidnachweise auf ihre ausreichende Empfindlichkeit f i r diese Fragestellung zu priifen. Hierzu wurden PAC400-Proben in halbgefillten Cefdien einige Zeit dem Tageslicht ausgesetzt und auf
Peroxide untersucht.
1.Nachweis yon Hydroperoxiden
Zum qualitativen Nachweis von Peroxiden in Diathylather wird im DAB 7 die Reaktion mit
Vanadin-Schwefelsaure angegeben. Diese Reaktion M t sich auch mit PbiG durchfuhren. Mit
Tageslicht bestrahltes PAG 400 zeigt eine schwach positive Farbreaktion, die allerdings nicht
ausreichend empfindlich und auch nicht quantitativ auswertbar ist.
E
0800
0600
0400
0200
500
600
700
800
900 nm
Abb. 1: Absorptionsspektren des
Reaktionsproduktes von Peroxiden
mit N,N-Dimethyl-p-phenylendiamin . 2 HCI. I. H 2 0 2 . 11.
PdG 400 (frisches Handelsprodukt).
111. PKG 400 (nach 6-monatiger
Aufbewahrung, Tageslicht,
braune Glasflasche).
6 H. Bohme und H. Wojahn, Kommentar zum DAB 6, 3. Nachtrag 1959, S. 343.
307174
323
Lichtinduzierte A utoxidation von Polyathylenglykolen
Eine empfindliche und schnell durchzufihrende kolorimetrische Bestimmungsmethode fur Peroxide ist die von Dugan7) beschriebene Reaktion mit N,N-Dimethylpphenylen-diamindihydrochlorid, mit der sich noch 5 ppm quantitativ in ilther,
Dioxan und Tetrahydrofuran erfassen lassen. Die Reaktion I%3t sich auch mit PAG
400 durchfiuhren (Abb. 1).
Der Nachweis und die quantitative Bestimmung von Hydroperoxiden 1aBt sich mit
Peroxidase und Guajakol als Wasserstoffdonator durchfuhren'). Im Gegensatz zu
wasserunloslichen A thern wird diese empfindliche und spezifische enzymchemische
Bestimmungsmethode im Falle der PAC durch deren hohe Wasserloslichkeit ermoglicht. In Abb. 2 sind die Spektren der Reaktionen mit Hz Oz , frischem PilG 400
und der gleichen PAGProbe, die aber einige Zeit dem Tageslicht ausgesetzt war,
dargestellt.
Abb. 2: Absorptionsspektren des Reaktionsproduktes von Hydroperoxiden mit GuajakolPeroxidase. I. HzOz. 11: PXG 400 (frisches
Handelsprodukt). 111: PXG 400 (nach 6monatiger Aufbewahrung;Tageslicht;
braune Glasflasche)
325
LOO
500
600 nm
Aus Abb. 1 und Abb. 2 ergibt sich, dai3 bei der Lagerung von PAG am Tageslicht
Hydroperoxide gebildet werden.
2. Ubergang einer PA'G-0, -Anlagerungsverbindung zum Hydroperoxid
PAC zeigen nach Begasung mit Sauerstoff eine Erhohung der UV-Absorption
(Abb. 3), die durch anschliei3ende Nz -Begasung wieder riickgangig gemacht werden
kann.
7 P. R. Dugan, Analyt. Chem. 33, 696,1630 (1961).
8 3. Piitter in H. U. Bergmeyer, Methoden der enzymatischen Analyse, 2. Auflage 1970, Bd.
I, S. 648 ff.
324
Retmann, Hdlatz und Eckert
260
280
mm
mit Nz. [I: Nach Begasung mit
300 nm
Arch. Pharmaz.
0 2
In Analogie zu anderen Xtherng-") kann wohl auch in diesem Fall auf eine Kontakt-charge-transfer-Absorption'2)geschlossen werden, die auf eine Anlagerung des
molekularen Sauerstoffs (Elektronenakzeptor) an den Xthersauerstoff der PAC
(Elektronendonator) zuriickzufiihren ist. Bereits fiiiher' ,234)war bei anderen Athern
vermutet worden, dai3 derartige O2-Anlagerungsverbindungendie erste Stufe zur
Hydroperoxidbildung sind. Setzt man eine mit 0, begaste Glykolather-Probe
(Diathylenglykol oder Polyathylenglykol) dem UV-Licht aus, so l&t sich aus der
Abnahme der charge-transfer-Bande und der gleichzeitigen Erhohung der Hydroperoxidkonzentration (Guajakol-Peroxidase-Reaktion)der ttbergang von der O2-Anlagerungsverbindung zum Hydroperoxid erfassen.
-H&,
,CHz-
0
0,
-
-HzC,
,YHOOH
Eine derartige Untersuchung wird im Folgenden am Beispiel des Diathylenglykol
beschrieben.
Diathylengtykol und auch PAC vermindern durch UV-Bestrahlung ihre Absorption im UVBereich. Entsprechendes wurde auch bei anderen Polymeren beobachtet und auf hderungen
in der Struktur ~uriickgefuhrt'~).Um diese StBrung bei dem im Folgenden beschriebenen Versuch auszuschlieaen, war es daher zunachst erforderlich, das Diathylenglykol (nach vorheriger
Stickstoffbegasung) mit W-Licht (Quarzlampe) bis zum Erreichen konstanter Extinktionswerte zu bestrahlen.
Ein in dieser Weise vorbehandeltes Diathylenglykol wurde in zwei Quarzkiivetten
mit Sauerstoff begast und anschlidend sowohl die Zunahme der UV-Absorption
9 V.J. Stenberg, R.D. Olson, C.T. Wang und N. Kulevsky, 3. org. Chemistry 32, 3227 (1967).
10 L. Paoloni und M. Cignitti, Sci. Rept. 1st. Super. Sanita 2, 45 (1962), ref.: C.A. 57, 8074 c
(1962).
11 H. Tsubomura und R.S. Mulliken, J. Amer.chem. SOC. 82, 5966 (1960).
12 G. Briegleb, Elektronen-Donator-Acceptor-Komplexe, S. 40 ff., Springer Verlag, Berlin,
Gottingen, Heidelberg 1961.
13 B.G. Achhammer, F.W. Reinhart und G.M. Kline, J. appl. Chem. I, 301 (1951).
307174
325
Lichtinduzierte Autoxidation von Polyathylenglykolen
bei 240 nm (Ausgangsextinktion), als auch die Ausgangskonzentration an Hydroperoxiden ermittelt (Guajakol-Peroxidase).
Die verschlossenen Kiivetten wurden im Lichtschrank unter gleichen Bedingungen mit UV-Licht bestrahlt und zu gleichen Zeiten die Abnahme der charge-transfer-Absorption bei 240 nm (Kuvette 1) sowie durch laufende Entnahme aus der zweiten Kuvette die Zunahme der Hydroperoxidkonzentrationen in Abhangigkeit von
der Bestrahlungszeit verfolgt (Abb. 4).
I
1
Abb. 4: Diathylenglykol: Abnahme der chargetransfer-Absorptionbei 240 nm (I) und Bildung
von Hydroperoxiden (11) bei Bestrahlung rnit
UV-Licht
30
60
90
120 Min
Abb. 4 zeigt mit abnehmender UV-Absorption ein gleichzeitiges Anwachsen der
Hydroperoxidkonzentration.h4it dem Erreichen des niedrigsten Extinktionswertes
andert sich auch die Hydroperoxidkonzentration nicht mehr wesentlich. Aus der
synoptischen Darstellung beider Kurven l a t sich also der Obergang der 0,-Anlagerungsverbindung zum Hydroperoxid verfolgen. Eine mit N2 begaste Vergleichsprobe
zeigte bei gleicher Behandlung keinerlei nennenswerte Anderung ihrer Absorption.
Die Durchfiihrung dieses Versuchs rnit einem Diathylenglykol, das 5 % Wasser enthSt, ergibt eine Erniedrigung der charge-transfer-Ausgangsabsorption und eine Verlangsamung der
Hydroperoxidbildung. Dies kann durch eine partielle Blockierung des Xthersauerstoffs durch
Wassermolekule erklart werden.
3. Einjlufl der Lichtdurchlassigkeitder Aufbewahrungsgefafleauf die Peroxidbildung bei PA%
Zur Durchfuhrung der Lagerungsversuche wurden Gefde aus Weaglas, farblosem
Polyathylen und Normalbraunglas mit frisch bezogenem PAG 400 zur Htilfte geIUlt und die verschlossenen Gefii3e im Tageslichtschrank bei Raumtemperatur gelagert. In Zeitabstanden wurden die Proben auf ihren Gehalt an Hydroperoxiden
uberpriift (Abb. 5).
326
Reimunn, Hollatz und Eckert
Arch. Pharmaz.
PPm
AOOH
Abb 5: PAC 400: Bildung von
Hydroperoxiden in verschiedenen
Aufbewahrungsgefaen
-___
111: Normalbraunglas
30
60
... .. . .
-
90 Tage
Aus Abb. 5 geht hervor, daf3 die Hydroperoxidkonzentration in den braunen Gefafien zunachst zwar langsamer ansteigt, dann aber um ein Vielfaches hoher l i e s als
in den hellen Gefaf3en. Dariiberhinaus kommt es bei den in dieser Arbeit gewahlten
Bedingungen eines begrenzten Sauerstoffangebotes (halbgefdlte, geschlossene Gefafie) zur Ausbildung von Maxima in der Hydroperoxidbildung.
Der nach einiger Zeit zu beobachtende Abfall der Hydroperoxidkonzentration
fihrt zu der in einer 2. Mitteilung niher zu behandelnden Frage nach den Sekundarprodukten der Hydroperoxidbildung. Insbesondere schien die Frage interessant,
inwieweit die Reduktionseigenschaften von PAG (vgl. z. B. DAB 7) in einem ursachlichen Zusammenhang mit dem Hydroperoxidabbau unter Bildung von reduzierenden Sekundarprodukten steht.
Beschreibung der Versuche
Reaktion rnit N,N-Dirnethyl-pphenylendiarnin. 2 HCI
Reagenzlosung: 0,15g N,N-Dimethyl-p-phenylendiamin
* 2 HCI (p. a. Merck) wurden in 5 ml
bidest. Wasser gelost und zu 50 ml mit absol. Methanol p. a. aufgefullt.
Zur Aufnahme der Spektren wurden 2 ml Reagenzlosung mit 2 ml Probelosung (PXG 400
mit Wasser 1 : 1 verdiinnt) versetzt und 5 Min. bei Raumtemperatur im Dunkeln stehen gelassen.
Bei Spektrum I wurden 2,OO ml einer 0,3 proz. H2Oz-Losung verwendet. Die Aufnahme der
Spektren erfolgte gegen einen entsprechenden Blindwert.
Guajakol-Peroxidase-Reaktion
/ 100 ml bidest. Wasser; 2. Peroxidase: 5 mg
Peroxidase (aus Meerrettich 1000 U / mg) gelost in 5 ml Phosphatpuffer pH 7,O (Titrisol Merck).
Ansatz:
0,500 g PXG 400 (bzw. 0,04 ml H202-Losung (0,3 %) + 0,46 ml Phosphatpuffer pH 7,O)
2,44 ml Phosphatpuffer pH 7,O
1. Guajakollosung: 220 mg Guajakol p. a.
307174
Lichtinduzierte Autoxidation von Polyathylenglykolen
327
0,05 ml Guajakollosung
0,Ol ml Peroxidaselosung.
Die AnsAtze wurden vor Zugabe der Enzymlosung in der Kiivette gemischt, 10 Min. bei 25O
(k0,l') im Kiivettengehause des Fotometers temperiert, dann rnit der Peroxidaselosung versetzt und nach 5 Min. bei 436 nm gegen einen entsprechenden Blindwert gemessen.
Der Hydroperoxidgehalt wurde anhand einer unter entsprechenden Bedingungen erstellten
Eichkurve auf Wasserstoffperoxid berechnet.
UV-Spektren des PA'G 400 und des PA'G-02-Komplexes
Getrocknetes PKG 400 (1 Std. bei 10.5') wurde in 1 cm-Quarzkiivetten mit N2 begast und das
Spektrum gegen Wasser aufgenommen. Sodann wurde durch eine Kapillare etwa 3 Min. 0 2 in
schneller Blasenfolge eingeleitet. Die Kuvette wurde sofort verschlossen und das Spektrum der
PAGO*-Anlagerungsverbindung aufgenommen. Nach erneuter N2-Begasung wurde zur uberpriifung der Reversibilitat der 02-Anlagerung das Spektrum erneut aufgenommen.
iibergang der Diathylenglykol-02-Anlagerungsverbindung
in Hydroperoxide durch UV-Bestrahlung
Vorbehandlung: Getrocknetes (1 Std., 105') Diathylenglykol (puriss. GC 99 %, Fa. Roth) wurde in 2 verschlielbaren 2 cm-Quarzkuvetten rnit N2 begast und anschlielend solange rnit UVLicht (Analysenquarzlampe ohne Schwarzfilter; Quarzlampengesellschaft mbH, Hanau; Abstand 35 cm, Kiihlung rnit Kaltluftgeblase) bestrahlt bis eine fur die Dauer des anschlielenden
Versuchs ausreichende Konstanz der Absorption bei 240 nm erreicht war (ca. 2 Std.).
Versuchsdurchfuhrung: Das auf diese Weise vorbehandelte Diathylenglykol wurde in beiden
Kuvetten 10 Min. mit 0 2 begast und anschlielend die UV-Absorption bei 240 nm gegen Luft
gemessen. Die Absorption in beiden Kuvetten differierte um max. 4 %.
Das 02-begaste Diathylenglykol wurde in den verschlossenen Kuvetten in einem Lichtthermostaten (Fa. Heraeus, Hanau) bei 25' (k0,l') mit einer UV-Lampe AR 0200 (Quarzlampengesellschaft mbH, Hanau) im Abstand von 7,s cm unter Kuhlung (Kaltluftgeblase) bestrahlt und
in Zeitabstanden die Abnahme der UV-Absorption bei 240 nm gegen Luft gemessen (Kuvette
I). Die Hydroperoxidkonzentration wurde mit der Guajakol-Peroxidase-Reaktion bestimmt
(Kiivette 11). Die angegebenen Melwerte sind Mittelwerte aus 5 Versuchsansatzen. Die spektralphotometrischen Messungen erfolgten rnit den Geraten DMR 21 bzw. PMQ I1 (Fa. Zeiss).
Anschrift: Prof. Dr.Th. Eckert, 44 Munster, Hittorfstr. 58 - 62
[Ph 3281
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
2
Размер файла
331 Кб
Теги
zur, hydroperoxide, lichtinduzierte, mitte, autoxidation, nachweis, von, bildung, polythylenglykolen, untersuchungen, und
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа