Целью диссертационного исследования является изучение процессов восстановления нитрогруппы в препаратах азоло-азинового ряда с применением электрохимических методов и ЭПР-спектроскопии. Для достижения стабильных и воспроизводимых данных была разработана методика эксперимента. Рассмотрены вопросы электровосстановления фармпрепаратов содержащих нитрогруппу в своем строении и применение ЭПР – спектроскопии и электрохимических методов анализа, в частности вольтамперометрии, для установления механизма восстановления лекарственных веществ в теле человека. В ходе экспериментальной части установлена природа происходящих процессов, в том числе, природа лимитирующей стадии, проведен расчет количества электронов, принимающих участие в процессах электровосстановления основного вещества препаратов TRIAZAVIRIN® и TRIAZID®. Предложены вероятные механизмы протекания исследуемого процессов восстановления нитрогруппы исследуемых соединений. / The main substances of the newest Russian antiviral drugs, the aziolo-azine series TRIAZAVIRIN® and TRIAZID®, served as the research subjects. Objective: to study the processes of reduction of the nitro group in these compounds using electrochemical methods and EPR spectroscopy. An analysis of the literature data showed that the pharmaceutical activity of preparations containing a nitro group is due to its reduction. Electrochemical methods of analysis make it possible to study the in vitro transformation of the preparation as close as possible to the processes taking place with the drug in vivo. The method of EPR-spectroscopy allows obtaining reliable data on the free radical formed during the reaction, which can be a determining factor of the biological activity of the preparation. These methods were taken as a basis for studying the processes of nitro group reduction, which is a part of the basic substances of TRIAZAVIRIN® (TRZ) and TRIAZID® (TZ) preparations. The processes of nitro group reduction in TRZ and TZ molecules were studied using voltammetry and EPR spectroscopy. It has been established that the rate of reduction of the nitro group TRZ is controlled by diffusion, the process of reduction of the nitro group of the preparation is stepwise, irreversible and proceeds at a potential of -0.35 V through the formation of an anion radical with addition of 4e. It is shown that the rate of reduction of the nitro group of TZ is controlled by diffusion. The single-wave reduction process of the nitro group TZ at a potential of 6 -0.65 V is irreversible, goes through the formation of an anion radical with addition of 6e. Possible schemes for the recovery of the nitro group of the basic substances of TRIAZAVIRIN® and TRIAZID® preparations are proposed.

Объектом исследования служило лекарственное вещество 5-метил-6-нитро-7-оксо-1,2,4-триазоло[1,5-а] пиримидинид аргинина моногидрат с условным названием «Триазид» (ТД). Цель работы: разработка чувствительного электрохимического сенсора для количественного определения лекарственного вещества 5-метил-6-нитро-7-оксо-1,2,4-триазоло[1,5-а] пиримидинид аргинина моногидрата. Показана возможность применения толстопленочных углеродсодержащих электродов для вольтамперометрического определения исследуемого вещества. Изучено влияние модифицирования поверхности толстопленочных электродов на их электрохимические характеристики для количественного определения лекарственного вещества в испытуемом растворе методами циклической вольтамперометрии, прямой вольтамперометрии в квадратно-волновом режиме, спектроскопии электрохимического импеданса и сканирующей электронной микроскопии. Исследовано влияние срока хранения электрохимического сенсора для количественного определения ТД методом прямой вольтамперометрии в квадратно – волновом режиме и спектроскопии электрохимического импеданса. Выбран чувствительный электрохимический сенсор для количественного определения ТД. Выполнена статистическая обработка результатов анализа. Проведено вольтамперометрическое определение ТД в фармацевтической субстанции «Триазид». Согласно ОФС.1.1.0012.15 и ОФС ОФС.1.1.0013.15 Государственной Фармакопеи РФ XIII издания, был сделан вывод о соответствии аналитической методики количественного определения ТД в фармацевтической субстанции «Триазид» заявленным критериям приемлемости. / The object of the study was the drug 5-methyl-6-nitro-7-oxo-1,2,4-triazolo [1,5-a] pyrimidinide arginine monohydrate with the code name «Triazid» (TD). Objective: development of a sensitive electrochemical sensor for the quantitative determination of the medicinal substance 5-methyl-6-nitro-7-oxo-1,2,4-triazolo [1,5-a] pyrimidinide of arginine monohydrate. The possibility of using thick-film carbon-containing electrodes for voltammetric determination of the test substance is shown. The effect of modification of the surface of thick-film electrodes on their electrochemical characteristics was studied for the quantitative determination of the drug in the test solution by the methods of cyclic voltammetry, direct voltammetry in the square-wave mode, electrochemical impedance spectroscopy, and scanning electron microscopy. The influence of the shelf life of an electrochemical sensor for the quantitative determination of TD by direct voltammetry in a square-wave mode and electrochemical impedance spectroscopy has been investigated. A sensitive electrochemical sensor was selected for the quantitative determination of TD. Statistical processing of the analysis results has been performed. Voltammetric determination of TD in the pharmaceutical substance «Triazid» was carried out. According to OFS.1.1.0012.15 and OFS OFS.1.1.0013.15 of the State Pharmacopoeia of the Russian Federation of the XIII edition, it was concluded that the analytical method for quantitative determination of TD in the pharmaceutical substance «Triazid» meets the stated acceptance criteria.

The analysis of literature data has shown that the methods used in laboratory diagnostics for determining the concentration of glucose and hydrogen peroxide have a number of disadvantages, for the elimination of which it is proposed to use electrochemical methods of determination. The electrochemical properties of complex oxides with a perovskite-like structure were studied using voltammetry and chronoamperometry. It has been established that all the complex oxides studied exhibit electrocatalytic activity with respect to glucose and hydrogen peroxide. It is shown that the scanning speed and the time of ultrasonic treatment of oxides have no significant effect on the process. Compounds that can be used as catalysts for creating sensors for determining glucose and hydrogen peroxide are proposed. / Анализ литературных данных показал, что применяемые в лабораторной диагностике методы для определения концентрации глюкозы и пероксида водорода имеют ряд недостатков, для устранения которых предлагается использовать электрохимические методы определения. Изучены электрохимические свойства сложных оксидов с перовскитоподобной структурой с применением вольтамперометрии и хроноамперометрии. Установлено, что все исследованные сложные оксиды проявляют электрокаталитическую активность по отношению к глюкозе и пероксиду водорода. Показано, что скорость сканирования и время ультразвуковой обработки оксидов не оказывает существенного влияния на процесс. Предложены соединения, которые могут быть использованы в качестве катализаторов для создания сенсоров для определения глюкозы и пероксида водорода.

Объектами исследования настоящей работы являются катодные материалы на основе сложного оксида Сa3Co4O9+δ. Цель работы – апробация материалов на основе Сa3Co4O9+δ, которые могут быть использованы в качестве катодов для среднетемпературных твердооксидных топливных элементов с протон-проводящими электролитами BaCe0.5Zr0.3Y0.1Yb0.1O3- и BaCe0.7Zr0.1Y0.1Yb0.1O3-. Методом пиролиза цитрат-солевых композиций проведен синтез сложных оксидов Сa3Co4O9+δ, Ca3Co4-xCuxO9 (х = 0.05; 0.1; 0.15; 0.2), BaCe0.5Zr0.3Y0.1Yb0.1O3-δ и BaCe0.7Zr0.1Y0.1Yb0.1O3-. При помощи комплекса современных методов исследования выполнена фазовая, структурная и микроструктурная аттестация оксидов Сa3Co4O9+δ, Ca3Co4 xCuxO9 (х = 0.05; 0.1; 0.15; 0.2), BaCe0.5Zr0.3Y0.1Yb0.1O3-δ и BaCe0.7Zr0.1Y0.1Yb0.1O3-. Термогравиметрическим методом исследована термическая устойчивость Сa3Co4O9+δ на воздухе и в атмосфере аргона. Термическое расширение оксидов Сa3Co4O9+δ и BaCe0.5Zr0.3Y0.1Yb0.1O3-δ изучено методом дилатометрии, доказана их термическая совместимость. Изучена химическая совместимость оксида Сa3Co4O9+δ с электролитными материалами Ba2In1.8W0.2O5.15, 0.7Ba2In2O5·0.3Ba2InNbO6, Ba3Ca1.18Nb1.82O9 δ, BaCe0.5Zr0.3Y0.1Yb0.1O3 δ, а также материалами коллекторных слоев La0.6Sr0.4MnO3-δ и LaNi0.6Fe0.4О3 δ, установлена оптимальная температура припекания катодного материала Сa3Co4O9+δ к электролиту BaCe0.5Zr0.3Y0.1Yb0.1O3-δ. Исследованы температурные зависимости электропроводности Сa3Co4O9+δ и BaCe0.5Zr0.3Y0.1Yb0.1O3-δ на воздухе. Сформированы электроды на основе композитов с различным массовым содержанием Сa3Co4O9+δ и BaCe0.5Zr0.3Y0.1Yb0.1O3-δ на подложках из BaCe0.5Zr0.3Y0.1Yb0.1O3-δ, а также электроды на основе Ca3Co4-xCuxO9 (х = 0; 0.05; 0.1; 0.15) на подложках из BaCe0.7Zr0.1Y0.1Yb0.1O3-δ. Методом импедансной спектроскопии на симметричных ячейках измерены поляризационные характеристики полученных электродов, а также электродов с оксидным коллектором состава La0.6Sr0.4MnO3-δ+2 масс.% CuO. / The object of study in this work is a cathode material based on the Сa3Co4O9+δ. The aim of the work is to study the electrochemical behavior of electrodes based on the Сa3Co4O9+δ with the electrolyte materials BaCe0.5Zr0.3Y0.1Yb0.1O3- and BaCe0.7Zr0.1Y0.1Yb0.1O3-. The synthesis of the Сa3Co4O9+δ, Ca3Co4-xCuxO9 (х = 0.05; 0.1; 0.15; 0.2), BaCe0.5Zr0.3Y0.1Yb0.1O3-δ and BaCe0.7Zr0.1Y0.1Yb0.1O3- complex oxides was carried out by pyrolysis of citrate-salt compositions. Using a complex of modern research methods, phase, structural and microstructural attestation of the Сa3Co4O9+δ, Ca3Co4-xCuxO9 (х = 0.05; 0.1; 0.15; 0.2), BaCe0.5Zr0.3Y0.1Yb0.1O3-δ and BaCe0.7Zr0.1Y0.1Yb0.1O3- oxides were carried out. The thermal stability of the Сa3Co4O9+δ in air and in the argon atmosphere was studied by the thermo gravimetrical method. The thermal expansion of the Сa3Co4O9+δ and BaCe0.5Zr0.3Y0.1Yb0.1O3-δ oxides was studied by dilatometry, and their thermal compatibility was proved. The chemical compatibility of the Сa3Co4O9+δ oxide with the electrolyte materials Ba2In1.8W0.2O5.15, 0.7Ba2In2O5·0.3Ba2InNbO6, Ba3Ca1.18Nb1.82O9 δ, BaCe0.5Zr0.3Y0.1Yb0.1O3-δ, Lа0.6Sr0.4MnO3-δ and LaNi0.6Fe0.4О3-δ collector materials was studied, the optimal temperature of the cathode material Сa3Co4O9+δ annealing to the BaCe0.5Zr0.3Y0.1Yb0.1O3-δ electrolyte was established. The temperature dependences of the electrical conductivity of the Сa3Co4O9+δ and BaCe0.5Zr0.3Y0.1Yb0.1O3-δ in air were investigated. Electrodes based on composites with different mass contents of Сa3Co4O9+δ and BaCe0.5Zr0.3Y0.1Yb0.1O3-δ on substrates of BaCe0.5Zr0.3Y0.1Yb0.1O3-δ, as well as electrodes based on Ca3Co4-xCuxO9 (х = 0; 0.05; 0.1; 0.15) on substrates of BaCe0.7Zr0.1Y0.1Yb0.1O3  were formed. The polarization characteristics of the obtained electrodes, including those with an La0.6Sr0.4MnO3-δ+2 wt.% CuO oxide collector, were studied by the method of impedance spectroscopy on the symmetric cells.

Объектом исследования являлось вещество натриевая соль 2-этилтио-6-нитро-1,2,4-триазоло-[5,1-c]-1,2,4-триазин-7-она, дигидрат (УПИ-802). Цель работы: количественное определение лекарственного вещества натриевой соли 2-этилтио-6-нитро-1,2,4-триазоло-[5,1-c]-1,2,4-триазин-7-она дигидрата методом вольтамперометрии. В случае УПИ-802 наиболее полезным для количественного определения является сигнал электровосстановления нитрогруппы. Исследованы процессы восстановления нитрогруппы исследуемого вещества в водных и апротонных растворах с применением вольтамперометрии в условиях физического удаления растворенного кислорода и без удаления кислорода. Установлено, что скорость восстановления УПИ-802 контролируется диффузией, процесс восстановления нитрогруппы является необратимым и проходит в две стадии в буферном растворе Бриттона-Робинсона. Первая волна восстановления, которая лежит в области потенциалов -0,31 – (-0,8) В, соответствует присоединению 4 электронов. Обнаружено, что электровосстановление нитрогруппы протекает с предшествующим протонированием. Выбран оптимальный режим регистрации аналитического сигнала исследуемого вещества УПИ-802 на стеклоуглеродном электроде в условиях химического способа удаления растворенного кислорода – квадратно-волновой с амплитудой импульса 0,05 В, частотой импульса 35 Гц. Показана возможность применения толстопленочных углеродсодержащих электродов для определения исследуемого вещества методом квадратно-волновой вольтамперометрии. Выполнена оценка показателей качества методики анализа, таких как линейность, повторяемость (сходимость) и внутрилабораторная прецизионность. / The object of the study was the substance 2-ethylthio-6-nitro-1,2,4-triazolo-[5,1-c]-1,2,4-triazin-7-one sodium salt dihydrate (UPI-802). Objective: quantification of 2-ethylthio-6-nitro-1,2,4-triazolo-[5,1-c]-1,2,4-triazin-7-one sodium salt dihydrate by the method of voltammetry. For UPI-802, the signal of electroreduction of a nitro group is the most useful for quantitative determination. The processes of the nitro group reduction of the test substance in aqueous and aprotic solutions was studied using voltammetry in conditions of physical removal of dissolved oxygen and without oxygen removal. It was established that the rate of reduction of UPI-802 is controlled by diffusion, the processes of reduction of the nitro group is irreversible and proceeds in two stages in a Britton-Robinson buffer solution. The first recovery wave, lying in the potential region of -0,31 - (-0,8) V, corresponds to the addition of 4 electrons. It was found that the electroreduction of the nitro group proceeds with previous protonation. The optimal mode for recording the analytical signal of the UPI-802 on the glassy carbon electrode was selected in conditions of chemical method for removing dissolved oxygen – square-wave with a pulse amplitude of 0,05 V and a pulse frequency of 35 Hz. The possibility of using thick-film carbon-containing electrodes to determine the test substance by the method of square-wave voltammetry was shown. The quality indicators of the analysis technique, such as linearity, repeatability (convergence) and intralaboratory precision, were evaluated.

The purpose of this work is to study the saturation of the sodium NaCl melt, dissolve the titanium rod, and restore TiCl2 in the electrolyte volume with a Na-NaCl melt to develop an electrochemical technology for producing titanium powders. To substantiate the electrode processes, an attempt was made to create reference electrodes for the systems under study. According to the published data, the equations of temperature dependences of the standard, conventional-standard and redox potentials and the concentration dependence of the equilibrium potentials of titanium in molten sodium chloride, which were used in the analysis of polarization curves, were calculated. The kinetics of electrode processes in a sodium chloride melt is studied when metallic titanium is dissolved in it and when sodium is deposited on the iron cathode. An explanation of the processes occurring at the electrodes is given. Powders of metallic titanium are obtained. / Целью данной работы является исследование насыщения расплава NaCl натрием, растворение титанового стержня и восстановление TiCl2 в объеме электролита расплавом Na-NaCl для разработки электрохимической технологии получения порошков титана. Для обоснования электродных процессов, предпринята попытка созданы электроды сравнения для изучаемых систем. По литературным данным рассчитаны уравнения температурных зависимостей стандартного, условно-стандартного и окислительно-восстановительных потенциалов и концентрационной зависимости равновесных потенциалов титана в расплавленном хлориде натрия, которые использовались при анализе поляризационных кривых. Изучена кинетика электродных процессов в расплаве хлорида натрия при растворении в нем металлического титана и при осаждении натрия на железном катоде. Дано объяснение происходящих на электродах процессов. Получены порошки металлического титана.

The object of the study was the pharmaceutical substance TRIAZID of the newest Russian antiviral drug azolo-azinovogo series containing nitro group. Objective: development and validation of the methodology for voltammetric determination of triazide in the pharmaceutical substance TRIAZID on a glassy carbon electrode. Analysis of literature data showed that in the case of biologically active nitro compounds, the most useful for quantitative determination is the electroreduction signal of the nitro group. The advantages of the signal include both the large amount of current generated per mole of the electroactive connection and the relatively low energy requirement for the reduction of the nitro group. This makes it possible to obtain a high current / concentration ratio at low recovery potentials. The conditions for obtaining an analytical signal of triazide on a glassy carbon electrode are optimized. A simple and expressive method for eliminating the interfering effect of dissolved oxygen with the help of sodium sulphite is proposed. / Объектом исследования служила фармацевтическая субстанция ТРИАЗИД новейшего российского противовирусного препарата азоло-азинового ряда, содержащего нитрогруппу. Цель работы: разработка и валидация методики вольтамперометрического определения триазида в фармацевтической субстанции ТРИАЗИД на стеклоуглеродном электроде. Анализ литературных данных показал, что в случае биологически активных нитросоединений наиболее полезным для количественного определения является сигнал электровосстановления нитрогруппы. К преимуществам сигнала можно отнести как большое количество тока, вырабатываемое на моль электроактивного соединения, так и относительно низкую потребность в энергии для восстановления нитрогруппы. Это позволяет получать высокое отношение ток / концентрация при низких потенциалах восстановления. Оптимизированы условия получения аналитического сигнала триазида на стеклоуглеродном электроде. Предложен простой и экспрессный способ устранения мешающего влияния растворенного кислорода с помощью сульфита натрия. Разработана и валидирована по актуальным требованиям Государственной Фармакопеи РФ XIII издания вольтамперометрическая методика определения триазида в фармацевтической субстанции ТРИАЗИД. Контроль содержания триазида по разработанной методике удовлетворяет заявленным критериям приемлемости, не требует дорогостоящего оборудования, привлечения высококвалифицированного персонала, отличается коротким временем анализа. При условии включения в фармстатью предприятия разработанный метод может применяться испытательными лабораториями предприятия в процессе производства препарата.

Объектами исследования служили лечебный препарат «Эндофальк» и товарный уротропина от ПАО «Метафракс». Цель работы: разработка вольтамперометрической методики количественного определения формальдегида с использованием толстопленочного углеродсодержащего электрода, модифицированного пленкой висмута (ТУЭ/Bi), в объектах фармации на примере уротропина и лекарственного препарата, содержащего в качестве основного вещества субстанцию «Макрогол 3350». Формальдегид (ФМ) относится к высоко опасным веществам с канцерогенным действием. Простые и чувствительные методы определения формальдегида необходимы для его контроля в объектах окружающей среды, питьевой воде, пищевых продуктах, товарах бытового назначения, фармпрепаратах. Электроаналитические методы с использованием индикаторных электродов, модифицированных различными металлами (Pd, Pt, Au, Ni Hg, Cu, Ag), считаются хорошей альтернативой спектральным, хемилюминесцентным и хроматографическим методам анализа для обнаружения следов ФМ из-за их высокой чувствительности, селективности, простоты и низкой стоимости оборудования, возможности проведения измерений в режиме реального времени. В работе впервые изучена возможность использования нетоксичного Bi/ТУЭ для определения ФМ. Для перевода гидратированной формы ФМ в его электрохимически активное производное использовали известный прием образования формальдегид гидразона (ФАГ) в присутствии сернокислого гидразина на фоне фосфатного буфера. Ток восстановления ФМ (АС) достигает максимальных значений при рН буферного раствора 5,2 ± 0,1 в присутствии 0,09– 0,15 М сернокислого гидразина на пленке висмута, осажденной предварительно в течение 8 - 12 мин при потенциале электролиза (-1,0) В. Установлено, что величина АС ФМ не зависит от времени накопления при потенциале (–0,5) В, при котором не происходят редокс - процессы в исследуемой системе, в течение 1 – 30 с. Разработаны методики количественного определения формальдегида в объектах фармации на примере ЛП «Эндофальк» и товарного уротропина от ПАО «Метафракс». Правильность полученных результатов подтверждена сравнением с результатами независимых методов анализа, прописанных в ФС РФ XIV издания на субстанции уротропина и «Макрогола 3350». / The objects of research were the medicinal product “Endofalk” and marketed urotropin from PJSC “Metafrax”. The mail goal of the research was to develope of a voltammetric method for quantitative determination of formaldehyde using a thick-film carbon-containing electrode modified with a bismuth film (TUE / Bi) in pharmacological objects on the example of urotropin and a drug similar to the substance “Macrogol 3350”. Formaldehyde (FM) is a highly hazardous substance with a carcinogenic effect. Simple and sensitive methods for the determination of formaldehyde are necessary for its control in environmental objects, drinking water, food products, household goods, pharmaceuticals. Electroanalytical methods using indicator electrodes modified with various metals (Pd, Pt, Au, Ni Hg, Cu, Ag) are considered to be a good alternative to spectral, chemiluminescent and chromatographic analysis methods for detecting traces of FM due to their high sensitivity, selectivity, simplicity and low cost of equipment, the ability to take measurements in real time. The possibility of using non-toxic Bi / TUE for the determination of FM was first studied in this work. To transfer the hydrated form of FM to its electrochemically active derivative, the well-known method for the formation of formaldehyde hydrazone (FAG) in the presence of hydrazine sulfate in the background of phosphate buffer was used. A higher current was obtained in buffer solution with value of pH 5.2 ± 0.1 and in a solution of 0.09–0.15 M hydrazine sulfate on a bismuth film pre-deposited for 8–12 min at an electrolysis potential of (-1 , 0). It was established that the value of AS FM does not depend on the accumulation time at a potential of (–0.5) V, at which no redox processes in the system for 1–30 s under study are observed. Methods have been developed for the quantitative determination of formaldehyde in pharmacological objects on the example of medicinal preparation “Endofalk” and urotropin from PJSC “Metafrax”. The correctness of the obtained results is confirmed by comparison with the results of independent analysis methods prescribed in the Federal Assembly of the Russian Federation of the XIV edition on the substances of urotropin and “Macrogol 3350”.

Настоящая работа состоит из 3 глав и посвящена бесферментному количественному определению креатинина, глюкозы, мочевины с использованием медь(II)-имидазольных каркасов. В ходе работы проведено формирование электрокаталитически активного слоя на поверхности рабочего электрода. Таким образом, каталитически активный слой с наибольшей чувствительностью сформирован на печатном электроде 3-в-1 с использованием многостенных углеродных нанотрубок (cMWCNT), электроосаждённым золотом и медь(II)-имидазольного каркаса, состоящего из иона меди(II) и 2-меркаптоимидазола и 2-метилимидазола. Проведены исследования селективности полученного каталитически активного слоя. / This work consists of 3 chapters and is devoted to the enzyme-free quantitative determination of creatinine, glucose, urea using copper(II)-imidazole frameworks. In the course of the work, the formation of an electrocatalytically active layer on the surface of the working electrode was carried out. Thus, the catalytically active layer with the highest sensitivity is formed on a 3-in-1 printed electrode using multi-walled carbon nanotubes (cMWCNT) electrodeposited with gold and copper(II)-imidazole framework consisting of copper(II) ion and 2-mercaptoimidazole and 2-methylimidazole. The selectivity of the obtained catalytically active layer has been studied.