Оптические методы анализа

Оглавление

Введение 2

Теоретические основы оптических методов анализа 2

Применение  оптических методов для анализа  лекарственных препаратов 2

Колориметрия 4

Нефелометрия 5

Рефрактометрия 6

Практическая  часть 8

Лекарственные формы, содержащие антибиотики 8

Список используемой литературы 11

 

 

 

Введение

Оптические методы анализа основаны на использовании законов оптики, касающихся природы, распространения и взаимодействия с веществом электромагнитного излучения оптического диапазона (видимый свет, ультрафиолетовое и инфракрасное излучение).

Способы фармацевтического  анализа нуждаются в систематическом  совершенствовании в связи с  непрерывным повышением требований к качеству лекарственных средств, причем растут требования, как к степени чистоты лекарственных веществ, так и к количественному содержанию. Поэтому необходимо широкое использование не только химических, но и более чувствительных физико-химических методов для оценки качества лекарств.

В настоящее время широкое  распространение получили оптические методы анализа лекарственных препаратов.

Теоретические основы оптических методов анализа

К оптическим методам анализа  относят физико-химические методы, основанные на взаимодействии электромагнитного  излучения с веществом. Это взаимодействие приводит к различным энергетическим переходам, которые регистрируются экспериментально в виде поглощения излучения, отражения и рассеяния  электромагнитного излучения. Оптические методы включают в себя большую группу спектральных методов анализа.

Наиболее распространенными  видами оптических методов анализа являются: колориметрия, визуальная колориметрия, фотоэлектроколориметрия, спектрофотометрический метод, поляриметрия и рефрактометрия.

Применение оптических методов  для анализа лекарственных препаратов

 

Оптические методы находят  все более широкое применение в практике внутриаптечного контроля ввиду экспрессности, минимального расхода анализируемых лекарств.

Рефрактометрия использована для испытания подлинности лекарственных  веществ, представляющих собой жидкости (диэтиламид никотиновой кислоты, метилсалицилат, токоферола ацетат), а во внутриаптечном контроле -- для анализа лекарственных  форм, в том числе двойных и  тройных смесей. Применяют также  объемно-рефрактометрический анализ и рефрактометрический анализ методом  полной и неполной экстракции.

Разработаны различные варианты методик анализа интерферометрическим методом лекарственных препаратов, титрованных растворов, дистиллированной воды.

Поляриметрию применяют  для испытания подлинности лекарственных  веществ, в молекулах которых  имеется асимметрический атом углерода. Среди них большинство препаратов из групп алкалоидов, гормонов, витаминов, антибиотиков, терпенов.

В аналитической химии  и фармацевтическом анализе используются рентгенорефрактометрия порошков, спектрополяриметрический анализ, лазерная интерферометрия, дисперсия  вращения и круговой дихроизм.

Помимо указанных оптических методов для идентификации индивидуальных лекарственных веществ в фармацевтическом и токсикологическом анализе  не теряет своего значения химическая микроскопия. Перспективно применение электронной микроскопии, особенно в фитохимическом анализе. В отличие  от оптической микроскопии объект подвергается воздействию пучка электронов высоких  энергий. Изображение, образованное рассеянными электронами, наблюдают на флуоресцирующем экране.

Одним из перспективных экспрессных  физических методов является рентгенографический  анализ. Он позволяет идентифицировать лекарственные вещества в кристаллической  форме и различать при этом их полиморфное состояние. Для анализа  кристаллических лекарственных  веществ могут быть также применены  различные виды микроскопии и  такие методы, как ожеспектрометрия, фотоакустическая спектроскопия, компьютерная томография, измерения радиоактивности  и др.

Эффективным недеструктивным  методом является отражательная  инфракрасная спектроскопия, которая  используется для определения примесей различных продуктов разложения и воды, а также в анализе  многокомпонентных смесей.

Колориметрия

Колориметрический метод  основан на визуально сравнении  интенсивности окраски анализируемого и эталонного растворов. Концентрацию анализируемого раствора определяют чаще всего методом стандартных серий, который заключается в следующем: в несколько про бирок с  притертыми пробками, изготовленных  из одного и того же стекла, одинакового  цвета и диаметра, внося стандартный  раствор определяемого вещества в различных, постепенно возрастающих количествах, прибавляют одинаковом количестве реактивы и доводят водой до определенного  объема. Аналогично готовят окрашенный анализируемый раствор и сравнивают интенсивность его окраски с  интенсивностью окраски серии эталонных  растворов, рассматривая жидкости по оси  пробирок сверху вниз на белом фоне. Выбирают пробирку, в которой окраски  эталонного раствора наиболее близка к таковой анализируемого раствора. Концентрацию последнего принимаю равной концентрации вещества в этой пробирке эталонной серии. Если интенсивность  окраски анализируемого раствора является промежуточной между окрасками двух соседних пробирок эталонной серии, то концентрацию анализируемого раствора определяют как среднюю между концентрациями в этих двух пробирках. Относительная ошибка колориметрического метода не превышает ±5%.

Нефелометрия

Нефелометрический метод  основан на сравнении интенсивности  светового потока, рассеянного твердыми частицами, находящимися во взвешенном состоянии в виде суспензий в  анализируемом и эталонных растворах.

В фармацевтическом анализе  этот метод применяют основном при  определении незначительных количеств  алкалоидов и их синтетических аналогов, которые осаждаются некоторыми гетерополикислотами (фосфорновольфрамовая, фосфорномолибденовая и др.) в виде практически не растворимых  соединений. Интенсивность света, рассеиваемого  суспензиями, изменяется пропорционально  изменению концентрации вещества в  растворе, т. е. концентрация последнего определяется по степени мутности раствора.

Определение интенсивности  света, рассеиваемого суспензиями  анализируемого вещества и полученными  из стандартного раствора того же вещества, производится с помощью фотоэлектроколориметров-нефелометров или визуально в пробирках.

При визуальном нефелометрическом  определении раствор анализируемого вещества, разведенный до концентрации, не превышающей концентрацию эталонного раствора, разливают в пробирки из одинакового стекла и одинакового  диаметра, доливают водой или 1 % раствором  соляной кислоты до определенного  объема, выдерживают при 20°С в течение 10 мин и затем прибавляют реактив  в определенном объеме. Сравнивают степень помутнения анализируемого раствора с эталонами в проходящем свете на темном фоне в течение первых 1--2 мин. Выбирают пробирку, в которой помутнение эталонного раствора наиболее близко к помутнению анализируемого раствора. Концентрацию последнего принимают равной концентрации вещества в сравниваемой пробирке эталонного раствора. Если интенсивность помутнения анализируемого раствора является промежуточным по интенсивности помутнения в двух близких по концентрации пробирках эталонной серии, то для концентрации анализируемого раствора принимают среднее значение концентраций в этих двух пробирках. Относительная ошибка нефелометрического метода ±5%.

Рефрактометрия

Рефрактометрия -- метод анализа, основанный на измерении показателя (коэффициента) преломления света (п) исследуемым веществом.

Определение показателя преломления  производят с помощью рефрактометров различных систем, обычно при 20°С и  длине волны 589,3 нм линии D спектра  натрия (nD20°).

В практике фармацевтического  анализа наиболее часто используют рефрактометры, позволяющие измерять показатель преломления с точностью  ±1,5--2 - 10-4 при длине волны линии D спектра натрия с применением  «белого» света (дневной или электрический). Зависимость показателя преломления  раствора от концентрации (весовая  или объемная) устанавливают опытным  путем для каждого отдельного вещества.

Для большинства водных растворов, в которых содержится одно растворенное вещество (двойной раствор), эта зависимость  может быть выражена формулами:

где п--показатель преломления  раствора; п0 -- показатель преломления  воды при той же температуре; С -- концентрация, %, F--фактор1, соответствующий величине прироста показателя преломления при увеличении концентрации на 1%; F0 -- фактор, соответствующий величине прироста показателя преломления при

переходе от показателя преломления  воды к 1% раствору данного вещества, к--постоянная величина, характеризующая  изменение F-фактора в зависимости  от изменения концентрации вещества. Значение F0, к и F определяют экспериментально для каждого вещества. При анализе  растворов используют таблицы показателей  преломления растворов лекарственных  веществ при различных значениях концентраций.

Для растворов, содержащих два  растворенных вещества (тройной раствор), кроме измерения показателя преломления, определяют какую-либо характеризующую  его величину (плотность, концентрация одного из веществ, суммарное мольное  или молярное содержание двух веществ  и т. д.). Обычно измеряют показатель преломления тройного раствора, а  содержание одного из компонентов определяют химическим методом (чаще всего титриметрически). Содержание второго компонента (Сг) в процентах или (X) граммах вычисляют  по формулам:

Если для одного из веществ, входящих в раствор, фактор показателя преломления неизвестен или незначительная концентрация его не позволяет получить точных данных, то применяют контрольные  растворы, содержащие это вещество в такой же концентрации, что и  в анализируемом растворе.

При расчетах показатель преломления  контрольного раствора учитывают как  показатель преломления растворителя (п0).

Рефрактометрический анализ порошковых лекарственных смесей проводят путем растворения массы порошка  в определенном количестве растворителя (вода, раствор кислоты или щелочи) и измерения показателя преломления  полученного раствора. В отдельных  случаях необходимо предварительное  разделение компонентов смесей. Для этого применяют извлечение различными растворителями или фильтрование. При анализе порошков в виде тройных растворов один из компонентов определяют химическим методом.

Практическая часть

Лекарственные формы, содержащие антибиотики

Лекарственные формы, содержащие антибиотики

 

ПРОПИСЬ 1. Бензил пенициллина  калиевой соли 100 000 ЕД Раствора натрия хлорида 0,9% мл Определение подлинности. Бензилпенициллина калиевая соль. К 5--6 каплям раствора прибавляют 1 каплю  реактива, состоящего из 1 мл 1 моль/л  раствора гидроксиламина гидрохлорида и 0,3 мл 1 моль/л раствора натрия гидроксида. Через 2--3 мин добавляют 1 каплю 1 моль/л  раствора уксусной кислоты и после  перемешивания -- 1 каплю раствора меди нитрата. Через 1 мин образуется зеленый  осадок.

2. Помещают 0,5 мл раствора  в фарфоровую чашку, прибавляют 3--4 капли раствора натрия гидроксида, выпаривают на сетке и сухой  остаток осторожно нагревают  до появления красноватого окрашивания.  После охлаждения добавляют 1--2 капли 5% раствора натрия нитропруссида.  Появляется быстро исчезающее  красно-фиолетовое окрашивание.

Количественное определение. Бензилпенициллина калиевая соль. Помещают 1 мл раствора в мерную колбу вместимостью 25 мл и объем доводят фосфатным  буферным раствором 1 (рН 6,0) до метки (раствор  А).

Переносят 5 мл раствора А  в колбу с притертой пробкой, прибавляют 2 мл 1 моль/л раствора натрия гидроксида и оставляют на 15 мин. Затем добавляют 2,4 мл 1 моль/л раствора соляной кислоты и 10 мл 0,01 моль/л раствора йода. Колбу закрывают и оставляют на 20 мин в темном месте.

Избыток йода оттитровывают 0,01 моль/л раствором натрия тиосульфата  до обесцвечивания (индикатор--крахмал) (А мл).

Параллельно проводят контрольный  опыт: к 5 мл раствора А прибавляют 0,4 мл 1 моль/л раствора соляной кислоты, 10 мл 0,01 моль/л раствора йода и титруют 0,01 моль/л раствором натрия тиосульфата (Б мл).

1 мл 0,01 моль/л раствора  йода соответствует 0,0004139 г стандартного  образца бензилпенициллина калиевой  соли.

Натрия хлорид. К 1 мл раствора прибавляют 2 мл воды и титруют 0,1 моль/л  раствором серебра нитрата оранжево-желтого  цвета (индикатор -- хромат калия).

1 мл 0,1 моль/л раствора  серебра нитрата соответствует  0,005844 г натрия хлорида Кадиева  М.Г. Лекции по фармакологической  химии. Часть 1: Учебное пособие  / Под ред. канд. хим. наук. доц.  В. Т. Абаева; Сев. - Осет. гос. ун-т:  Владикавказа: Изд-во СОГУ, 2006. 218 с. .

ПРОПИСЬ 2. Бензилпенициллина  калиевой соли 200 000 ЕД

Раствора эфедрина гидрохлорида 3 % 10 мл

Определение подлинности. Бензилпенициллина  калиевая соль (см. пропись 1, реакцию 1).

Эфедрина гидрохлорид. 1. К 1--2 каплям раствора прибавляют 1 каплю 0,1 моль/л раствора натрия гидроксида, 0,5 мл раствора нингидрина и нагревают  до кипения. Появляется сине-фиолетовое окрашивание.

2. К 5--6 каплям раствора  прибавляют 1--2 капли раствора меди  сульфата и 2--3 капли раствора  натрия гидроксида. Появляется сине-фиолетовое  окрашивание. Затем добавляют  0,5--1 мл хлороформа и взбалтывают. Хлороформный слой окрашивается в фиолетовый цвет.

Количественное определение. Бензилпенициллина калиевая соль. Помещают 0,5 мл раствора в мерную колбу вместимостью 25 мл, объем доводят фосфатным  буферным раствором 1 (рН 6,0) до метки (раствор  А) и определяют по методике, описанной  в прописи 1.

Эфедрина гидрохлорид. К 0,5 мл раствора прибавляют 1 мл воды, 1--2 капли раствора бромфенолового синего, по каплям -- разведенную уксусную кислоту  до появления зеленовато-желтого  окрашивания и титруют 0,1 моль/л  раствором серебра нитрата до фиолетового окрашивания.