Применение метода спектрофотометрии в видимой области в анализе лекарственных средств

     Так как невозможно получить постоянное количество энергии излучения из инфракрасного источника, две щели автоматически расширяются и сужаются для получения постоянного уровня энергии в нужной спектральной области н обеспечения чистоты спектрального излучения.

     Вращающееся призменное устройство синхронизировано с движением диаграммы, на которой регистрируется спектр.

     Интенсивность радиации, прошедшей через контрольную кювету, обычно выше, чем прошедшей через образец, так как последний поглощает часть энергии. Для компенсации энергии детектор связывают с оптическим клином, который механически входит в контрольный луч и снижает его интенсивность. Перо регистрирующего устройства связано с компенсатором и следует его движению, отмечая по оси ординат на бумаге проценты пропускаемости или поглощение при соответствующей длине волны или волновом числе, указываемых по оси абсцисс. В результате получают спектр вещества.

     В качестве детекторов применяют термопары, болометры, термисторы или пневматический детектор Голэя.

     Термопара, как известно, представляет собой два различных металла, соединенные по концам. Если одно соединение находится при температуре, отличной от другого соединения, то возникает разность напряжений и протекает слабый ток.

     Болометры и термисторы состоят из веществ, сопротивление которых или возрастает с увеличением температуры, или уменьшается.

     Пневматический детектор Голэя, который сейчас все чаще применяется для инфракрасных измерений, представляет собой камеру, содержащую газ низкой теплопроводности и закрытую с одной стороны окном из бромида калия, через которое излучение попадает на тонкую адсорбирующую пленку. Так как пленка имеет низкую теплоемкость, она реагирует на инфракрасную радиацию и нагревает газ, находящийся в камере. Увеличение температуры газа вызывает изменение давления в камере и изменение зеркальной мембраны, которая закрывает камеру с другой стороны. Эти изменения направляются через оптическую систему в фотоэлемент, где превращаются в соответствующее напряжение, которое подвергают дальнейшему усилению и измерению.

     Для калибрования приборов к ним обычно прилагаются стандартные пленки полистирена, по которым устанавливается воспроизводимость прибора по длине волны. Известны также таблицы волновых номеров, предложенные Международным союзом теоретической и прикладной химии.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.3 Методика измерений

     Подготовка образца для анализа является наиболее важным моментом при определениях в инфракрасной области спектра. Тот факт, что все растворители имеют характерное инфракрасное поглощение, несколько усложняет методику. Однако твердые вещества, которые вследствие рассеяния света непригодны для ультрафиолетовой и видимой области, широко применяются для инфракрасной спектрофотометрии.

     Энергия инфракрасных фотонов в отличие от ультрафиолетовой и видимой энергии незначительна и поэтому структурные изменения под их воздействием встречаются очень редко.

     Измерения поглощения в инфракрасной области обычно проводят с растворами, взвесями в парафиновом масле или с твердыми веществами в виде дисперсии со щелочными галоидами.

     Жидкости вносят в прибор в виде капиллярной пленки между двумя пластинками каменной соли или в чистом виде в кювете толщиной 1 мм или меньше.

     Твердые вещества и жидкости могут также измеряться в растворах. Сероуглерод и четыреххлористый углерод являются наиболее подходящими веществами. Эти растворители также имеют свои характерные полосы поглощения, однако, если комбинировать различные растворители, можно получить спектр вещества по всей его области. Из других растворителей могут быть рекомендованы хлороформ, тетрахлорэтилен, метиленхлорид.

     Для уменьшения поглощения растворителя предпочитают использовать концентрированные растворы и кюветы от 1 до 0,05 мм.

     Растворители, кроме хорошей пропускаемости, естественно, не должны взаимодействовать с растворенным веществом и с материалом, из которого сделана кювета.

     Если вещество имеет низкую температуру плавления, несколько кристаллов помещают на пластинку соли и нагревают в шкафу. Когда вещество расплавится, его накрывают второй пластинкой и, таким образом, получают тонкую пленку вещества. В зависимости от температуры, при которой поддерживается кюветное отделение прибора, можно получить спектр вещества в жидком или твердом состоянии.

     Иногда концентрированный раствор вещества в летучем растворителе, эфир, хлороформ, спирт и т. п. наносят по каплям на пластинку каменной соли. После испарения растворителя на пластинке остается пленка твердого вещества.

     Чаще всего готовят взвесь вещества в жидком парафине или дисперсию в виде дисков (таблеток) в щелочном галоиде.

     Твердые вещества растирают с небольшим количеством парафина (спектроскопического качества) до получения гомогенной смеси, которую затем помещают между пластинками хлорида натрия и производят измерение. Рассеивание света при этом зависит от размера частиц вещества и различия в коэффициенте преломления исследуемого вещества и парафинового масла. Повышение остроты и высоты полос поглощения возрастает с уменьшением размера частиц. В области выше 7 мкм для частиц размером 3 мкм влиянием этого фактора можно пренебречь. Наибольшему воздействию рассеивания света подвергаются сильно выраженные полосы поглощения.

     Составные компоненты взвеси должны иметь близкие изменения коэффициента преломления в инфракрасной области, иначе около полосы поглощения может возникнуть асимметрическая полоса поглощения со смещением.

     Недостатком измерений в жидком парафине является тот факт, что поглощение углеводородов маскирует полосы связей С-Н исследуемого вещества. Если необходимо изучать специфически эту область, рекомендуют использовать перфтор-керосин или гексахлорбутадиен. Кроме того, требуется определенный навык для получения взвесей с низкой степенью рассеивания и четкостью полос поглощения.

     Для получения дисперсии вещество растирают с сухим мелко измельченным бромидом калия или хлоридом калия (спектроскопического качества) в отношении к щелочному галоиду 1:200. Часть смеси переносят в специальную матрицу, подвергают воздействию вакуума (для удаления воздуха) и прессуют. Полученный прозрачный диск-таблетку помещают в специальный держатель и проводят измерение.

     Следует быть осторожным при оценке спектров твердых веществ, существующих в виде нескольких кристаллических модификаций, так как различные кристаллические формы имеют разные инфракрасные спектры. В некоторых случаях существует также возможность физических или химических изменений при растирании с парафиновым маслом или со щелочным галоидом.

     Трудности, связанные с полиморфизмом, могут быть преодолены приготовлением растворов стандарта и испытуемого вещества в подходящем растворителе. Затем растворитель удаляют выпариванием, готовят для каждого остатка новые диски, которые затем подвергают вторичному исследованию.

     Методика определений со взвесями или дисперсиями в щелочном галоиде чаще всего используется для текущего фармацевтического анализа.

     При изучении структур, однако, рекомендуют проводить измерения в растворах.

     Инфракрасные спектрофотометры регистрируют на бумаге процент пропускания или поглощение по отношению к волновому числу или длине волны. Техника измерений практически не отличается от подобной в ультрафиолетовой области.

     Двухлучевые приборы обеспечивают показания, свободные от влияния паров воды и поглощения углекислого газа, и дают возможность компенсации поглощения растворителя при работе с растворами.

     При дифференциальных измерениях можно получить спектр отдельных полос поглощения, менее заметных при обычных определениях. Для этого основной компонент по аналогии с измерениями в ультрафиолетовой области помещают в контрольную кювету и в результате компенсации основных показателей спектра получают спектр отдельных вторичных функциональных групп.

     Методика дифференциальных определений может быть применена для испытания на чистоту, так как при компенсации основных компонентов любая примесь при условии, что в контрольной кювете находится более очищенное вещество, будет заметна на спектре. Таким образом, можно обнаружить и количественно измерить до 0,05% примесей.

     Тот же способ можно применить для количественного определения лекарственных форм, из которых трудно извлечь действующее вещество. Например, при анализе масляных растворов, применяя в качестве контроля масло, можно получить и измерить полосу поглощения, характерную для исследуемого вещества. Однако этот метод имеет ограниченную ценность для фармакопейного анализа вследствие необходимости иметь вещество определенного качества для сравнения.

     Трудности, возникающие при дифференциальных измерениях, обусловлены тем, что при сильном поглощении в обоих лучах (изучение структурных особенностей) этот метод может быть исключительно полезным.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Глава 4. Применение спектрофотометрии в фармакопейном анализе

оптический анализ спектрофотометрия измерение

5.1 Испытание на подлинность органических лекарственных веществ спектометрией в ультрафиолетовом спектре

     Спектрофотометрия в ультрафиолетовой области является одним из основных общих методов анализа лекарственных веществ и их препаратов, включенных в любую современную фармакопею.

     Установление зависимости между строением веществ и их электронными спектрами является сложной проблемой, рассмотрение которой находится вне пределов данной работы. Следует, однако, остановиться на некоторых закономерностях, определяющих характер спектров.

     Поглощение в ультрафиолетовой и видимой частях спектра обычно связывают с наличием в молекуле вещества определенных групп - хромофоров. К ним относятся двойные и тройные углеродные связи, карбонильная, карбоксильная, азо-, нитро- и другие группы. Известно также, что некоторые группы, не являясь хромофорными, увеличивают интенсивность окраски вещества - такие группы называют ауксохромными, или ауксохромами. Типичными примерами ауксохромов могут быть гидроксильная и аминогруппы.

     Влияние различных заместителей на характер поглощения удобно наблюдать при рассмотрении спектров простых молекул. Интерпретация спектров органических веществ, имеющих сложное строение, затруднена ввиду присутствия в молекуле более чем одной хромофорной и ауксохромной группы. Часто определенные группы хромофоров проявляются спектрально как единый комплекс. Так, например, структура бензола имеет характерные полосы поглощения при 200 и при 255 нм.

     Если введение новой группы в молекулу вещества не затрагивает имеющиеся хромофорные структуры, то не произойдет какого-либо значительного изменения спектра. Поэтому ряд фармакопейных веществ (фенамин, эфедрин и лидол) имеют типичную полосу поглощения бензола при 257 нм.

     При введении в бензольное ядро фенольной группы полоса поглощения смещается к области 280 нм, где особенно возрастает влияние растворителя, так как имеется возможность образования ауксохрома в виде - ОН (кислая и нейтральная среда) или О- (щелочная среда). Типичными примерами одноатомных фенолов являются морфин и эстрадиол, и двухатомных фенолов - адреналин и изопреналин.

     Интенсивное поглощение многих кетостероидов полностью зависит от сопряженной системы колца А. Остальные группы в молекуле не оказывают влияния на характер спектра. Поэтому ряд стероидов (преднизон, преднизолон, прогестерон, дезоксикортикостерон, гидрокортизон, кортизон и метилтестостерон) имеет подобный спектр с максимумом около 240 им.

     Производные барбитуровой кислоты проявляют максимум при рН 7 вследствие возникновения хромофорной группы

     Для идентификации неизвестного вещества в органической аналитической химии спектр исследуемого вещества обычно сравнивают с полученным при тех же условиях спектром вещества, строение которого известно.

     Установление подлинности вещества по ультрафиолетовому спектру является ценным дополнением к химическим и физико-химическим методам фармакопейного анализа. Далее рассмотрим некоторые случаи поглощения в ультрафиолетовой области, используемые рядом фармакопей для определения подлинности органических лекарственных веществ.

     Указание длин волн при максимумах поглощения является лишь ориентировочной характеристикой, так как не дает возможности судить о виде спектра.

     002% раствор препарата в 0,01Н растворе соляной кислоты в области от 220 до 350 нм имеет максимум поглощения около 251 нм (Имизин, ГФХ).

     В данном случае, очевидно, следует или целиком промерить указанную область, что при отсутствии регистрирующего прибора требует значительного времени, или сделать ряд измерений в области, близкой к 251 нм, например ±10 нм, и установить максимум.

    Чаще приводят максимумы и минимумы при определенных длинах волн и соответствующие величины поглощения.

Ультрафиолетовый спектр раствора в 0,1Н соляной кислоте имеет два максимума - при 241 нм и при 291 нм, поглощение 0,001% раствора при толщине слоя 1 см при 241 нм, около 0,50 и при 291 нм, около 0,67. (Антазолина гидрохлорид, Международная фармакопея, Второе издание).