Электронная спектроскопия в фармацевтическом анализе (стр. 2 )

Наибольшей энергии требует σ – σ* переход, связанный с возбуждением электронов σ связи, соответствующий поглощению в определенной УФ-области. Такие переходы наблюдаются в насыщенных соединениях – алканах.

Переход π – σ* связан с меньшими затратами энергии, полосы поглощения располагаются в области 200-300 нм. Еще меньшая энергия требуется для перехода на разрыхляющую π* орбиталь; переходы π – σ* и π – π* встречаются в молекулах соединений с сопряженными связями, в том числе в молекулах ароматических соединений.

Следовательно, существенными элементами, обуславливающими наличие электронных спектров органических молекул, является кратная связь и неподеленная электронная пара. Их наличие, многочисленные сочетания в молекулах с разнообразными заместителями объясняет совокупность электронных спектров органических соединений. Группировки, содержащие в своем составе сопряженные двойные связи и неподеленные пары электронов, называются хромофорами.

Схема электронных переходов

Хромофор	Переход	λmax, нм
-С-С-	σ – σ*	135-150
-О-	n – σ*	180-185
-N<	n – σ*	190-200
-S-	n – σ*	210-215
>C=O	π – π* n – π*	190-200 290-300
>C=C<	π – π*	175-190

Электронные переходы, вызванные поглощением определенных квантов световой энергии, характеризуются наличием полос поглощения в характерной области электронных спектров атомов или молекул.

Природа полос поглощения в УФ и видимых областях спектра одинакова и связана главным образом с числом и расположением электронов в поглощающих молекулах и ионах.

Путем изучения модельных соединений были определены длины волн УФ - света, поглощаемые теми или иными хромофорами, например:

Карбоксил -COOH	195-210 нм	Диен -С=С - С=С	210-250 нм
Карбонил >C=O	290-300 нм	Полиены (ретинолы) [-С=С - С=С-]n	310-360 нм
Тиокарбонил >C=S	330 нм	Бензил	210 или 270 нм
Азогруппа -N=N-	350-370 нм	Нафтил	310 нм
Ароматическая нитрогруппа Ar-NO2	200-210, 270-280 нм

Определенные полосы поглощения в спектре могут указывать на наличие в структуре этого соединения тех или иных функциональных групп (хромофоров). Этим объясняется сходство спектров веществ, содержащих, например, фенильный радикал: эфедрин, димедрол, атропин, бензилпенициллин. Они имеют три максимума поглощения 251, 257, 263 нм. Лекарственные вещества, содержащие замещенный ароматический радикал (адреналин, морфин, эстрадиол, левомицетин и др.) имеют в спектре один максимум около 280 нм, сопряженную еноновую систему в лекарственных веществах из группы кортикостероидов – около 238 нм.

Однако однозначный вывод о структуре химического соединения сделать сложно, т. к. интерпретация спектра затруднена:

1.  Присутствием в молекуле более чем одного хромофора;

2.  Наличием в молекуле исследуемого вещества тех или иных заместителей;

3.  Влиянием растворителя;

4.  Поведением вещества в растворе (способностью образовывать внутри - и межмолекулярные водородные связи, наличием или отсутствием динамической изомерии и т. д.).

5.  Наличие геометрической изомерии.

Все эти факторы могут вызывать эффекты изменения интенсивности и положения максимума поглощения.

Если полоса поглощения смещается в сторону более длинных волн, говорят о батохромном смещении, в сторону более коротких волн – о гипохромном смещении.

Для характеристики изменения интенсивности поглощения применяют такие понятия как гиперхромный эффект (усиление интенсивности), гипсохромный эффект (ослабление интенсивности) (рис. 2).

D гиперхромный эффект

гипсохромный

гипохромное батохромное

смещение смещение

λ

Рис. 2.

Применение электронной спектроскопии

Электронная спектроскопия применяется для:

1.  установления подлинности и доброкачественности;

2.  количественного определения как индивидуальных веществ, так и компонентов сложных смесей,

3.  испытания по тестам «Растворение» и «Однородность дозирования» таблеток и капсул;

4.  изучения фармакокинетики, биодоступности лекарственных веществ, их стабильности и установления сроков годности.

Операции в УФ-спектроскопии

1.  Подготовка образца.

2.  Снятие спектра, определение λmax, λmin, вычисление или ε.

3.  Анализ и сравнение с данными НД.

4.  Подготовка раствора стандартного образца (РСО).

5.  Измерение А (D) РСО и испытуемого раствора.

6.  Проверка расчетов.

Удобным приемом при испытании на подлинность является определение отношения величин поглощения двух максимумов. Это уменьшает влияние переменных характеристик прибора на испытание и исключает необходимость использования стандартного образца.

Такой способ используют в случае анализа пара-аминосалицилата, дексаметазона, рибоксина, феноксиметилпенициллина, кислоты фолиевой.

При испытании на подлинность часто рекомендуют рассчитать в максимуме поглощения (например, для левомицетина, адреналина, прогестерона).

Количественное определение

Количественное определение лекарственных веществ осуществляется несколькими способами:

1.  С помощью калибровочного графика.

2.  Определением концентрации на основе сравнения поглощения раствора испытуемого вещества с поглощением раствора стандартного образца.

(10)

(11)

Расчет количественного содержания индивидуального вещества в %:

, (12)

где в - разведение, а – навеска вещества.

Расчет количественного содержания индивидуального вещества в таблетках производится по формуле:

, (13)

где Р - средняя масса таблетки.

3.  Определение концентрации (содержания) с использованием удельного или молярного коэффициентов поглощения.

(14)

(15)

(16)

при d=1 см (17)

Концентрация (%) индивидуального вещества находится по формуле:

(18)

в таблетках:

(19)

при d=1 см

(20)

Лекарственные вещества:

Рутин, феноксиметилпенициллин, ретинола ацетат, рибофлавин, таблетки преднизолона, кортизона ацетата.

Анализ смесей

Анализ смесей без разделения на компоненты возможен в том случае, если компоненты смеси имеют максимум поглощения при разных длинах волн.

Например, в таблетках состава: Никотиновая кислота – 22 мг

Дротаверина гидрохлорид – 78 мг

Используют раствор навески препарата в 0.1M HCl. Измеряют оптическую плотность раствора при λmax=353 нм и 260 нм. Содержание дротаверина гидрохлорида определяют по оптической плотности при 353 нм, а никотиновой кислоты по разности оптических плотностей при 360 и 353 нм.

Расчет содержания компонентов по

Спектр дротаверина гидрохлорида: определяют оптическую плотность А(D) при λmax =240 нм, 302 нм, 353 нм, λmin =261 нм, 322 нм. (предварительно необходимо сделать испытание на однородность дозирования, т. е. содержание вещества в каждой отдельной дозе.)

УФ-спектроскопия используется в тесте «Растворение» (ГФ XI, т.2, стр. 154).

Фотометрия в видимой области спектра

В видимой области (400—800 нм) электромагнитное излучение поглощают окрашенные вещества: либо за счет собственной окраски (КМnO4, рибофлавин), либо за счет образования окрашенных продуктов испытуемых веществ после реакции с цветореагентами.

В основе фотометрического метода в видимой области лежит объединенный закон светопоглощения Бугера–Ламберта–Бера

, (21)

где А (D) – оптическая плотность исследуемого раствора;

С – концентрация вещества в моль/л (г/100 мл);