Общие методы анализа (стр. 8 )

Приказом Минздрава России от 01.01.2001 N 771 взамен настоящей фармакопейной статьи введена в действие с 1 января 2016 года ОФС.1.2.1.1.0002.15.

СПЕКТРОФОТОМЕТРИЯ В ИНФРАКРАСНОЙ ОБЛАСТИ

Поглощением в инфракрасной области обладают молекулы, дипольные моменты которых изменяются при возбуждении колебательных движений ядер. Инфракрасные спектры могут быть получены в различных агрегатных состояниях веществ и используются для идентификации, количественного анализа, а также для исследования строения молекул.

Измерения проводят на однолучевых и двухлучевых инфракрасных спектрофотометрах, снабженных диспергирующими системами в виде призм и диффракционных решеток.

  Наиболее часто  используется спектральная область от 2,5 до 20

  -1

мкм (4000 - 500 см  ).

Каждый инфракрасный спектр характеризуется серией полос поглощения, максимумы которых определяются волновым числом "эпсилон" или длиной волны "лямбда" и интенсивностью максимумов поглощения.

  -1

  Волновое число "ни", измеряемое в обратных сантиметрах (см  ),

  4

  10

определяется из соотношения "ни" = --------, где "лямбда" - длина

  "лямбда"

волны в микрометрах (мкм).

  Обычно при записи  спектра  на  оси  абсцисс  откладывается  в

  -1

линейной  шкале  значение  волнового числа "ни" (в см  ),  на оси

ординат - величина пропускания Т (в %).

Подготовку образцов к снятию инфракрасных спектров проводят по следующим методикам.

1. Для твердых веществ. а) Пасты: тщательно смешивают 10-20 мг твердого вещества с 1-2 каплями иммерсионной жидкости (вазелиновое масло, полифторуглеводород, гексахлорбутадиен и др.), приготовленную пасту сдавливают между двумя пластинками из NaCl (или KBr) и помещают в спектрофотометр для измерения. Во второй канал прибора помещают слой иммерсионной жидкости между пластинками NaCl (или КВr).

б) Диски с KBr: навеску твердого вещества (1-3 мг) тщательно смешивают в вибромельнице или в ступке со спектроскопически чистым бромидом калия (150-200 мг) и смесь прессуют при давлении 7,5-10 т/кв. см в течение 2-5 мин. под вакуумом 2-3 мм рт. ст.

Спектр полученного образца снимают относительно воздуха или относительно диска, приготовленного из чистого КВr, помещенного во второй канал прибора.

2. Для жидких веществ. Тонкую пленку жидкости зажимают между пластинками из NaCl (или КВr) или используют кюветы с малой толщиной слоя (0,01-0,05 мм). Во второй канал прибора помещают чистую пластинку NaCl (или КВr) удвоенной толщины или соответствующие пустые кюветы.

3. Растворы. Раствор исследуемого образца (жидкого или твердого) в подходящем органическом растворителе (обычно используемые концентрации приблизительно 0,5-1,5%) вводят в кювету с толщиной слоя 0,1-1 мм. Спектр раствора снимают относительно чистого растворителя.

В качестве растворителей наиболее часто применяют четыреххлористый углерод и хлороформ.

Применение инфракрасных спектров для исследования строения веществ основано главным образом на использовании характеристических полос поглощения (полосы, связанные с колебаниями функциональных групп или связей в молекулах). Такими характеристическими полосами поглощения обладают группы - ОН, - NH2,

  _

-NO2, =C=O, - C=N и др.

Идентификация лекарственного вещества может быть проведена путем сопоставления ИК-спектра исследуемого вещества с аналогичным спектром его стандартного образца или с его стандартным спектром. В первом случае ИК-спектры снимают последовательно на одном и том же приборе в одинаковых условиях (агрегатное состояние образца, концентрация вещества, скорость регистрации и т. п.).

Во втором случае следует строго руководствоваться условиями, приведенными для стандартного спектра (концентрация вещества, степень пропускания для основных полос и т. п.).

Обычно используют ИК-спектры, снятые с таблетками бромида калия или с пастами (суспензиями) в вазелиновом масле.

Сопоставление ИК-спектров рекомендуется начинать с анализа характеристических полос, которые обычно хорошо проявляются на спектрах, и лишь при их совпадении сопоставляют низкочастотную область.

  -1

  Для низкочастотного  интервала  1350-400  см  характерен

специфический набор  полос,  который называют областью "отпечатков

пальцев".

Полное совпадение полос поглощения в ИК-спектрах свидетельствует об идентичности вещества. Полиморфные модификации одного и того же вещества могут давать различные спектры. В этом случае для проверки идентичности сопоставляют спектры их растворов или, растворив каждое вещество в одном и том же растворителе, упаривают растворитель досуха и сравнивают спектры твердых остатков.

Наряду с положением полос поглощения существенной характеристикой веществ является интенсивность полос поглощения, которая может быть охарактеризована в спектрах величиной показателя поглощения ("каппа") или величиной интегральной интенсивности поглощения (А), равной площади огибаемой кривой поглощения.

Интенсивности поглощения могут быть использованы для установления строения вещества и для количественного анализа.

Колориметрия

Колориметрический метод основан на визуальном сравнении интенсивностей окрасок растворов разных концентраций при помощи несложных приборов: колориметрических пробирок, цилиндров с кранами, колориметров и фотометров. В колориметрии не требуется соблюдение закона Бера. Измерения проводят посредством следующих операций:

а) окрашенную пробу и стандарт разбавляют в сосудах одинакового диаметра до совпадения окрасок (метод уравнивания);

б) уравнивают окраски исследуемого окрашенного раствора с раствором, содержащим все вещества, за исключением анализируемого, добавляя к нему раствор этого вещества в известной концентрации (колориметрическое титрование);

в) готовят набор стандартов с различной концентрацией вещества и подбирают совпадение окрасок пробы и одного из стандартов (метод стандартных серий).

Фотоколориметрия

Фотоколориметрический метод основан на измерении степени поглощения немонохроматического света испытуемым веществом с помощью фотоэлектроколориметров. Для определения концентраций растворов фотоколориметрическим методом пользуются формулой (5).

Величину "каппа" и "каппа"b определяют путем проведения серии предварительных измерений для растворов с известной концентрацией исследуемого вещества.

  _

  При отсутствии  линейной  зависимости  между  "с" и  D  для

определения "с" следует  пользоваться  калибровочными  графиками,

построенными для каждого определяемого вещества.

Наиболее распространенными являются две принципиальные схемы фотоэлектроколориметров:

1) схема прямого действия с одним фотоэлементом, предусматривающая измерение оптической плотности по силе фототока, регистрируемой гальванометром;

2) дифференциальная схема с двумя фотоэлементами, рассчитанная на попадание пучков света, проходящих соответственно через испытуемый и нулевой растворы, на два разных фотоэлемента. Фототоки уравнивают с помощью потенциометра (электрическая компенсация) или диафрагмы, уменьшающей интенсивность одного из световых пучков (оптическая компенсация).

По шкале потенциометра или диафрагмы отсчитывают оптическую плотность в момент равенства фототоков, когда стрелка регистрирующего гальванометра находится на нуле.

Относительная ошибка фотоколориметрических методов обычно не превышает 3%, колориметрических - 5%.

Дифференциальная спектрофотометрия

и фотоколориметрия

Дифференциальный метод анализа используют для повышения точности спектрофотометрических и фотоколориметрических измерений при определении высоких концентраций веществ (от 10 до 100%). Сущность метода заключается в измерении светопоглощения анализируемого раствора относительно раствора сравнения, содержащего определенное количество испытуемого вещества; это приводит к изменению рабочей области шкалы прибора и снижению относительной ошибки анализа до 0,5-1%.

Если рассматривать прохождение лучей света одинаковой интенсивности через три кюветы, которые содержат растворитель с0 и растворы с различной концентрацией испытуемого вещества c1 и с2, причем с1 < с2, то интенсивность излучения прошедшего через раствор поглощающего вещества с концентрацией с1, относительно раствора сравнения может быть записана выражением

  - kbc1

  J1 = J0 x 10  ,  (9)

а для раствора с концентрацией с2:

  - kbc2

  J2 = J0 x 10  .  (10)

Отношение интенсивности света, прошедшего через растворы концентрации с2 и с1, именуемое "относительной пропускаемостью", будет равно:

  - kbc2

  J2  J0 x 10  - kb(с2 - с1)  - kb"ДЕЛЬТА"с

  --  = ------------- = 10  = 10  ;  (11)

  - kbc1

  J1  J0 x 10

  J1

  lg ---- = D = kb"ДЕЛЬТА"с.  (12)

  J2

Относительная пропускаемость определяется разницей в концентрациях вещества в анализируемых растворах ("ДЕЛЬТА"с).

Выбор оптимальных условий анализа проводится различными способами: наиболее простой из них - предварительное построение серии калибровочных графиков. Концентрации препаратов в растворах сравнения подбирают таким образом, чтобы оптическая плотность отличалась на 0,2 - 0,4. На каждом из построенных графиков устанавливают величину относительной погрешности, используя анализируемые растворы с относительной оптической плотностью 0,4 - 0,5. Оптимальными считают те концентрации раствора сравнения и анализируемого раствора, с помощью которых достигнута наименьшая относительная ошибка определений.

Для анализа готовят раствор сравнения с известным количеством испытуемого вещества и при помощи двух кювет, заполненных раствором сравнения, устанавливают на нуль шкалу оптической плотности прибора. Затем одну из кювет заполняют анализируемым раствором и измеряют оптическую плотность по отношению к раствору сравнения.

Интенсивность светового потока на спектрофотометре регулируют только шириной щели, а на фотоколориметре - световым клином.

Концентрацию анализируемого вещества находят либо по калибровочному графику, либо расчетным путем с помощью фактора пересчета F по формуле: