Введение
1 Теоретические основы поглощения света
1.1 Абсорбционный спектральный анализ
1.2 Величины, характеризующие прохождение излучения через вещество
1.3 Основной закон светопоглощения
1.4 Причины отклонения светопоглощения растворов от основного закона
1.5 Закон аддитивности оптической плотности
2 Практика молекулярно-абсорбционного анализа
2.1 Основные узлы абсорбционных приборов
2.2 Выбор длины волны для проведения молекулярно абсорбционного анализа
3 Применение УФ-спектрофотометрии в анализе лекарственных средств
3.1 Определение подлинности
3.2 Определение чистоты
3.3 Использование спектрофотометрии в количественном анализе лекарственных средств. Способы расчета концентрации
4 Сферы использования метода
Заключение
Список использованных источников
Введение
В современном мире идет тенденция к увеличению количества лекар-ственных средств. За последние пять лет это число увеличилось с 3,5 тысяч до 13,5 тысяч лекарственных средств, поступающих, как правило, от разных производителей. Кроме того, в медицинскую практику вошли высокоактивные вещества, принадлежащие к новым классам природных и синтетических соединений [1]. Вызывает большую озабоченность поступление на фармацевтический рынок фальсифицированных (контрафактных) лекарственных средств и лекарственных субстанций, качество которых не удовлетворяет действующим на территории нашего государства требованиям нормативной документации.
Лекарственные средства – это особый товар. Основное его отличие от любого другого товара состоит в том, что, как правило, потребитель самостоятельно не может определить его качество.
Фармацевтический анализ лекарственных средств осуществляется на всех этапах жизненного цикла: разработка, в процессе производства, контроля качества конечного продукта и многочисленных лекарственных форм, представляющих собой смеси нескольких лекарственных и вспомогательных веществ. Фармацевтический анализ имеет свои специфические особенности, отличающие его от других видов анализа. Эти особенности заключаются в том, что анализу подвергают вещества различной химической природы: неорганические, элементорганические, радиоактивные, органические соединения от простых алифатических до сложных природных биологически активных веществ. Чрезвычайно широк диапазон концентраций анализируемых веществ. Объектами фармацевтического анализа являются не только индивидуальные лекарственные вещества (субстанции), но и смеси, содержащие различное число компонентов.
Способы фармацевтического анализа нуждаются в систематическом совершенствовании в связи с созданием новых лекарственных средств и непрерывным повышением требований к их качеству. Причем растут
1 Теоретические основы поглощения света
1.1 Абсорбционный спектральный анализ
В основе любого метода анализа лежит изучение «отклика» вещества на внешнее воздействие, которое может быть осуществлено в виде тепла, химической реакции, электричества, электромагнитного излучения, потока элементарных частиц и других видов воздействия. В группу наиболее распространенных методов анализа входят методы, основанные на исследовании взаимодействия вещества с электромагнитным излучением от радиоволнового до γ-диапазонов. Если вещество поглощает электромагнитное излучение, метод относят к абсорбционной спектроскопии; если в определенных условиях анализируемое вещество само становится источником излучения – к эмиссионной спектроскопии.
При воздействии на вещество электромагнитное излучение может проходить через него, рассеиваться или поглощаться. Для целей анализа представляет интерес поглощение веществом излучения ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областей спектра. Использование этих диапазонов длин волн определяется характером таких процессов, которые происходят в веществе при взаимодействии с излучение. В фармацевтическом анализе чаще используется спектроскопия в УФ- и видимой области спектра. Метод УФ-спектроскопии включен в последние издания фармакопеи почти всех стран для определения подлинности, чистоты и количественного определения вещества в препаратах [6].
Параметрами электромагнитного излучения являются длина волны (λ), частота (ν) и соответствующая им энергия (E), которая связана с частотой и длиной волны соотношением, h – постоянная Планка
Все существующие виды излучения отличаются интенсивностью и дли-ной волны λ и образуют полную шкалу электромагнитных колебаний (рис. 1).
2 Практика молекулярно-абсорбционного анализа
Особенностью МАА как метода аналитического контроля является перевод проб анализируемого вещества в раствор в форме светопоглощающего соединения. Для этой цели используют различные типы химических реакций – реакции комплексообразования, реакции образования ионных ассоциатов и другие.
При выборе растворителя необходимо принимать во внимание границу его прозрачности, то есть ту величину длины волны, ниже которой применение растворителя невозможно из-за его собственного поглощения (табл. 2) [11].
Часто приходится устранять помехи со стороны некоторых ионов, при-сутствующих в растворе (мешающие ионы). Используя различные технические приемы, можно определить концентрации веществ до 10–6 %.
2.1 Основные узлы абсорбционных приборов
Независимо от используемой спектральной области приборы для измерения пропускания или поглощения растворов веществ состоят из пяти основных узлов (рис. 10) [15]:
1 Стабилизированный источник излучения энергии (света), в интересующем диапазоне длин волн (в видимой области используют лампу накаливания с вольфрамовой нитью; для УФ-области используют водородные или дейтериевые газоразрядные лампы).
3 Применение УФ-спектрофотометрии в анализе лекарственных средств
Спектроскопия в УФ- и видимой области в фармацевтическом анализе применяется с различными целями.
3.1 Определение подлинности
Поскольку характер поглощения вещества обусловлен его структурой, целесообразно применение спектрофотометрии в целях определения подлинности. При этом в качестве аналитических используются такие спектральные характеристики, как положение и интенсивность полос поглощения.
Определение подлинности спектрофотометрическим методом может осуществляться различными способами.
Первый способ основан на построении спектральной кривой и определении на ней характерных, так называемых аналитических длин волн, при которых наблюдается максимальное (λмах), минимальное (λmin) поглощение и плечи. В фармакопейной статье, как правило, регламентируются не строго определенные значения λмах и λmin, а их допустимые интервалы. Это обстоятельство объясняется допустимой ошибкой калибровки шкалы длин волн на различных приборах.
Поскольку такой спектр имеет одну, две, реже три широкие полосы по-глощения, сравнение со стандартными образцами можно не использовать.
Однако в ФС строго регламентируются условия определения (растворитель, концентрация рабочего раствора), а спектральная кривая должна строиться в координатах λ (ε) или λ(A), регламентированных в ФС (таблицы 3-7).
Второй способ заключается в сравнении спектров поглощения растворов испытуемого раствора и раствора стандартного образца. В указанной области
4 Сферы использования метода
В последние годы в связи с созданием записывающих приборов особенно расширилось применение спектрофотометрии для количественного и качественного анализа и в химической кинетике. При исследовании кинетики химических реакций обычно используется тот факт, что исходные вещества и продукты реакции имеют разное поглощение. Это позволяет следить за изменением их концентраций во времени. В настоящее время развит ряд специальных приемов для изучения кинетики быстрых реакций. Созданы спектрофотометры, скомбинированные с установкой остановленной струи и позволяющие изучать реакции с периодом полупревращения от 1 до 10~3 сек. [21]. УФ спектрофотометрия нашла широкое применение в фармации, т.к. это наиболее простой и эффективный метод анализа лекарственных средств. Его используют на всех этапах фармацевтического анализа лекарственных препаратов (испытание подлинности, доброкачественности, количественное определение). Разработано большое число способов качественного и количественного анализа различных лекарственных форм при помощи этого метода в том числе: лекарственных веществ гетероциклического ряда: (производных пиразола, имидазола, индола, пиридина, пиримидина, пиперазина, акридина, фенотиазина, а также алкалоидов, стероидных соединений, антибиотиков, витаминов [22, 23, 24]), определения производных салициловой кислоты [25], окситетрациклина гидрохлорида [26], антипирина, амидопирина, анальгина, бутадиона и др. [22, 27, 28]. Положительные результаты достигнуты при количественном определении лекарственных веществ, являющихся производными сложных эфиров арилалифатических и ароматических кислот, кроме того УФ-спектрофотометрия используется для идентификации антибиотика тетрациклина и его производных [22], синтетических производных алкалоидов тропанового ряда (тропацин, тропафен, гоматропина гидробромид) и продуктов их гидролиза [29], производных индола (диазолин, димекарбин, индопан, мексамин, серотонина адипинат) [23].
Заключение
Абсорбционная спектрофотометрия – оптический метод исследования газообразных, жидких и твердых веществ, основанный на определении интенсивности поглощения света веществом в зависимости от длины волны.
Получаемые при этом (при помощи специальных приборов – спектрофотометров) спектры являются характерными для каждого данного вещества.
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.
Спектрофотометрический метод широко используется как для идентификации и количественного определения, так и в испытаниях на чистоту и проверки доброкачественности фармакопейных препаратов, которая является наиболее ценной в случаях, когда примеси или продукты разложения поглощают в области, отличной от исследуемого вещества. Данный метод с успехом применяется также для количественного анализа многокомпонентных смесей. Приборы спектрофотометры доступны и простоты в работе.
В ряде случаев для фотометрического определения лекарственных средств используют видимую область спектра. Анализ основан на проведении цветных реакций с последующим измерением оптической плотности на спектрофотометрах и фотоколориметрах.
Спектрофотометрия в ультрафиолетовой области является одним из ос-новных общих методов анализа лекарственных веществ и их препаратов, включенных в любую современную фармакопею. Установление подлинности вещества по ультрафиолетовому спектру является ценным дополнением к химическим и физико-химическим методам фармакопейного анализа. Изучение ультрафиолетовых
1 Фармацевтическое обозрение, Московская медицинская академия им. И.М. Сеченова В.Л. Дорофеев сентябрь, 2002.
2 Дж. Бранд, Г. Эглинтон Применение спектроскопии в органической химии, Москва «Мир», 1967.
3 Гюнтер Х.Введение в курс спектроскопии ЯМР, Москва "Мир", 1984.
4 Дегтерев Е.В. Анализ лекарственных средств в исследованиях, произ-водстве и контроле качества, Москва. – 2002
5 Молекулярно-абсорбционный метод анализа органических веществ : [учеб.-метод. пособие] / Е. В . Черданцева, И. В . Гейде, В. Г . Китаева, В. М. Зыскин, Н. В. Марина, А. И .Матерн ; под общ. ред. И. В . Гейде ; М-во образования и науки Рос. Федерации, Урал. федер. ун-т. – Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2015. – 96 с.
7 Грибов Л. А., Муштахова С. П. Квантовая химия : учебник. М. : Гардарики, 1999. – 392 с.
8 Цирельсон В. Г. Квантовая химия. Молекулы, молекулярные системы и твердые тела : учеб. пособие. М. : Бином. Лаборатория знаний, 2014. – 520 с.
9 Смагунова А. Н., Карпукова О. М. Методы математической статистики в аналитической химии. Ростовн/Д : Феникс, 2012. – 352 с.
10 Саввин С. Б., Кузин Э. М. Электронные спектры и структура органических реагентов. М. : Наука, 1974. – 280 с.
11 Молекулярно-абсорбционный метод анализа органических веществ : [учеб.-метод. пособие] / Е. В. Черданцева, И. В. Гейде, В. Г. Китаева, В. М. Зыскин, Н. В. Марина, А. И. Матерн ; под общ. ред. И. В. Гейде ; М-во образования и науки Рос. Федерации, Урал. федер. ун-т. – Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2015. – 96 с.
12 Кристиан Г. Аналитическая химия : в 2 т. М. : Бином. Лаборатория знаний, 2012.
13 Аналитическая химия и физико-химические методы анализа : в 2 т. / под ред. А. А. Ищенко. М. : Академия, 2012.
14 Беликов В.Г. Фармацевтическая химия. В 2-х ч. / В. Г. Беликов. – Пятигорск, 2003. – 720 с
15 Бабко А. К, Пилипенко А. Т. Фотометрический анализ. Общие сведения и аппаратура. М. : Химия, 1968. – 388 с.
16 Учебно-методическое пособие по освоению дисциплины «Спектрофотометрические методы в анализе биологически активных веществ растительного и синтетического происхождения». Образовательная программа «Фармацевтическая химия, фармакогнозия». Направление подготовки 33.06.01 Фармация. Для аспирантов / Д.С. Лазарян, А.Ю. Айрапетова, Л.Б. Губанова, Х.Н. Гюльбякова. – Пятигорск: ПМФИ - филиал ГБОУ ВПО ВолгГМУ, 2015. – 132 с.
17 Методы анализа лекарств / Н.П. Максютина и др. – Киев: Здоровья, 1984. – 224 с.
18 Основы аналитической химии. В 2 кн. Кн. 2. Методы химического анализа: Учеб. для вузов / Под ред. Ю.А.Золотова. – 2-е изд. – М.: Высш. шк.; 2002. – 494 с.
19 Отто М. Современные методы аналитической химии. / М. Отто. – М.: Техносфера, 2006. – 416 с.
20 Тыжигирова В.В., Филиппова С.Ю. Применение ИК- и УФ-спектроскопических методов в фармацевтическом анализе: Учебное пособие / Под ред. А.П. Арзамасцева. – М.: ГЭОТАР – МЕД, 2004. – 640 с.
21 Федосеева Л.В., Попов Д.М. – Фармация, 1997, т. 46, № 4, с. 18–20.
22 Карпенко В.А., Степанюк С.Н. – Фармация, 1984, т. 33, № 5, с. 50-52.
23 Селиванчикова И.Б., Лякина М.Н., Костенникова З. П. – Фармация, 2001, т. 50, № 6, с. 14-16.
24 Арзамасцев А.П., Лутцева Т.Ю., Садчикова Н.П. Хим.- фармац. ж. 2001, т. 35, № 8, с. 47-51.
25 Денисова М.Н., Черкасова О.Г., Харитонов Ю.Я. – Фармация, 1996, т. 45, № 3, с. 22-28.
26 Маслов Л.Г., Евтушенко И.С, Лутцева А.И. Хим.-фармац. ж., 1998, т. 32, № 4, с. 45-52.
27 Хохлов В.Ю., Селеменев В.Ф., Хохлова О.Н. и др. Хим.-фармац. ж., 1999, т. 33, № 8. с. 47-48.
28 Беликов В.Г. – Фармация, 2000, т. 49, № 1, с. 23-25.
29 Чирков С.В., Чекрышкина Л.А. – Фармация, 2001, т. 50, № 6, с. 27-28.
30 Фомичева Е.А., Лякина М.Н., Костенникова З.П. – Фармация, 2001, т. 50, № 5, – с. 13-15.
31 Беликов В.Г. – Фармация, 1979, т. 28, № 5, с. 52-63.
32. Беликов В.Г. – Фармация, 2000, т. 49, № 1, с. 23-25.
33 Колпакова М.В., Попов Д.М. Хим.-фармац. ж., 1994, т. 28, № 7, с. 24-26.
34 Методы анализа лекарств. Н.П. Максютина, Ф.Е. Каган, Л.А. Кориченко и др.Киев: Здоровье, 1984, – 222 с.
35 Государственная Фармакопея Украины. Х. 2001,531 с.
36 Ларина М.Л. Абдулина С.Г., Сидуллина С.А. – Фармация, 1999, т. 48, № 1, с. 25.
