Занятие № 12. Фотометрические методы в анализе лекарственных средств

Оптическая спектроскопия основана на регистрации поглощения или излучения исследуемым образцом электромагнитных волн. В зависимости от используемого диапазона длин волн, спектральные методы делятся на спектрофотометрию в УФ-, видимой и ИК-области.

Механизм поглощения молекулами электромагнитного излучения с различной длиной волны различен. В УФ- и видимой областях спектральные характеристики веществ связаны с переходами валентных электронов с одного электронного уровня на другой; ИК-спектры связаны с колебательными и вращательными движениями молекул и отдельных атомов в молекулах.

При облучении исследуемого вещества электромагнитным излучением с постепенно меняющейся длиной волны можно проследить изменение интенсивности его поглощения. Графическое изображение этой зависимости называется электромагнитным спектром:

Область интенсивного поглощения в нем называется максимумом поглощения. Длина волны, при которой наблюдается максимум поглощения называется аналитической длиной волны и обозначается λ_max.

Интенсивность поглощения зависит от концентрации вещества. Математически эта зависимость выражается законом светопоглощения (закон Бугера-Ламберта-Бера):

, где

 – интенсивность падающего света

 – интенсивность прошедшего через раствор света

 – коэффициент светопоглощения

 – концентрация растворенного вещества

 – толщина поглощающего света

В логарифмической форме уравнение имеет вид:

Величину логарифма отношения интенсивности падающего света к интенсивности прошедшего через раствор света называют оптической плотностью и обозначают буквой D.

Величина коэффициента светопоглощения является физической константой, которая зависит от природы растворенного вещества, растворителя, температуры и длины волны света. В зависимости от способа выражения концентрации вещества, коэффициент называют удельным показателем поглощения или молярным показателем поглощения.

Удельный показатель поглощения – это оптическая плотность раствора с концентрацией 1% и толщиной поглощающего слоя 1 см (). Молярный показатель поглощения – это оптическая плотность раствора с концентрацией вещества 1 моль/л и толщиной поглощающего слоя 1 см (). Удельный и молярный показатели поглощения определяются для каждого вещества экспериментально и зависят от природы соединения.

Спектрофотометрия в УФ- и видимой областях – один из наиболее широко используемых физико-химических методов в фармацевтическом анализе.

Анализируемые лекарственные вещества должны иметь в структуре молекулы хромофорные группы (сопряженные связи, ароматическое ядро и др.), обуславливающие различные электронные переходы в молекулах и поглощение электромагнитного излучения.

Измерение спектров поглощения растворов анализируемых веществ в УФ (190 – 380 нм) и видимой (380 – 780 нм) областях производят с помощью спектрофотометров различных марок. В качестве растворителей используют свободные от примесей воду, растворы кислот и щелочей, этанол, хлороформ и другие органические растворители.

Идентификацию лекарственных веществ можно провести по удельному показателю поглощения, характеру спектральных кривых в различных растворителях, положению максимума и минимума светопоглощения или их отношению при различных длинах волн. Для количественного спектрофотометрического анализа важен выбор аналитической полосы поглощения. Последняя должна быть свободна от наложения полос поглощения других компонентов смеси и иметь достаточно высокий удельный показатель поглощения анализируемого вещества.

Фотоэлектроколориметрия (ФЭК)отличается от спектрофотометрического анализа тем, что анализируемое вещество с помощью какого-либо реагента переводят (количественно) в окрашенное соединение. Вначале получают окрашенные растворы, используя растворы стандартных образцов (ГСО или РСО). Измерение оптической плотности производят на фотоэлектроколориметрах. Затем строят калибровочный график зависимости интенсивности поглощения окрашенных растворов от концентрации, по которому рассчитывают содержание лекарственных веществ в испытуемых образцах лекарственных препаратов или лекарственных формах.

Метод дифференциальной спектрофотометрии и фотоэлектроколориметрии основан на измерении светопоглощения анализируемого раствора относительно раствора сравнения, содержащего определенное количество стандартного образца испытуемого вещества или его заменителя. Такой прием приводит к изменению рабочей области шкалы прибора и снижению относительной погрешности определения до ±0,5 – 1%, т.е. сопоставимой с титриметрическими методами.

Спектрофотометрия в ИК-области. Природа полос поглощения в ИК-области связана с колебательными переходами и изменением колебательных состояний ядер, входящих в молекулу поглощающего вещества Поэтому поглощением в ИК-области обладают молекулы, дипольные моменты которых изменяются при возбуждении колебательных движений ядер. Область применения ИК-спектроскопии аналогична, но более широка, чем у УФ-метода, ИК-спектр однозначно характеризует всю структуру молекулы, включая незначительные ее изменения. Важные преимущества ИК-спектроскопии – высокая специфичность, объективность полученных результатов, возможность анализа веществ в кристаллическом состоянии. Для измерения ИК-спектров на однолучевых или двулучевых ИК-спектрофотометрах используют взвеси веществ в вазелиновом масле или помещают анализируемое вещество между пластинами из бромида калия. Каждый ИК-спектр представляет собой серию полос поглощения, максимумы которых определяются волновым числом, измеряемым в см^-1, и определенной интенсивностью. Для анализа лекарственных веществ обычно используют спектральную область от 4000 до 400 см^-1.

ГФ рекомендует два способа установления подлинности по ИК-спектрам. Один из них основан на сравнении зарегистрированных в идентичных условиях ИК-спектров испытуемого лекарственного вещества и его стандартного образца. Второй способ заключается в сравнении ИК-спектра испытуемого лекарственного вещества с его стандартным спектром, прилагаемым к фармакопейной статье и зарегистрированным в соответствии с указанными в ней требованиями.