Применение УФ–спектрофотометрии в фармацевтической практике

КУРСОВАЯ РАБОТА по фармацевтической химии на тему:

Применение УФ-спектрофотометрии в фармацевтической практике

1. Сферы использования метода УФ-спектрофотометрии

2. Описание метода

3. Методики определения различных веществ методом УФ-спектрофотометри

4. Виды УФ-спектрофотометров Заключение Литература

Целью данной курсовой работы является изучение применения метода УФ спектрофотометрии в фармацевтической практике Конкретные задачи курсовой работы:

· Провести литературный обзор по данной теме;

· Описать основные сферы использования данного метода в фармацевтической практике;

· Описать методики определения различных веществ методом УФ — спектрофотометрии;

· Описать конкретные вещества, которые можно определить методом УФ-спектрофотометрии;

· Описать методику работы на данном приборе;

· Перечислить и описать основные виды УФ-спектрофотометров;

Контроль качества лекарственного вещества включает три основных этапа: испытание на подлинность (идентификация), испытание на чистоту (определение примесей) и количественное определение фармакологически активного компонента. Фармацевтический анализ осуществляется на всех этапах разработки, в процессе производства, контроля качества конечного продукта и многочисленных лекарственных форм, представляющих собой смеси нескольких лекарственных и вспомогательных веществ. Из-за столь широкого многообразия объектов требования к чувствительности, правильности, воспроизводимости, продолжительности анализа могут быть различными. Вот почему в фармацевтическом анализе используют как химические, так и физико-химические методы, преимущества которых общеизвестны. Физико-химические методы все шире внедряются в фундаментальные фармацевтические исследования и в практику фармацевтического анализа. Они используются для идентификации и количественного определения различных групп лекарственных веществ [13], их стандартных образцов [1], а также таблеток, мазей, инъекционных растворов, капель и других многокомпонентных лекарственных смесей. Наиболее доступны для использования в фармацевтическом анализе фотометрические методы, в частности УФ — спектрофотометрия, которая изучает взаимодействие вещества с электромагнитным излучением в определенном интервале длин волн.

1. Сферы использования метода УФ-спектрофотометрии

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. 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 [11, 17,25]), определения производных салициловой кислоты [10], окситетрациклина гидрохлорида [16], антипирина, амидопирина, анальгина, бутадиона и др. [11, 21,4]. 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 [11], синтетических производных алкалоидов тропанового ряда (тропацин, тропафен, гоматропина гидробромид) и продуктов их гидролиза [20], производных индола (диазолин, димекарбин, индопан, мексамин, серотонина адипинат).

На основе УФ-спектрофотометрии разработана унифицированная методика анализа сульфаниламидных препаратов [21], усовершенствована методика стандартизации лекарственных веществ, являющихся производными барбитуровой кислоты [22], предложен способ идентификации производных 1,4-бензодиазепина путем компьютерного преобразования спектра в цифровую форму и сравнения со стандартом аналоговых спектральных кривых.

Метод УФ-спектрофотометрии перспективен для контроля качества лекарственных средств, полученных на основе носителей, содержащих магнетит и проявляющих магнитные свойства [23,24], бромсодержащего лекарственного вещества теброфена [25], оксазила [26], парацетамола [27], противоожогового препарата ксимедона. Мукополисахарид гепарин определяют в УФ-области при 257 нм. В фармацевтическом анализе спектрофотометрию в УФ — и видимой областях нередко сочетают с методами разделения (тонкослойная и другие виды хроматографии) [17,4]. Так же применяется для определения природных соединений в растительном и животном сырье. Разработаны методики определения флавоноидов, основанные на образовании окрашенного продукта с хлоридом алюминия в среде уксусной кислоты (406.410 нм), для стандартизации гомеопатических настоек, получаемых из туи [12,15] и чистотела [9,13]. На основе реакции с гидроксамовым реактивом разработан способ фотоколориметрического определения иридоидов (биологически активные вещества в растениях) в сырье и настойке пиона и в сырье пустырника [31]

Помимо этого есть данные о том, что УФ-спектрофотометрия применяется для определения концентрации РНК и ДНК. РНК и ДНК абсорбируют УФ свет и за счет этого есть возможность количественно определять концентрацию этих веществ. [28]

Для идентификации могут быть использованы атлас спектров лекарственных веществ, систематизирующие сведения о характере спектральных кривых и значения удельных показателей поглощения.

Рассмотрим спектр поглощения бензола в УФ-области, приведенный на рис 1. Он имеет три полосы. Самая длинноволновая (255 нм) имеет небольшую интенсивность (200л-моль^_1*см^-1), так как обусловлена запрещенным —> *-переходом. Этот переход становится возможным только в результате взаимодействия с колебательными уровнями энергии. Соответствующая полоса имеет хорошо выраженную колебательную структуру. В области около 200 нм наблюдается еще одна, более интенсивная (8000 л*моль^_1*см^-1) полоса. Третья, самая интенсивная полоса (10⁵ л*моль^_1*см^-1) отвечает разрешенному —> *-переходу.

180 200 220 240 260

Рис. 1. Спектр поглощения бензола в УФ-области.

Поглощение представлено по оси ординат в виде логарифма молярного коэффициента поглощения. [7]

2. Основная часть (описание метода)

УФ спектрофотометрия основывается на измерении количества поглощения веществом электромагнитного излучения в определенной узкой волновой области. Обычно для УФ — измерений используют приближенно монохроматическое излучение в области от 200 до 800 нм. [8]

В качестве источников излучения в УФ-области используют главным образом дейтериевые, а в видимой — вольфрамовые или (в последнее время все чаще) галогеновые лампы. [7]

Для монохроматизации света можно использовать самое простое устройство — светофильтр. [7]

Количественное определение. Спектрофотометрия в ультрафиолетовой области, как было упомянуто выше, широко используется для количественного определения лекарственных средств. Чувствительность метода определяется в основном способностью вещества к поглощению и выражается молярным коэффициентом поглощения. Предельные концентрации веществ, анализируемые при помощи спектрофотометрии, как правило, меньше, чем при обычных, применяемых в кислотно-основном титровании или при весовых измерениях. Это обстоятельство и объясняет тот факт, что спектрофотометрия используется при определении небольших количеств веществ, особенно в различных лекарственных формах.

Основным условием для количественного анализа является соблюдение закона Бугера-Ламберта-Бера Исследования Бугера (1698−1758) и Ламберта (1728−1777) показали, сто относительная оптическая плотность прямо пропорциональна толщине кюветы. Зависимость оптической плотности раствора поглощающего вещества от его молярной концентрации установил Бер (1825−1863). Закон объединяющий в себе все эти зависимости называется законом Ламберта-Бера или Бугера-Ламберта-Бера. Применительно к спектрофотометрии и УФ — видимой области его записывают следующим образом:

Где: — молярный коэффициент поглощения (л*моль*см) при длине волны ,

b — длина оптического пути (см),

с — концентрация поглощающих частиц (моль/л).

Для проверки соответствия закону строят график зависимости: поглощение — длина волны или рассчитывают фактор для каждого стандартного раствора и определяют область концентраций, в пределах которой величина А/с остается постоянной.

При помощи данного метода можно определить вещества в составе молекул присутствуют определенные группы — хромофоры, а так же в состав которых входят ароматические фрагменты, тройные или двойные связи, а так же следующие группы: азо -, нитро-, и др.

Существуют и применяются два принципиально различных способа спектрофотометрических количественных определений. (По ГФУ) По одному из них содержание вещества в процентах (х) рассчитывают на основании предварительно вычисленной величины поглощения, чаще по величине:

Где b — разведение;

a — навеска, г.

Примером такого определения является определение содержания кортизона ацетата в таблетках по ГФУ.

Основным недостатком этого метода является общеизвестный факт, что различные спектрофотометры (даже различные приборы одной и той же модели и одного производства) дают значительные отклонения по величине поглощения для одного и того же стандартного раствора.

Этим методом можно определить такие вещества как: меркаптопурин, папаверина гидрохлорид, дубильные вещества (танин), флавоноиды (рутин).

Более достоверные и воспроизводимые результаты обеспечивает сравнение поглощения испытуемого вещества с поглощением стандартного образца, определяемого в тех же условиях. При этом учитываются многочисленные факторы, влияющие на спектрофотометричесие измерения, например установка длинны волны, ширина щели. Поглощение кюветы поправки на поглощение растворителя и т. п.

Согласно ГФУ, спектрофотометрическое количественное определение содержания лекарственного вещества при анализе индивидуальных веществ должно быть связано с применением специального приготовленного стандартного образца этого вещества. Примерами являются стероидные вещества включенные в ГФУ. При количественном анализе лекарственных форм, если нет специальных указаний, допускают использовать в качестве стандартного образца вещество, отвечающее всем требования фармакопеи. При расчетах такой стандартный образец принимают за 100%, если нет других указаний. Помимо этого существует метод внешнего стандарта — это метод, в котором в качестве стандарта используют не то вещество, которое исследуют, а другое. Например, для анализа каротиноидов в качестве стандарта используют калия бихромат.

Расчет количественного содержания индивидуального вещества в процентах (х) при использовании стандартного образца проводится по формуле:

где — оптическая плотность исследуемого раствора;

— оптическая плотность раствора стандартного образца;

— концентрация раствора стандартного образца;

b — разведение;

а — навеска, г.

Содержание вещества в одной таблетке в граммах (х), считая на среднюю массу таблетки, рассчитывают по формулам:

где q — средняя масса таблетки, г.

Если количественные измерения выполняются достаточно часто. Можно вместо стандартного образца использовать подходящий калибровочный график, полученный для соответствующего стандартного образца. Таким графиком можно пользоваться, когда для испытуемого вещества поглощение пропорционально концентрации, используемой в количественном определении. Такие калибровочные графики не надо часто проверять и каждый раз готовить заново для нового прибора и новой серии реактивов.

Калибровочный график — это экспериментально определенная графическая зависимость оптической плотности от концентрации. Такой график используют в том случае если для испытуемого вещества поглощение пропорционально концентрации в пределах 75−125% от конечной концентрации которая применяется в количественном определении. [9]

Этим методом можно определить такие вещества как: кортизона ацетат, прегнин, проксикам.

Количественное определение кортизона ацетата в таблетках по 0,025

Около 0,1 г точная навеска порошка растертых таблеток помещают в мерную колбу на 100 мл с притертой пробкой добавляют 60−70 мл 95% спирта и слегка нагревают на водяной бане при перемешивании в течение 10 — 15 мин. После охлаждения доводят объем раствора 95% спиртом до метки, тщательно перемешивают и отстаивают в течение 1 часа. Не взбалтывая осадок, 5 мл раствора переносят в другую мерную колбу на 100 мл и доводят объем раствора тем же спиртом до метки. Измеряют оптическую плотность на спектрофотометре при длине волны 238нм в кювете толщиной шара 1 см.

Содержание кортизона ацетата в г, рассчитывают по формуле

Где:

A — оптическая плотность испытуемого раствора

mср — средняя маса таблетки

m — масса навески порошка растертых таблеток

390 — показатель преломления кортизона ацетата при длине волны 238 нм.

Содержание кортизона ацетата должно быть 0,022−0,028 г в перерасчете на среднюю массу одной таблетки.

Количественное определение прегнина

Определяют оптическую плотность 0,001% раствора субстанции в 95% спирте на спектрофотометре при длине волны 241нм в кювете толщин7ой шара 1 см. Повторяют такие же измерения для 0,001% раствора стандартного образца прегнина.

Содержание прегнина расчитывают по формуле:

Где:

— оптическая плотность исследуемого раствора;

— оптическая плотность раствора стандартного образца;

— концентрация раствора стандартного образца;

С — концентрация испытуемого раствора.

Содержание пригнина в субстанции должно быть не менее 97 и не более 103%.

Количественное определение пироксикама в таблетках по 0,01 г

УФ спектр поглошения пироксикама

При 334нм находится аналитическая линия поглощения, которая используется для количественного определения пироксикама.

Колбу на 100 мл, добавляют 10 мл теплого 95% спирта, встряхивают в течение 15 минут, охлаждают, доводят объем раствором соляной кислоты 0,1 моль/л до метки, перемешивают и фильтруют через бумажный фильтр марки «синяя лента» выбрасывая первые 10мл фильтрата; 3 мл фильтрата переносят в мерную колбу на 50 мл, доводят объем раствором соляной кислоты 0,1 моль/л до метки и перемешивают. Измеряют и оптическую плотность полученного раствора на спектрофотометре при длине волны 334нм в кювете толщиной шара 10 мм, в качестве раствора сравнения используем соляную кислоту 0,1 моль/л. Параллельно измеряют оптическую плотность раствора РСО пироксикама.

Содержание пироксикама в г, рассчитывают по формуле:

Где:

— оптическая плотность исследуемого раствора;

— оптическая плотность раствора стандартного образца пироксикама

mср — средняя маса таблетки гр.

m — масса навески порошка растертых таблеток

— масса навески РСО пироксикама в гр.

Содержание пироксикама должно біть 0,009 — 0,011 г в перерасчете на среднюю массу одной таблетки.

Идентификация тиамина гидробромида

Около 20 мг субстанции растворяют в 10 мл воды Р добавляют 1 мл кислоты уксусной Р и 1,6мл 1 М раствора натрия гидроксида, нагревают на водяной бане в течение 30 мин. затем охлаждают. К полученному раствору прибавляют 5 мл раствора натрия гидроксида разведенного Р 10 мл раствора калия ферецианида Р, 10 мл бутанола Р и интенсивно встряхивают в течение 2 мин. В верхнем спиртовом шаре наблюдается голубая флуоресценция особенно в УФ свете при длине волны 365нм (Метод показателя поглощения)

Идентификация Пиридоксина гидрохлорида

1,0мл раствора S доводят 0,1 М раствором кислоты хлористоводородной до объема 50,0мл (это раствор А). 1,0 мл раствора, А доводят 0,1 М раствором кислоты хлористоводородной до объема 100,0 мл. Ультрафиолетовый спектр поглощения полученного раствора в области 250 — 350 нм должен иметь максимум на длине волны от 288 до 296нм. Удельный показатель поглощения в максимуме должен быть от 425 до 445нм Где:

— это молярный показатель поглощения

b — длина оптического пути, см с — концентрация веществ в растворе в молях на л Величина представляет собой удельный показатель поглощения

Определение примесей апоатропина в атропина сульфате

Допустимое количество примесей не более 0,5%.

0,10 г субстанции растворяют в 0,01 М растворе кислоты хлористоводородной и доводят объем раствора тем же растворителем до 100,00мл. Измеряют оптическую плотность полученного раствора при длине волны 245нм. Удельный показатель преломления должен быть не более 4,0 в пересчете на безводное вещество. [3,9]

Где:

— это молярный показатель поглощения

b — длина оптического пути, см с — концентрация веществ в растворе в молях на л Величина представляет собой удельный показатель поглощения Современные физико-химические методы позволили в ряде случаев заменить сложные, дорогостоящие, требующие наличия подопытных животных методики биологической оценки качества лекарственных веществ. В частности, сопоставимые результаты были достигнуты при анализе антибиотиков тетрациклинового ряда методом прямой и дифференциальной спектрофотометрии [2,26] и аминогликозидных антибиотиков экстракционно-фотометрическим методом с использованием в качестве реактива Калькона (кислотный краситель) в присутствии других антибиотиков в биологических жидкостях [15,18].

В последние годы опубликовано несколько обзоров по использованию различных фотометрических методов для контроля качества и стандартизации лекарственных веществ [14.17]. Наряду с другими физико-химическими методами для анализа водорастворимых витаминов группы В рекомендованы методы прямой и дифференциальной спектрофотометрии [5], для анализа жирорастворимых витаминов А, Е, Д и производных барбитуровой кислоты методы спектрофотометрии в УФ и видимой областях, а также производная спектрофотометрия. Лекарственные препараты, содержащие гестагенные гормоны, определяют методом спектрофотометрии в УФ и видимой областях.

3. Виды УФ-спектрофотометров

УФ-спектрофотометры применяемые в различных областях (пример нефтехимия)

ASTM D 2269 — Исследование светлых минеральных масел

ASTM D1840 — Нафталины в авиационном турбинном топливе

ASTM D 4642 — Платина в катализаторах методом «мокрой химии»

ASTM D 4046 — Определение алкил-нитратов в дизельном топливе

ASTM D 2008 — Поглощение УФ-излучения нефтепродуктами. [32]

спектрофотометрия фармацевтический лекарственный качество

Заключение

:

В процессе достижения цели курсовой работы и решения поставленных задач были получены следующие результаты: было дано краткое описание метода, обозначены сферы использования данного метода, а так же описаны виды современных УФ-спектрофотометров. В результате изучения литературных источников по данной теме можно утверждать, что спектрофотометрия является перспективным методом анализа.

Литература

1. Арзамасцев А. П., Лутцева Т. Ю., Садчикова Н. П. Хим.- фармац. ж. 2001, т. 35, № 8, с. 47.51.

2. Арзамасцев А. П., Печенников В. М., Родионова Г. М. и др. Анализ лекарственных смесей. М.: Компания Спутник, 2000, 275 с.

3. Безуглий П. О., Грудько В. О., Таран С. Г. и др. Фармацевтичний аналіз. Х.:Золоті сторінки, 2001, 238с.

4. Беликов В. Г. Фармация, 2000, т. 49, № 1, с. 23.25.

5. Беликов В. Г., Курегян А. Г. Тез. докл. междунар. конф. «Фармация в XXI веке: инновации и традиции». СПб, 1999, с. 228.

6. Беликов В. Г., Сами А. А., Соловей Н. В. Фармация, 1995, т. 44, № 3, с. 41.42

7. Беликов В. Г. Фармация, 1979, т. 28, № 5, с. 52.63.

8. Гармаш А. В. Современные методы аналитической химии.М.: Техносфера, 2003, 412 с.

9. Государственная Фармакопея Украины. Х. 2001,531 с.

10. Денисова М. Н., Черкасова О. Г., Харитонов Ю. Я. Фармация, 1996, т. 45, № 3, с. 22−28.

11. Карпенко В. А., Степанюк С. Н. Фармация, 1984, т. 33, № 5, с. 50−52.

12. Колпакова М. В., Попов Д. М. Хим.-фармац. ж., 1994, т. 28, № 7, с. 24−26.

13. Ларина М. Л. Абдулина С.Г., Сидуллина С. А. Фармация, 1999, т. 48, № 1, с. 25.

14. Лутцева А. И., Маслов Л. Г., Середенко В. И. Хим.-фармац. ж., 2001, т. 35, № 10, с. 41.46.

15. Методы анализа лекарств. Н. П. Максютина, Ф. Е. Каган, Л. А. Кориченко и др. Киев: Здоровье, 1984, 222 с.

16. Маслов Л. Г., Евтушенко И. С, Лутцева А. И. Хим.-фармац. ж., 1998, т. 32, № 4, с. 45.52.

17. Селиванчикова И. Б., Лякина М. Н., Костенникова З. П. Фармация, 2001, т. 50, № 6, с. 14.16.

18. Сааведра Ф. Э., Беликов В. Г., Соловей Н. В. Фармация, 1976, т. 25, № 1, с. 78.79.

19. Тираспольская С. Г., Беликов В. Г. Фармация, 1975, т. 24, № 1, с. 50.52.

20. Тенцова А. И., Сенов П. Л., Беликов В. Г. Фармация, 1978, т. 27, № 1, с. 7.12.

21. Чирков С. В., Чекрышкина Л. А. Фармация, 2001, т. 50, № 6, с. 27.28.

22. Хохлов В. Ю., Селеменев В. Ф., Хохлова О. Н. и др. Хим.-фармац. ж., 1999, т. 33, № 8. с. 47.48.

23. Фомичева Е. А., Лякина М. Н., Костенникова З. П. Фармация, 2001, т. 50, № 5, с. 13.15.

24. Федосеева Л. В., Попов Д. М. Фармация, 1997, т. 46, № 4, с. 18.20.

25. http://analusis.edpsciences.org

26. http://www.beckmancoulter.com

27. http://www.chemnet.ru

28. http://www.chemport.ru

29. http://www.eurasianjournals.org/

30. http://www.powerhousemuseum.com

31. http://www.powerhousemuseum.com

32. http://www.vestnik.vsu.ru

33. http://en.wikipedia.org

34. http://www.xumuk.ru/