Физични и физико-химични методи. Физико-химични методи за анализ на лекарствени продукти. Химични методи за анализ на лекарствени продукти

Както е известно, фармакопейният анализ има за цел да установи автентичността, да определи чистотата и да определи количествено активното вещество или съставките на сложна лекарствена форма. Въпреки факта, че всеки от тези етапи на фармакопейния анализ решава своята специфична задача, те не могат да се разглеждат изолирано. Така че изпълнението на реакцията за автентичност понякога дава отговор за наличието или отсъствието на конкретен примес. В препарата PAS-Na се извършва качествена реакция с разтвор на железен (III) хлорид (като производно на салицилова киселина, образува виолетово-червен цвят). Но появата на утайка в този разтвор след три часа показва наличието на примес от 5-аминосалицилова киселина, която е фармакологично неактивна. Такива примери обаче са доста редки.

Определянето на някои константи - точка на топене, плътност, специфична скорост на поглъщане, ни позволява едновременно да направим заключение за автентичността и чистотата на дадено вещество. Тъй като методите за определяне на определени константи за различни препарати са идентични, ние ги изучаваме в общите методи за анализ. Познаването на теоретичните основи и способността за извършване на дефиницията ще бъдат необходими при последващия анализ на различни групи лекарства.

Фармакопейният анализ е неразделна част от фармацевтичния анализ и представлява набор от методи за изследване на лекарства и лекарствени форми, посочени в Държавната фармакопея и други нормативни документи (FS, FSP, GOST) и използвани за определяне на автентичността, чистотата и количествения анализ.

При контрола на качеството на лекарствата се използват физични, физико-химични, химични и биологични методи за анализ. ND тестовете включват няколко основни етапа:

описание;

разтворимост;

автентичност;

физични константи (точка на топене, кипене или дестилация, индекс на пречупване, специфично въртене, плътност, спектрални характеристики);

прозрачност и цвят на разтворите;

киселинност или алкалност, pH на разтвора;

определяне на примеси;

загуба на тегло при сушене;

сулфатна пепел;

количествено определяне.

В зависимост от естеството на лекарствения продукт някои от тези тестове може да липсват или да са включени други, като киселинно число, йодно число, осапуняваща стойност и др.

Частна монография за всяко лекарство започва с раздел "Описание",което характеризира главно физичните свойства на материята:

агрегатно състояние (твърдо, течно, газообразно), ако е твърдо, тогава се определя степента на неговата дисперсия (финокристална, грубокристална), формата на кристалите (игловидна, цилиндрична)

цвят на веществото - важен показател за автентичност и чистота. Повечето лекарства са безцветни, тоест бели. Оцветяване визуално при определяне на агрегатното състояние. Малко количество от веществото се поставя в тънък слой върху петриево блюдо или часовниково стъкло и се гледа на бял фон. В SP X1 има статия "Определяне на степента на белота на прахообразни лекарства." Определянето се извършва по инструментален метод на специални фотометри "Specol-10". Базира се на спектралната характеристика на светлината, отразена от лекарствената проба. Така нареченият коефициент на отражение- отношението на стойността на отразения светлинен поток към стойността на инцидента. Измерените коефициенти на отражение позволяват да се определи наличието или отсъствието на цвят или сивкав оттенък във веществата чрез изчисляване на степента на белота (α) и степента на яркост (β). Тъй като появата на нюанси или промяната на цвета по правило е следствие от химични процеси - окисляване, редукция, тогава вече този начален етап от изследването на веществата ни позволява да правим изводи. Това методът е изключен от изданието SP X11.

Миризма определят рядко веднага след отваряне на опаковкатана разстояние 4-6 см. Без миризма след отваряне на опаковката веднага според метода: 1-2 g от веществото се разпределят равномерно върху часовниково стъкло с диаметър 6-8 cm и след 2 минути се определя миризмата на разстояние 4-6 cm.

В секцията Описание може да има инструкции относно възможността за промяна на веществата по време на съхранение. Например,при получаването на калциев хлорид се посочва, че е много хигроскопичен и се размива във въздуха, а натриев йодид - във въздуха става влажен и се разлага с отделяне на йод, кристални хидрати, в случай на атмосферни влияния или неспазване на условията на кристализация в производството, вече няма да имат желания вид или форма на кристалите, нито по цвят.

По този начин изследването на външния вид на дадено вещество е първата, но много важна стъпка в анализа на веществата и е необходимо да можем да свържем промените във външния вид с възможни химични промени и да направим правилното заключение.

Разтворимост(GF XI, брой 1, стр. 175, GF XII, брой 1, стр. 92)

Разтворимостта е важен показател за качеството на лекарственото вещество. По правило в ND е даден определен списък от разтворители, който най-пълно характеризира това физическо свойство, така че в бъдеще да може да се използва за оценка на качеството на един или друг етап от изследването на това лекарствено вещество. По този начин, разтворимостта в киселини и основи е характерна за амфотерни съединения (цинков оксид, сулфонамиди), органични киселини и основи (глутаминова киселина, ацетилсалицилова киселина, кодеин). Промяната в разтворимостта показва наличието или появата по време на съхранение на по-малко разтворими примеси, което характеризира промяната в неговото качество.

В SP XI разтворимост означава не е физическа константа, а свойство, изразено с приблизителни данни и служещо за приблизителна характеристика на препаратите.

Заедно с точката на топене, разтворимостта на веществото при постоянна температура и налягане е един от вариантите, според която автентичност и чистота (добро качество) на почти всички лекарства.

Препоръчва се използването на разтворители с различна полярност (обикновено три); не се препоръчва използването на нискокипящи и запалими (диетилов етер) или силно токсични (бензен, метиленхлорид) разтворители.

Фармакопея XI изд. приет два начина за изразяване на разтворимост :

В части (съотношение на веществото и разтворителя). Например за натриев хлорид съгласно ФС разтворимостта във вода се изразява в съотношение 1:3, което означава, че за разтваряне на 1 g лекарствено вещество са необходими не повече от 3 ml вода.

В конвенционални термини(GF XI, стр.176). Например, за натриев салицилат в PS, разтворимостта е дадена условно - „много лесно ще се разтворим във вода“. Това означава, че за разтваряне на 1 g вещество е необходим до 1 ml вода.

Фармакопея XII изд. само условно (по отношение на 1 g)

Условните термини и техните значения са дадени в табл. 1. (ГФ XI, бр. 1, стр. 176, ГФ XII, бр. 1, стр. 92).

Условни условия на разтворимост

Условни условия	Съкращения	Количество разтворител (ml), необходими за разтваряне на 1гр вещества
Много лесно разтворим
Лесно разтворим		Повече от 1 до 10
Разтворим
трудно разтворим
Слабо разтворим		» 100 до 1000
Много слабо разтворим		» 1000 до 10 000
Практически неразтворим

Условният термин съответства на определен интервал от обеми на разтворителя (ml), в рамките на който един грам от лекарственото вещество трябва да бъде напълно разтворен.

Процесът на разтваряне се извършва в разтворители при температура 20°С. За да се запази лекарственото вещество и разтворителя, масата на лекарството се претегля по такъв начин (с точност до 0,01 g), че не повече от 100 ml да се изразходват за установяване на разтворимостта на вода и не повече от 10 ml. -20 ml органични разтворители.

лекарствено вещество (субстанция) считан за разтворим , ако частици от дадено вещество не се откриват в разтвор, когато се наблюдават в пропускаща светлина.

Методика . (1 начин).Претеглената маса на лекарството, предварително смляна на фин прах, се добавя към измерения обем на разтворителя, съответстващ на неговия минимален обем, и се разклаща. Тогава, в съответствие с табл. 1, разтворителят се добавя постепенно до максималния му обем и непрекъснато се разклаща в продължение на 10 минути. След това време частици от веществото не трябва да се откриват в разтвора с просто око. Например, 1 g натриев бензоат се претегля, поставя се в епруветка с 1 ml вода, разклаща се и постепенно се добавят 9 ml вода, т.к. натриевият бензоат е лесно разтворим във вода (от 1 до 10 ml).

За бавно разтворимилекарства, които изискват повече от 10 минути за пълно разтваряне, допуска се нагряване на водна баня до 30°C.Наблюдението се извършва след охлаждане на разтвора до 20°C и енергично разклащане за 1-2 минути. Например, кофеинът е бавно разтворим във вода (1:60), кодеинът е бавно и слабо разтворим във вода (100-1000), калциевият глюконат е бавно разтворим в 50 часа вода, калциевият лактат е бавно разтворим във вода, борната киселина е бавно разтворим в 7 часа глицерин.

2 начина. Разтворимостта, изразена в части, показва обема на разтворителя в ml, необходим за разтваряне на 1 g вещество.

Методика. (Метод 2) Масата на лекарствения продукт, претеглена на ръчна везна, се разтваря в обема на разтворителя, посочен в РД. В разтвора не трябва да се откриват частици неразтворено вещество.

Разтворимостта в части е посочена във фармакопейните монографии за следните препарати: борна киселина(разтворим в 25 ч. вода, 25 ч. спирт, 4 ч. вряща вода); калиев йодид(разтворим в 0,75 ч. вода, 12 ч. алкохол и 2,5 ч. глицерин); натриев бромид(разтворим в 1,5 ч. вода, в 10 ч. спирт); калиев бромид(разтворим в 1,7 части вода и т.т. алкохол); калиев хлорид и натриев хлорид(р. в 3 часа вода).

В случай на тестване, например, на натриев бромид, процедирайте както следва: претеглете 1 g натриев бромид на ръчна везна, добавете 1,5 ml вода и разклатете, докато се разтвори напълно.

Обща фармакопейна статия " Разтворимост » SP XII изд., Допълнено с описание на методите за определяне на разтворимостта на вещества с неизвестна и известна разтворимост.

Точка на топене (Т ° pl)

Точката на топене е постоянна характеристика чистотавещества и същевременно неговата автентичност. От физиката е известно, че точката на топене е температурата, при която твърдата фаза на дадено вещество е в равновесие със стопилката. Чистото вещество има ясна точка на топене. Тъй като лекарствата могат да имат малко количество примеси, вече няма да виждаме толкова ясна картина. В този случай се определя интервалът, през който веществото се топи. Обикновено този интервал е в рамките на 2 ◦ C. По-дълъг интервал показва наличието на примеси в неприемливи граници.

Съгласно редакцията на ГФ Х1 под точка на топеневещества разбират температурният интервал между началото на топенето (появата на първата капка течност) и края на топенето (пълен преход на веществото в течно състояние).

Ако веществото има неясно начало или край на топене, определяне на температура само на началото или края на топенето. Понякога веществото се топи с разлагане, в който случай се определя температура на разлагане, тоест температурата, при която внезапна промяна в съдържанието(напр. разпенване).

Методи определяне на точката на топене

Изборът на метод е продиктуван две точки:

стабилността на веществото при нагряване и

способността да се смила на прах.

Според изданието GF X1 има 4 начина за определяне на T ° pl:

Метод 1 - за вещества, които могат да се стриват на прах, стабилни при нагряване

Метод 1а - за вещества, които могат да се стриват на прах, нетоплоустойчив

Методи 2 и 3 - за вещества, които не се стриват

Методи 1, 1a и 2 включват използването на 2 устройства:

PTP ( уред за определяне на Tm): познат ви от курса по органична химия, ви позволява да определите Tm на веществата вътре от 20 ◦ С до 360 ◦ ОТ

Устройство, състоящо се от облодънна колба със запечатана в нея епруветка, в която е вкаран термометър с прикрепена към него капилярка, съдържаща изходното вещество. Външната колба се пълни с ¾ от обема на охлаждащата течност:

вода (позволява ви да определите Tm до 80 ◦ C),

вазелиново масло или течни силикони, концентрирана сярна киселина (позволява ви да определите Tm до 260 ◦ C),

смес от сярна киселина и калиев сулфат в съотношение 7:3 (позволява ви да определите Tm над 260 ◦ C)

Техниката е обща, независимо от устройството.

Фино смляно сухо вещество се поставя в средно голяма капилярка (6-8 см) и се въвежда в апарата при температура с 10 градуса по-ниска от очакваната. Чрез регулиране на скоростта на повишаване на температурата се фиксира температурният диапазон на промените на веществото в капиляра.В същото време се правят най-малко 2 определяния и се взема средноаритметичното.

Tm се определя не само за чисти вещества, но и за техните производни– оксими, хидразони, основи и киселини, изолирани от техните соли.

За разлика от GF XI в GF XIIизд. температура на топене при капилярния метод означава не интервалът между началото и края на топенето, а крайна температура на топене , което е в съответствие с Европейската фармакопея.

Температурни граници на дестилацията (Т° кип.)

Стойността на GF се определя като интервал между началната и крайната точка на кипене при нормално налягане. (101,3 kPa - 760 mm Hg). Интервалът обикновено е 2°.

Под начална T ° кипене разберете температурата, при която първите пет капки течност са дестилирани в приемника.

Под финала- температурата, при която 95% от течността преминава в приемника.

По-дълъг интервал от посочения в съответния API показва наличието на примеси.

Устройството за определяне на CCI се състои от

топлоустойчива колба с термометър, в който е поставена течност,

хладилник и

приемна колба (градуиран цилиндър).

CCI, наблюдавани в експеримента, водят до нормално наляганепо формулата:

Tisp \u003d Tnabl + K (p - p 1)

Където: p - нормално барометрично налягане (760 mm Hg)

p 1 - барометрично налягане по време на експеримента

K - увеличение на Tbp на 1 mm налягане

По този начин определянето на температурните граници на дестилацията определя автентичност и чистота етер, етанол, хлоретил, халотан.

OFS GF XII " Определяне на температурни граници за дестилация » допълнено с определението точка на кипене и в частния FS препоръчва дефиниране втвърдяване или точка на кипене за течни лекарства.

Плътност(GF XI, брой 1, стр. 24)

Плътност е масата на единица обем на веществото. Изразява се в g/cm 3 .

ρ = м/ V

Ако масата се измерва в g, а обемът е в cm 3, тогава плътността е масата на 1 cm 3 вещество.

Плътността се определя с помощта на пикнометър (до 0,001). или хидрометър (точност на измерване до 0,01)

Вижте устройството на устройствата в изданието GF X1.

Целта на изследването на лекарствените вещества е да се установи годността на лекарствения продукт за медицинска употреба, т.е. съответствие с неговия нормативен документ за това лекарство.

Фармацевтичният анализ е наука за химическото характеризиране и измерване на биологично активни вещества на всички етапи на производство: от контрола на суровините до оценката на качеството на полученото лекарствено вещество, изследване на неговата стабилност, установяване на срокове на годност и стандартизирането на готовата лекарствена форма. Особеностите на фармацевтичния анализ са неговата универсалност и разнообразие от вещества или техните смеси, включително отделни химикали, сложни смеси от биологични вещества (протеини, въглехидрати, олигопептиди и др.). Методите за анализ трябва непрекъснато да се подобряват и ако химичните методи, включително качествените реакции, преобладават във фармакопеята на UP, тогава на настоящия етап се използват главно физикохимични и физични методи за анализ.

Фармацевтичният анализ, в зависимост от задачите, включва различни аспекти на контрола на качеството на лекарствата:
1. Фармакопеен анализ;
2. Поетапен контрол на производството на лекарства;
3. Анализ на отделните лекарства.

Основен и най-значим е фармакопейният анализ, т.е. анализ на лекарствата за съответствие със стандарта - фармакопейна монография или друг НД и по този начин потвърждаване на неговата годност. Оттук и изискванията за висока специфичност, селективност, точност и достоверност на анализа.

Заключение за качеството на даден лекарствен продукт може да се направи само въз основа на анализ на проба (статистически значима проба). Процедурата за вземане на проби е посочена или в частна статия, или в обща статия на Глобалния фонд X1 изд. (Брой 2) стр.15. За да се тестват лекарствата за съответствие с изискванията на нормативната и техническата документация, се извършва многоетапно вземане на проби (вземане на проби). При многоетапното вземане на проби проба (проба) се формира на етапи и продуктите във всеки етап се избират на случаен принцип в пропорционални количества от единиците, избрани в предходния етап. Броят на стъпките се определя от вида на опаковката.

Етап 1: избор на опаковъчни единици (кутии, кашони и др.);
Етап 2: избор на опаковъчни единици в опаковка (кутии, бутилки, кутии и др.);
Етап 3: избор на продукти в първична опаковка (ампули, флакони, блистери и др.).

За да изчислите избора на броя продукти на всеки етап, използвайте формулата:

където н-броя на опаковъчните единици на този етап.

Конкретната процедура за вземане на проби е описана подробно в изданието GF X1, брой 2. В този случай анализът се счита за надежден, ако най-малко четири проби са възпроизводими.

Критерии за фармацевтичен анализ

За различни цели на анализа са важни критерии като селективността на анализа, чувствителността, точността, времето на анализа, количеството на тестваното вещество.

Селективността на анализа е от съществено значение при анализа на комплексни препарати, състоящи се от няколко активни компонента. В този случай селективността на анализа е много важна за количественото определяне на всяко от веществата.

Изискванията за точност и чувствителност зависят от обекта и целта на изследването. При тестване за чистота или примеси се използват високочувствителни методи. За поетапния контрол на производството факторът време, изразходван за анализ, е важен.

Важен параметър на метода за анализ е границата на чувствителност на метода. Тази граница означава най-ниското съдържание, при което дадено вещество може да бъде надеждно открито. Най-малко чувствителни са химичните методи за анализ и качествените реакции. Най-чувствителните ензимни и биологични методи за откриване на единични макромолекули на вещества. От действително използваните най-чувствителни са радиохимични, каталитични и флуоресцентни методи, които позволяват да се определят до 10 -9%; чувствителност на спектрофотометричните методи 10 -3 -10 -6%; потенциометричен 10 -2%.

Терминът "точност на анализа" включва едновременно две понятия: възпроизводимост и коректност на получените резултати.

Възпроизводимост -характеризира разсейването на резултатите от анализа спрямо средната стойност.

коректност -отразява разликата между действителното и установеното съдържание на веществото. Точността на анализа зависи от качеството на инструментите, опита на анализатора и др. Точността на анализа не може да бъде по-висока от точността на най-малко точното измерване. Това означава, че ако титруването е с точност до ±0,2 ml плюс грешката на изтичане също е ±0,2 ml, т.е. общо ±0,4 ml, тогава когато се консумират 20 ml титрант, грешката е 0,2%. С намаляване на пробата и количеството титрант, точността намалява. Така титриметричният анализ позволява определяне с относителна грешка от ± (0,2-0,3)%. Всеки метод има своя собствена точност. Когато анализирате, е важно да имате разбиране за следните понятия:

Груби грешки -са грешна преценка на наблюдателя или нарушение на методологията на анализа. Такива резултати се отхвърлят като ненадеждни.

Системни грешки -отразяват коректността на резултатите от анализа. Те изкривяват резултатите от измерването, като правило, в една посока с някаква постоянна стойност. Систематичните грешки могат да бъдат частично елиминирани чрез въвеждане на корекции, калибриране на инструмента и др.

Случайни грешки -отразяват възпроизводимостта на резултатите от анализа. Те се извикват от неконтролирани променливи. Средната аритметична стойност на случайните грешки клони към нула. Следователно за изчисления е необходимо да се използват не резултатите от единични измервания, а средната стойност от няколко паралелни определяния.

Абсолютна грешка- представлява разликата между получения резултат и истинската стойност. Тази грешка се изразява в същите единици като стойността, която се определя.

Относителна грешкадефиницията е равна на отношението на абсолютната грешка към истинската стойност на определената стойност. Обикновено се изразява като процент или процент.

Стойностите на относителните грешки зависят от метода, по който се извършва анализът и какво представлява анализираното вещество - отделно вещество и смес от много компоненти.

Относителната грешка при изследване на отделни вещества чрез спектрофотометричен метод е 2-3%, чрез IR спектрофотометрия - 5-12%; течна хроматография 3-4%; потенциометрия 0,3-1%. Комбинираните методи обикновено намаляват точността на анализа. Най-малко точни са биологичните методи – тяхната относителна грешка достига 50%.

Методи за идентификация на лекарствени вещества.

Най-важният показател при изпитването на лекарствени вещества е тяхната идентификация или, както е прието във фармакопейните статии, автентичността. Използват се множество методи за определяне на автентичността на лекарствените вещества. Всички основни и общи са описани в изданието GF X1, брой 1. В исторически план основно се набляга на химическите, вкл. качествени цветни реакции, характеризиращи наличието на определени йони или функционални групи в органичните съединения, в същото време широко се използват и физични методи. В съвременните фармакопеи се набляга на физико-химичните методи.

Нека се съсредоточим върху основното физични методи.

Доста стабилна константа, характеризираща дадено вещество, неговата чистота и автентичност, е точката на топене. Този показател се използва широко за стандартизация на веществата на лекарствените вещества. Методите за определяне на точката на топене са описани подробно в GF X1, можете сами да го изпробвате в лабораторни часове. Чистото вещество има постоянна точка на топене, но когато към него се добавят примеси, точката на топене, като правило, намалява значително. Този ефект се нарича тест за смесване и именно тестът за смесване ви позволява да установите автентичността на лекарството в присъствието на стандартна проба или известна проба. Има обаче изключения, тъй като рацемичната сулфокамфорна киселина се топи при по-висока температура, а различните кристални форми на индометацин се различават по точка на топене. Тези. този метод е един от показателите, които характеризират както чистотата на продукта, така и неговата автентичност.

За някои лекарства се използва такъв индикатор като температурата на втвърдяване. Друг показател, характеризиращ дадено вещество, е точката на кипене или температурните граници на дестилацията. Този индикатор характеризира течни вещества, например етилов алкохол. Точката на кипене е по-малко характерен показател, тя силно зависи от атмосферното налягане, възможността за образуване на смеси или азеотропи и се използва доста рядко.

Сред другите физически методи трябва да се отбележи определянето плътност, вискозитет.Стандартните методи за анализ са описани в SP X1. Методът, който характеризира автентичността на лекарството, също е определянето на неговата разтворимост в различни разтворители. Според GF X1 изд. Този метод се характеризира като свойство, което може да служи като показателна характеристика на изпитвания продукт. Наред с точката на топене, разтворимостта на дадено вещество е един от параметрите, чрез които се установява автентичността и чистотата на почти всички лекарствени вещества. Фармакопеята установява приблизително градиране на веществата по разтворимост от много лесно разтворими до практически неразтворими. В този случай се счита за разтворено вещество, в чийто разтвор не се наблюдават частици от веществото в пропусната светлина.

Физически и химични методи за определяне на автентичността.

Най-информативните по отношение на определянето на автентичността на веществата са физикохимичните методи, основани на свойствата на молекулите на веществата да взаимодействат с всякакви физически фактори. Физическите и химичните методи включват:

1.Спектрални методи
UV спектроскопия
Спектроскопия във видима светлина
IR спектроскопия
Флуоресцентна спектроскопия
Атомно-абсорбционна спектроскопия
Рентгенови методи за анализ
Ядрено-магнитен резонанс
Рентгенов дифракционен анализ

2. Сорбционни методи за анализ
Тънкослойна хроматография
Газо-течна хроматография
Високоефективна Течна хроматография
Електрофореза
Йонофореза
Гел хроматография

3.Масови методи за анализ
Масспектрометрия
Хроматомасспектрометрия

4. Електрохимични методи за анализ
полярография
Електронен парамагнитен резонанс

5. Използване на стандартни проби

Нека разгледаме накратко методите за анализ, приложими във фармацията. Всички тези методи за анализ ще ви бъдат прочетени подробно в края на декември от професор В. И. Мягких. Някои спектрални методи се използват за определяне на автентичността на лекарствените вещества. Най-надеждно е използването на нискочестотната област на IR спектроскопия, където абсорбционните ленти най-надеждно отразяват това вещество. Наричам тази област също зона за пръстови отпечатъци. По правило за потвърждаване на автентичността се използва сравнение на IR спектри, взети при стандартни условия на стандартна проба и тестова проба. Съвпадението на всички ленти на абсорбция потвърждава автентичността на лекарството. Използването на UV и видима спектроскопия е по-малко надеждно, т.к естеството на спектъра не е индивидуално и отразява само определен хромофор в структурата на органично съединение. Атомно-абсорбционната спектроскопия и рентгеновата спектроскопия се използват за анализ на неорганични съединения, за идентифициране на химични елементи. Ядрено-магнитният резонанс дава възможност да се установи структурата на органичните съединения и е надежден метод за потвърждаване на автентичността, но поради сложността на инструментите и високата цена се използва много рядко и по правило само за изследване цели. Флуоресцентната спектроскопия е приложима само за определен клас вещества, които флуоресцират, когато са изложени на UV радиация. В този случай спектърът на флуоресценция и спектърът на възбуждане на флуоресценцията са доста индивидуални, но силно зависят от средата, в която е разтворено даденото вещество. Този метод се използва по-често за количествено определяне, особено на малки количества, тъй като е един от най-чувствителните.

Рентгеновият дифракционен анализ е най-надеждният метод за потвърждаване на структурата на веществото, той ви позволява да установите точната химическа структура на веществото, но просто не е подходящ за поточен анализ на автентичността и се използва изключително за научни цели .

Сорбционни методи за анализнамери много широко приложение във фармацевтичния анализ. Те се използват за определяне на автентичността, наличието на примеси и количествено определяне. Ще ви бъде изнесена подробна лекция за тези методи и използваното оборудване от професор В. И. Мягких, регионален представител на Shimadzu, един от основните производители на хроматографско оборудване. Тези методи се основават на принципа на сорбция-десорбция на вещества върху определени носители в поток от носители. В зависимост от носителя и сорбента те се разделят на тънкослойна хроматография, течна колонна хроматография (аналитична и препаративна, включително HPLC), газо-течна хроматография, гел филтрация, йонофореза. Последните два метода се използват за анализ на сложни протеинови обекти. Съществен недостатък на методите е тяхната относителност, т.е. Хроматографията може да характеризира дадено вещество и неговото количество само в сравнение със стандартно вещество. Все пак трябва да се отбележи като значително предимство - високата надеждност на метода и точността, т.к. в хроматографията всяка смес трябва да бъде разделена на отделни вещества и резултатът от анализа е именно отделното вещество.

Масспектрометрични и електрохимични методи рядко се използват за потвърждаване на автентичността.

Специално място заемат методите за определяне на автентичността в сравнение със стандартна проба. Този метод се използва доста широко в чуждестранни фармакопеи за определяне на автентичността на сложни макромолекули, сложни антибиотици, някои витамини и други вещества, съдържащи особено хирални въглеродни атоми, тъй като е трудно или дори невъзможно да се определи автентичността на оптично активно вещество чрез други методи. Въз основа на разработена и утвърдена фармакопейна монография трябва да бъде разработен и издаден стандартен образец. В Русия съществуват и се използват само няколко стандартни проби, а за анализ най-често се използват така наречените RSO - работни стандартни проби, приготвени непосредствено преди експеримента от известни вещества или съответни вещества.

Химични методи за удостоверяване.

Идентифицирането на лекарствени вещества чрез химични методи се използва главно за неорганични лекарствени вещества, тъй като други методи най-често не са налични или изискват сложно и скъпо оборудване. Както вече беше споменато, неорганичните елементи лесно се идентифицират чрез атомна абсорбция или рентгенова спектроскопия. Нашите фармакопейни монографии обикновено използват химически методи за удостоверяване. Тези методи обикновено се разделят на следните:

Реакции на утаяване на аниони и катиони.Типични примери са реакциите на утаяване на натриеви и калиеви йони съответно с (цинкуранил ацетат и винена киселина):

Такива реакции се използват в голямо разнообразие и ще бъдат обсъдени подробно в специален раздел на фармацевтичната химия по отношение на неорганичните вещества.

Редокс реакции.

Редокс реакциите се използват за редуциране на метали от оксиди. Например сребро от неговия формалин оксид (реакция със сребърно огледало):

Реакцията на окисляване на дифениламина е основата за тестване на автентичността на нитратите и нитритите:

Реакции на неутрализация и разлагане на аниони.

Карбонатите и хидрокарбонатите под действието на минерални киселини образуват въглена киселина, която се разлага до въглероден диоксид:

По същия начин се разлагат нитрити, тиосулфати и амониеви соли.

Промени в цвета на безцветен пламък.Натриевите соли оцветяват пламъка в жълто, медно зелено, калиеви лилаво, калциеви керемиденочервено. Именно този принцип се използва в атомно-абсорбционната спектроскопия.

Разграждане на вещества по време на пиролиза. Методът се използва за препарати от йод, арсен, живак. От използваните в момента най-характерна е реакцията на основен бисмутов нитрат, който се разлага при нагряване до образуване на азотни оксиди:

Идентифициране на елементоорганични лекарствени вещества.

Качественият елементен анализ се използва за идентифициране на съединения, съдържащи арсен, сяра, бисмут, живак, фосфор и халогени в органична молекула. Тъй като атомите на тези елементи не са йонизирани, за идентифицирането им се използва предварителна минерализация, или чрез пиролиза, или отново чрез пиролиза със сярна киселина. Сярата се определя чрез реакция на сероводород с калиев нитропрусид или оловни соли. Йодът също се определя чрез пиролиза чрез освобождаване на елементарен йод. От всички тези реакции идентифицирането на арсен представлява интерес не толкова като лекарство - те практически не се използват, а като метод за наблюдение на примеси, но повече за това по-късно.

Тестване на автентичността на органични лекарствени вещества.Химичните реакции, използвани за тестване на автентичността на органичните лекарствени вещества, могат да бъдат разделени на три основни групи:
1. Общи химични реакции на органични съединения;
2. Реакции на образуване на соли и комплексни съединения;
3. Реакции, използвани за идентифициране на органични основи и техните соли.

Всички тези реакции в крайна сметка се основават на принципите на функционалния анализ, т.е. реактивния център на молекулата, който при реакция дава съответния отговор. Най-често това е промяна в някои свойства на веществото: цвят, разтворимост, агрегатно състояние и др.

Нека разгледаме някои примери за използването на химични реакции за идентифициране на лекарствени вещества.

1. Реакции на нитриране и нитрозиране.Те се използват доста рядко, например за идентифициране на фенобарбитал, фенацетин, дикаин, въпреки че тези лекарства почти никога не се използват в медицинската практика.

2. Реакции на диазотиране и азосвързване. Тези реакции се използват за отваряне на първични амини. Диазотираният амин се комбинира с бета-нафтол, за да даде характерен червен или оранжев цвят.

3. Реакции на халогениране. Използва се за отваряне на алифатни двойни връзки - когато се добави бромна вода, бромът се добавя към двойната връзка и разтворът става безцветен. Характерна реакция на анилин и фенол е, че когато се третират с бромна вода, се образува трибромо производно, което се утаява.

4. Реакции на кондензация на карбонилни съединения. Реакцията се състои в кондензация на алдехиди и кетони с първични амини, хидроксиламин, хидразини и семикарбазид:

Получените азометини (или шифови бази) имат характерен жълт цвят. Реакцията се използва за идентифициране, например, на сулфонамиди. Използваният алдехид е 4-диметиламинобензалдехид.

5. Реакции на окислителна кондензация. В основата е процесът на окислително разцепване и образуването на азометиново багрило нинхидринова реакция.Тази реакция се използва широко за откриване и фотоколориметрично определяне на α- и β-аминокиселини, в присъствието на които се появява интензивен тъмносин цвят. Дължи се на образуването на заместена сол на дикетохидриндилиден дикетохидрамин, продукт на кондензация на излишък от нинхидрин и редуциран нинхидрин с амоняк, освободен по време на окисляването на изпитваната аминокиселина:

За отваряне на феноли се използва реакцията на образуване на триарилметанови багрила. Така че фенолите, взаимодействащи с формалдехид, образуват багрила. Подобни реакции включват взаимодействието на резорцинол с фталов анхидрид, което води до образуването на флуоресцентно багрило - флуоресцеин.

Използват се и много други реакции.

От особен интерес са реакциите с образуване на соли и комплекси. Неорганични соли на желязо (III), мед (II), сребро, кобалт, живак (II) и други за изследване на автентичността на органични съединения: карбоксилни киселини, включително аминокиселини, производни на барбитуровата киселина, феноли, сулфонамиди, някои алкалоиди. Образуването на соли и комплексни съединения става по общата схема:

R-COOH + MX = R-COOM + HX

Комплексното образуване на амини протича по подобен начин:

R-NH2 + X = R-NH2 X

Един от най-често срещаните реагенти във фармацевтичния анализ е разтвор на железен (III) хлорид. Взаимодействайки с феноли, образува оцветен разтвор на феноксиди, те са оцветени в синьо или лилаво. Тази реакция се използва за откриване на фенол или резорцинол. Мета-заместените феноли обаче не образуват оцветени съединения (тимол).

Медните соли образуват комплексни съединения със сулфонамидите, кобалтовите соли с барбитуратите. Много от тези реакции се използват и за количествено определяне.

Идентифициране на органични основи и техните соли. Тази група методи най-често се използва в готови форми, особено при изследване на разтвори. И така, солите на органичните амини, когато се добавят основи, образуват утайка от основа (например разтвор на папаверин хидрохлорид) и обратно, солите на органичните киселини, когато се добави минерална киселина, дават утайка от органична съединение (например натриев салицилат). За идентифициране на органични основи и техните соли широко се използват така наречените реагенти за утаяване. Известни са повече от 200 утаителни реагента, които образуват водонеразтворими прости или сложни соли с органични съединения. Най-често използваните решения са дадени във втория том на SP 11-то издание. Пример е:
реактив на Шайблер - фосфорноволфрамова киселина;
Пикринова киселина
Стифнова киселина
Пикрамова киселина

Всички тези реагенти се използват за утаяване на органични основи (например нитроксолин).

Трябва да се отбележи, че всички тези химични реакции се използват за идентифициране на лекарствени вещества не сами по себе си, а в комбинация с други методи, най-често физикохимични, като хроматография, спектроскопия. Като цяло е необходимо да се обърне внимание на факта, че проблемът за автентичността на лекарствените вещества е ключов, т.к. този факт определя безвредността, безопасността и ефективността на лекарството, така че на този показател трябва да се обърне голямо внимание и не е достатъчно да се потвърди автентичността на веществото по един метод.

Общи изисквания за изпитвания за чистота.

Друг също толкова важен показател за качеството на лекарствения продукт е чистотата. Всички лекарствени продукти, независимо от начина на тяхното приготвяне, се изпитват за чистота. Това определя съдържанието на примеси в препарата. Условно е възможно да се разделят примесите на две групи: първата - примеси, които имат фармакологичен ефект върху тялото; вторият, примеси, показващи степента на пречистване на веществото. Последните не влияят на качеството на лекарството, но в големи количества намаляват дозата му и съответно намаляват активността на лекарството. Затова всички фармакопеи поставят определени ограничения за тези примеси в лекарствата. По този начин основният критерий за добро качество на лекарството е липсата на примеси, което е невъзможно по природа. Концепцията за липса на примеси се свързва с границата на откриване на един или друг метод.

Физическите и химичните свойства на веществата и техните разтвори дават приблизителна представа за наличието на примеси в лекарствата и регулират тяхната годност за употреба. Ето защо, за да се оцени доброто качество, наред с установяването на автентичността и определянето на количественото съдържание, се извършват редица физико-химични тестове за потвърждаване на степента на неговата чистота:

Прозрачност и степен на мътностизвършва се чрез сравнение със стандарт за мътност, а прозрачността се определя чрез сравнение с разтворител.

Цветност.Промяна в степента на цвета може да се дължи на:
а) наличието на външен оцветен примес;
б) химическа промяна в самото вещество (окисляване, взаимодействие с Me +3 и +2 или други химични процеси, протичащи с образуването на оцветени продукти. Например:

Резорцинът става жълт по време на съхранение поради окисляване под действието на атмосферния кислород до образуване на хинони. В присъствието например на железни соли салициловата киселина придобива лилав цвят поради образуването на железни салицилати.

Оценката на цвета се извършва чрез сравняване на основния опит с цветови стандарти, а безцветността се определя чрез сравнение с разтворител.

Много често за откриване на органични примеси се използва тест, базиран на тяхното взаимодействие с концентрирана сярна киселина, която може да действа като окислител или дехидратиращ агент. В резултат на такива реакции се образуват оцветени продукти.Интензитетът на получения цвят не трябва да надвишава съответния цветови стандарт.

Определяне на степента на белота на прахообразни лекарства– физичен метод, включен за първи път в GF X1. Степента на белота (оттенък) на твърдите лекарствени вещества може да се оцени чрез различни инструментални методи въз основа на спектралните характеристики на светлината, отразена от пробата. За тази цел се използват коефициенти на отражение, когато пробата е осветена с бяла светлина, получена от специален източник, със спектрално разпределение или преминала през светлинни филтри (с максимална пропускателна способност от 614 nm (червено) или 439 nm (синьо)). Можете също да измерите коефициента на отражение на светлината, преминала през зелен филтър.

По-точна оценка на белотата на лекарствените вещества може да се извърши с помощта на отражателни спектрофотометри. Стойността на степента на белота и степента на яркост са характеристики на качеството на белите и белите с нюанси на лечебни вещества. Техните допустими граници са регламентирани в частни членове.

Определяне на киселинност, алкалност, pH.

Промяната в тези показатели се дължи на:
а) промяна в химичната структура на самото лекарствено вещество:

б) взаимодействието на лекарството с контейнера, например превишаване на допустимите граници на алкалност в разтвор на новокаин поради излугване на стъкло;
в) абсорбция на газообразни продукти (CO 2 , NH 3 ) от атмосферата.

Определянето на качеството на лекарствата по тези показатели се извършва по няколко начина:

а) чрез промяна на цвета на индикатора, например, смес от минерални киселини в борна киселина се определя от метилово червено, което не променя цвета си от действието на слаба борна киселина, но става розово, ако съдържа минерални примеси киселини.

б) титриметричен метод - например, за да се установи допустимата граница на съдържанието на водородна киселина, образувана по време на съхранение на 10% алкохолен разтвор на I 2, титруването се извършва с алкали (не повече от 0,3 ml от 0,1 mol / l NaOH по обем на титранта). (Разтвор на формалдехид - титрува се с основа в присъствието на фенолфталеин).

В някои случаи Глобалният фонд определя обема на титранта за определяне на киселинността или алкалността.

Понякога се добавят последователно два титрувани разтвора: първо киселина и след това основа.

в) чрез определяне на стойността на рН - за редица лекарства (и задължително за всички инжекционни разтвори) съгласно НТД се предвижда определяне на стойността на рН.

Техники за получаване на вещество при изследване на киселинност, алкалност, pH

Приготвяне на разтвор с определена концентрация, посочена в NTD (за вещества, разтворими във вода)
За неразтворимите във вода се приготвя суспензия с определена концентрация и се определят киселинно-алкалните свойства на филтрата.
За течни препарати, които не се смесват с вода, се извършва разбъркване с вода, след което водният слой се отделя и се определят неговите киселинно-алкални свойства.
За неразтворими твърди вещества и течности определянето може да се извърши директно в суспензия (ZnO)

Стойността на pH приблизително (до 0,3 единици) може да се определи с помощта на индикаторна хартия или универсален индикатор.

Колориметричният метод се основава на свойството на индикаторите да променят цвета си в определени граници на стойностите на pH. За извършване на тестовете се използват буферни разтвори с постоянна концентрация на водородни йони, различаващи се един от друг с рН 0,2. Към серия от такива разтвори и към тестовия разтвор добавете същото количество (2-3 капки) от индикатора. Съгласно съвпадението на цвета с един от буферните разтвори се преценява стойността на рН на средата на тестовия разтвор.

Определяне на летливи вещества и вода.

Летливите вещества могат да навлязат в лекарствата или поради лошо пречистване от разтворители или междинни продукти, или в резултат на натрупване на продукти от разграждането. Водата в лекарственото вещество може да се съдържа под формата на капиляри, абсорбирана свързана, химически свързана (хидратирана и кристална) или свободна.

За определяне на летливи вещества и вода се използват сушене, дестилация и титруване с разтвор на Фишер.

метод на сушене.Методът се използва за определяне на загубата на тегло при сушене. Загубите могат да се дължат на съдържанието на хигроскопична влага и летливи вещества в веществото. Изсушава се в бутилка до постоянно тегло при определена температура. По-често веществото се съхранява при температура 100-105 ºС, но условията за сушене и довеждане до постоянна маса могат да бъдат различни.

Определянето на летливи вещества може да се извърши за някои продукти чрез метода на запалване. Веществото се нагрява в тигел до пълното отстраняване на летливите вещества. след това постепенно повишавайте температурата до пълно калциниране при червена топлина. Например, GPC регулира определянето на примеси от натриев карбонат в лекарственото вещество натриев бикарбонат чрез метода на калциниране. Натриевият бикарбонат се разлага на натриев карбонат, въглероден диоксид и вода:

Теоретично загубата на тегло е 36,9%. Според GPC загубата на маса трябва да бъде най-малко 36,6%. Разликата между теоретичната и посочената в GPC загуба на маса определя допустимата граница на примеси от натриев карбонат в веществото.

метод на дестилацияв GF 11 се нарича "Дефиниция на водата", позволява ви да определите хигроскопичната вода. Този метод се основава на физичните свойства на изпаренията на две несмесващи се течности. Смес от вода и органичен разтворител дестилира при по-ниска температура от всяка от тези течности. GPC1 препоръчва използването на толуен или ксилен като органичен разтворител. Съдържанието на вода в тестваното вещество се определя от неговия обем в приемника след края на процеса на дестилация.

Титруване с реактив на Фишер.Методът позволява да се определи общото съдържание както на свободна, така и на кристална вода в органични, неорганични вещества, разтворители. Предимството на този метод е скоростта на изпълнение и селективността по отношение на водата. Разтворът на Фишер е разтвор на серен диоксид, йод и пиридин в метанол. Сред недостатъците на метода, в допълнение към необходимостта от стриктно спазване на плътността, е невъзможността за определяне на водата в присъствието на вещества, които реагират с компонентите на реагента.

Определение за пепел.

Съдържанието на пепел се дължи на минерални примеси, които се появяват в органичните вещества в процеса на получаване на спомагателни материали и оборудване от изходните продукти (предимно метални катиони), т.е. характеризира наличието на неорганични примеси в органичните вещества.

а) обща пепел- определя се от резултатите от изгарянето (опепеляване, минерализация) при висока температура, характеризира сумата от всички неорганични вещества-примеси.

Състав на пепелта:
Карбонати: CaCO 3, Na 2 CO 3, K 2 CO 3, PbCO 3
Оксиди: CaO, PbO
Сулфати: CaSO4
Хлориди: CaCl2
Нитрати: NaNO 3

При получаване на лекарства от растителни материали минералните примеси могат да бъдат причинени от замърсяване на растенията с прах, абсорбция на микроелементи и неорганични съединения от почвата, водата и др.

б) Пепел, неразтворима в солна киселина, получен след третиране на общата пепел с разредена HCl. Химичният състав на пепелта е хлориди на тежки метали (AgCl, HgCl 2, Hg 2 Cl 2), т.е. силно токсични примеси.

в) сулфатна пепел- Сулфатната пепел се определя при оценката на доброто качество на много органични вещества. Характеризира примесите Mn + n в стабилна сулфатна форма. Получената сулфатна пепел (Fe3(SO4)2, PbSO4, CaSO4) се използва за последващо определяне на примеси от тежки метали.

Примеси от неорганични йони - C1 -, SO 4 -2, NH 4 +, Ca +2, Fe +3 (+2) , Pv +2, As +3 (+5)

Примеси:
а) примеси от токсичен характер (примеси на CN - в йод),
б) с антагонистичен ефект (Na и K, Mg и Ca)

Отсъствието на недопустими примеси в лекарственото вещество се определя чрез отрицателна реакция със съответните реактиви. Сравнението в този случай се извършва с част от разтвора, към който се добавят всички реагенти, с изключение на основния, който отваря този примес (контролен експеримент). Положителната реакция показва наличието на примес и лошото качество на лекарството.

Допустими примеси -примеси, които не влияят на фармакологичния ефект и чието съдържание е разрешено в малки количества, установени от NTD.

За установяване на допустимата граница на съдържанието на йонни примеси в лекарствата се използват референтни разтвори, които съдържат съответния йон в определена концентрация.

Някои лекарствени вещества се тестват за наличие на примеси чрез титруване, например определяне на примесите на норсулфазол в лекарството фталазол. Смесването на норсулфазол във фталазол се определя количествено чрез нитритометрия. Титруването на 1 g фталазол трябва да изразходва не повече от 0,2 ml 0,1 mol/l NaNO 2 .

Общи изисквания за реакциите, които се използват при тестове за допустими и недопустими примеси:
1. чувствителност,
2. специфичност,
3. възпроизводимост на използваната реакция.

Резултатите от реакциите, протичащи с образуването на оцветени продукти, се наблюдават в отразена светлина на матов бял фон, а бели утайки под формата на мътност и опалесценция се наблюдават в пропусната светлина на черен фон.

Инструментални методи за определяне на примеси.

С развитието на методите за анализ непрекъснато нарастват изискванията за чистота на лекарствените вещества и лекарствени форми. В съвременните фармакопеи, наред с разглежданите методи, се използват различни инструментални методи, базирани на физикохимичните, химичните и физичните свойства на веществата. Използването на UV и видима спектроскопия рядко дава положителни резултати и това се дължи на факта, че структурата на примесите, особено органичните лекарства, като правило. Той е близо до структурата на самото лекарство, така че спектрите на абсорбция се различават малко и концентрацията на примеса обикновено е десет пъти по-ниска от тази на основното вещество, което прави диференциалните методи за анализ неподходящи и позволява да се оцени само примесът приблизително, т.е. както обикновено се нарича полуколичествено. Резултатите са малко по-добри, ако едно от веществата, особено примесът, образува комплексно съединение, докато другото не, тогава максимумите на спектрите се различават значително и вече е възможно да се определят количествено примесите.

През последните години в предприятията се появиха устройства IR-Fourier, които позволяват определяне на съдържанието както на основното вещество, така и на примеси, особено вода, без да се разрушава пробата, но тяхното използване е ограничено от високата цена на устройствата и липсата на стандартизиран анализ методи.

Отлични резултати за примеси са възможни, когато примесите флуоресцират под UV светлина. Точността на такива анализи е много висока, както и тяхната чувствителност.

Широко приложение за тестване за чистота и количествено определяне на примеси както в лекарствени вещества (вещества), така и в лекарствени форми, което може би е не по-малко важно, т.к. много примеси се образуват по време на съхранението на лекарства, получени чрез хроматографски методи: HPLC, TLC, GLC.

Тези методи позволяват да се определят количествено примесите и всеки от тях поотделно, за разлика от други методи. Методите на HPLC и GLC хроматографията ще бъдат разгледани подробно в лекция на проф. Myagkikh V.I. Ще се съсредоточим само върху тънкослойна хроматография. Методът на тънкослойната хроматография е открит от руския учен Цвет и в началото съществува като хроматография върху хартия. Тънкослойната хроматография (TLC) се основава на разликата в скоростите на движение на компонентите на анализираната смес в плосък тънък слой на сорбента, когато разтворителят (елуентът) се движи през него. Сорбенти са силикагел, алуминиев оксид, целулоза. Полиамид, елуенти - органични разтворители с различна полярност или техните смеси помежду си, а понякога и с разтвори на киселини или основи и соли. Механизмът на разделяне се дължи на коефициентите на разпределение между сорбента и течната фаза на изследваното вещество, което от своя страна е свързано с много, включително химичните и физикохимичните свойства на веществата.

При TLC повърхността на алуминиева или стъклена плоча се покрива със суспензия на сорбент, изсушава се на въздух и се активира за отстраняване на следи от разтворител (влага). На практика обикновено се използват комерсиално произведени плочи с фиксиран слой сорбент. Капки от анализирания разтвор с обем 1-10 μl се нанасят върху слоя сорбент. Ръбът на плочата се потапя в разтворителя. Експериментът се провежда в специална камера - стъклен съд, затворен с капак. Разтворителят се движи през слоя под действието на капилярни сили. Възможно е едновременно разделяне на няколко различни смеси. За да се увеличи ефективността на разделяне, се използва многократно елуиране или в перпендикулярна посока със същия или различен елуент.

След завършване на процеса плочата се изсушава на въздух и позицията на хроматографските зони на компонентите се определя по различни начини, например чрез облъчване с ултравиолетово лъчение, чрез пръскане с оцветители и се държи в йодни пари. Върху получената схема на разпределение (хроматограма) хроматографските зони на компонентите на сместа са подредени под формата на петна в съответствие с тяхната сорбируемост в дадената система.

Положението на хроматографските зони върху хроматограмата се характеризира със стойността на Rf. което е равно на отношението на пътя l i, изминат от i-тия компонент от началната точка до пътя Vп R f = l i / l.

Стойността на R f зависи от коефициента на разпределение (адсорбция) K і и съотношението на обемите на подвижната (V p) и стационарната (V n) фази.

Разделянето при TLC се влияе от редица фактори: състава и свойствата на елуента, природата, фиността и порьозността на сорбента, температурата, влажността, размера и дебелината на слоя сорбент и размерите на камерата. Стандартизирането на експерименталните условия позволява задаване на R f с относително стандартно отклонение от 0,03.

Идентифицирането на компонентите на сместа се извършва чрез стойностите на R f. Количественото определяне на веществата в зоните може да се извърши директно върху сорбентния слой чрез площта на хроматографската зона, интензитета на флуоресценцията на компонента или неговата комбинация с подходящ реагент, чрез радиохимични методи. Автоматичните сканиращи инструменти също се използват за измерване на абсорбцията, предаването, отразяването на светлината или радиоактивността на хроматографските зони. Отделените зони могат да бъдат отстранени от плаката заедно със слоя сорбент, компонентът може да бъде десорбиран в разтворителя и разтворът може да бъде анализиран спектрофотометрично. Използвайки TLC, веществата могат да бъдат определени в количества от 10 -9 до 10 -6; грешката на определяне е не по-малко от 5-10%.

Физикохимични или инструментални методи за анализ

Физико-химичните или инструменталните методи за анализ се основават на измерването на физическите параметри на анализираната система, които възникват или се променят по време на аналитичната реакция, с помощта на инструменти (инструменти).

Бързото развитие на физичните и химичните методи за анализ се дължи на факта, че класическите методи за химичен анализ (гравиметрия, титриметрия) вече не могат да задоволят многобройните изисквания на химическата, фармацевтичната, металургичната, полупроводниковата, ядрената и други индустрии, които изискват повишаване на чувствителността на методите до 10-8 - 10-9%, тяхната селективност и бързина, което би позволило да се контролират технологичните процеси според данните от химичния анализ, както и да се извършват автоматично и дистанционно.

Редица съвременни физикохимични методи за анализ позволяват едновременното извършване на качествен и количествен анализ на компонентите в една и съща проба. Точността на анализа на съвременните физикохимични методи е сравнима с точността на класическите методи, а при някои, например в кулонометрията, е много по-висока.

Недостатъците на някои физикохимични методи включват високата цена на използваните инструменти, необходимостта от използване на стандарти. Следователно класическите методи за анализ все още не са загубили своята стойност и се използват там, където няма ограничения за скоростта на анализа и където се изисква висока точност при високо съдържание на анализирания компонент.

Класификация на физичните и химичните методи за анализ

Класификацията на физикохимичните методи за анализ се основава на естеството на измерения физичен параметър на анализираната система, чиято стойност е функция на количеството вещество. В съответствие с това всички физикохимични методи се разделят на три големи групи:

електрохимични;

Оптични и спектрални;

Хроматографски.

Електрохимичните методи за анализ се основават на измерване на електрически параметри: сила на тока, напрежение, равновесни електродни потенциали, електрическа проводимост, количество електричество, чиито стойности са пропорционални на съдържанието на веществото в анализирания обект.

Оптичните и спектралните методи за анализ се основават на измерване на параметри, които характеризират ефектите от взаимодействието на електромагнитното излъчване с веществата: интензитетът на излъчване на възбудени атоми, абсорбцията на монохроматичното излъчване, индексът на пречупване на светлината, ъгълът на въртене на равнината на поляризиран светлинен лъч и др.

Всички тези параметри са функция на концентрацията на веществото в анализирания обект.

Хроматографските методи са методи за разделяне на хомогенни многокомпонентни смеси на отделни компоненти чрез сорбционни методи при динамични условия. При тези условия компонентите се разпределят между две несмесващи се фази: подвижна и неподвижна. Разпределението на компонентите се основава на разликата в техните коефициенти на разпределение между подвижната и неподвижната фази, което води до различни скорости на пренос на тези компоненти от неподвижната към подвижната фаза. След разделянето количественото съдържание на всеки от компонентите може да се определи чрез различни методи за анализ: класически или инструментални.

Молекулен абсорбционен спектрален анализ

Молекулярно-абсорбционният спектрален анализ включва спектрофотометричен и фотоколориметричен анализ.

Спектрофотометричният анализ се основава на определянето на абсорбционния спектър или измерването на абсорбцията на светлина при строго определена дължина на вълната, която съответства на максимума на кривата на абсорбция на изследваното вещество.

Фотоколориметричният анализ се основава на сравнение на интензитета на цвета на изследваните цветни и стандартни цветни разтвори с определена концентрация.

Молекулите на веществото имат определена вътрешна енергия E, чиито компоненти са:

Енергия на движение на електрони Еel, намиращи се в електростатичното поле на атомните ядра;

Вибрационна енергия на атомните ядра едно спрямо друго E col;

Енергия на въртене на молекулата E vr

и математически изразено като сбор от всички горни енергии:

Освен това, ако молекула на вещество абсорбира радиация, тогава нейната първоначална енергия E 0 се увеличава с количеството енергия на абсорбирания фотон, т.е.

От горното равенство следва, че колкото по-къса е дължината на вълната λ, толкова по-голяма е честотата на трептенията и следователно по-голяма е E, тоест енергията, придадена на молекулата на веществото при взаимодействие с електромагнитно излъчване. Следователно естеството на взаимодействието на лъчевата енергия с материята в зависимост от дължината на вълната на светлината λ ще бъде различно.

Съвкупността от всички честоти (дължини на вълните) на електромагнитното излъчване се нарича електромагнитен спектър. Интервалът на дължината на вълната е разделен на области: ултравиолетова (UV) приблизително 10-380 nm, видима 380-750 nm, инфрачервена (IR) 750-100 000 nm.

Енергията, придадена на молекулата на веществото от UV и видимото лъчение, е достатъчна, за да предизвика промяна в електронното състояние на молекулата.

Енергията на инфрачервените лъчи е по-малка, така че е достатъчна само да предизвика промяна в енергията на вибрационните и ротационните преходи в молекулата на материята. Така в различните части на спектъра е възможно да се получи различна информация за състоянието, свойствата и структурата на веществата.

Закони за поглъщане на радиация

Спектрофотометричните методи за анализ се основават на два основни закона. Първият от тях е законът на Бугер-Ламберт, вторият закон е законът на Беер. Комбинираният закон на Бугер-Ламберт-Беер има следната формулировка:

Поглъщането на монохроматична светлина от оцветен разтвор е правопропорционално на концентрацията на светлопоглъщащото вещество и дебелината на слоя разтвор, през който то преминава.

Законът на Bouguer-Lambert-Beer е основният закон за поглъщането на светлина и е в основата на повечето фотометрични методи за анализ. Математически се изразява с уравнението:

или

стойността lg аз / аз 0 се нарича оптична плътност на абсорбиращото вещество и се обозначава с буквите D или A. Тогава законът може да се напише по следния начин:

Съотношението на интензитета на монохроматичния радиационен поток, преминаващ през изпитвания обект, към интензитета на първоначалния радиационен поток се нарича прозрачност или пропускливост на разтвора и се обозначава с буквата Т: Т = аз / аз 0

Това съотношение може да се изрази като процент. Стойността на Т, която характеризира пропускливостта на слой с дебелина 1 cm, се нарича коефициент на пропускливост. Оптичната плътност D и предаването T са свързани чрез връзката

D и T са основните величини, характеризиращи абсорбцията на разтвор на дадено вещество с определена концентрация при определена дължина на вълната и дебелина на абсорбиращия слой.

Зависимостта D(С) е праволинейна, а Т(С) или Т(l) е експоненциална. Това се спазва стриктно само за монохроматични радиационни потоци.

Стойността на коефициента на екстинкция K зависи от метода за изразяване на концентрацията на веществото в разтвора и дебелината на абсорбиращия слой. Ако концентрацията е изразена в молове на литър, а дебелината на слоя е в сантиметри, тогава тя се нарича моларен коефициент на екстинкция, обозначен със символа ε и е равен на оптичната плътност на разтвор с концентрация 1 mol / l , поставени в кювета с дебелина на слоя 1см.

Стойността на моларния коефициент на поглъщане на светлина зависи от:

От природата на разтвореното вещество;

Дължини на вълните на монохроматична светлина;

Температури;

Естеството на разтворителя.

Причини за неспазване на закона Бугер-Ламберт-Беер.

1. Законът е получен и валиден само за монохроматична светлина, следователно недостатъчната монохроматизация може да причини отклонение от закона и още повече, толкова по-малко монохроматизация на светлината.

2. В разтворите могат да протичат различни процеси, които променят концентрацията на абсорбиращо вещество или неговия характер: хидролиза, йонизация, хидратация, асоцииране, полимеризация, комплексообразуване и др.

3. Светлинната абсорбция на разтворите значително зависи от pH на разтвора. Когато pH на разтвора се промени, следното може да се промени:

Степента на йонизация на слаб електролит;

Формата на съществуване на йони, което води до промяна в абсорбцията на светлина;

Съставът на получените оцветени комплексни съединения.

Следователно законът е валиден за силно разредени разтвори и обхватът му е ограничен.

визуална колориметрия

Интензитетът на цвета на разтворите може да бъде измерен по различни методи. Сред тях се разграничават субективни (визуални) методи на колориметрия и обективни, тоест фотоколориметрични.

Визуалните методи са такива методи, при които оценката на интензитета на цвета на тестовия разтвор се извършва с просто око. При обективни методи за колориметрично определяне се използват фотоклетки вместо директно наблюдение за измерване на интензитета на цвета на тестовия разтвор. Определянето в този случай се извършва в специални устройства - фотоколориметри, така че методът се нарича фотоколориметричен.

Цветове на видимата светлина:

Изследването на веществата е доста сложен и интересен въпрос. Всъщност в чист вид те почти никога не се срещат в природата. Най-често това са смеси със сложен състав, при които разделянето на компонентите изисква определени усилия, умения и оборудване.

След разделянето е също толкова важно правилно да се определи принадлежността на дадено вещество към определен клас, тоест да се идентифицира. Определете точките на кипене и топене, изчислете молекулното тегло, проверете за радиоактивност и така нататък, като цяло, проучете. За това се използват различни методи, включително физикохимични методи за анализ. Те са доста разнообразни и изискват използването, като правило, на специално оборудване. За тях и ще бъдат обсъдени допълнително.

Физични и химични методи за анализ: обща концепция

Какви са тези методи за идентифициране на съединения? Това са методи, основани на пряката зависимост на всички физични свойства на веществото от неговия структурен химичен състав. Тъй като тези показатели са строго индивидуални за всяко съединение, физикохимичните методи на изследване са изключително ефективни и дават 100% резултат при определяне на състава и други показатели.

Така че за основа могат да се вземат такива свойства на веществото, като например:

способността да абсорбира светлина;
топлопроводимост;
електропроводимост;
температура на кипене;
топене и други параметри.

Физикохимичните методи за изследване имат значителна разлика от чисто химичните методи за идентифициране на вещества. В резултат на тяхната работа няма реакция, тоест трансформация на вещество, както обратима, така и необратима. По правило съединенията остават непокътнати както по отношение на маса, така и по състав.

Характеристики на тези методи на изследване

Има няколко основни характеристики, характерни за такива методи за определяне на вещества.

Изследователската проба не е необходимо да се почиства от примеси преди процедурата, тъй като оборудването не изисква това.
Физикохимичните методи за анализ имат висока степен на чувствителност, както и повишена селективност. Следователно за анализ е необходимо много малко количество от тестовата проба, което прави тези методи много удобни и ефективни. Дори да се изисква да се определи елемент, който се съдържа в общото мокро тегло в незначителни количества, това не е пречка за посочените методи.
Анализът отнема само няколко минути, така че друга характеристика е кратката продължителност или бързината.
Разглежданите методи на изследване не изискват използването на скъпи индикатори.

Очевидно е, че предимствата и характеристиките са достатъчни, за да направят физикохимичните методи за изследване универсални и търсени в почти всички изследвания, независимо от сферата на дейност.

Класификация

Има няколко признака, въз основа на които се класифицират разглежданите методи. Ние обаче ще дадем най-общата система, която обединява и обхваща всички основни методи на изследване, свързани пряко с физичните и химичните.

1. Електрохимични методи за изследване. Те се подразделят на базата на измервания параметър на:

потенциометрия;
волтаметрия;
полярография;
осцилометрия;
кондуктометрия;
електрогравиметрия;
кулонометрия;
амперометрия;
диелкометрия;
високочестотна кондуктометрия.

2. Спектрален. Включете:

оптичен;
рентгенова фотоелектронна спектроскопия;
електромагнитен и ядрено-магнитен резонанс.

3. Топлинна. Подразделя се на:

топлинна;
термогравиметрия;
калориметрия;
енталпиметрия;
делатометрия.

4. Хроматографски методи, които са:

газ;
седиментен;
гел-проникващ;
обмен;
течност.

Също така е възможно физикохимичните методи за анализ да се разделят на две големи групи. Първите са тези, които водят до унищожаване, тоест пълно или частично унищожаване на вещество или елемент. Вторият е недеструктивен, запазвайки целостта на тестовата проба.

Практическо приложение на такива методи

Областите на използване на разглежданите методи на работа са доста разнообразни, но всички те, разбира се, по един или друг начин са свързани с науката или технологиите. Като цяло могат да се дадат няколко основни примера, от които ще стане ясно защо са необходими такива методи.

Контрол върху протичането на сложни технологични процеси в производството. В тези случаи оборудването е необходимо за безконтактен контрол и проследяване на всички структурни звена на работната верига. Същите устройства ще коригират неизправности и неизправности и ще дадат точен количествен и качествен отчет за коригиращи и превантивни мерки.
Провеждане на химическа практика с цел качествено и количествено определяне на добива на реакционния продукт.
Изследване на проба от вещество, за да се установи точният му елементен състав.
Определяне на количеството и качеството на примесите в общата маса на пробата.
Точен анализ на междинни, основни и странични участници в реакцията.
Подробно описание на структурата на материята и свойствата, които проявява.
Откриване на нови елементи и получаване на данни, характеризиращи техните свойства.
Практическо потвърждение на теоретичните данни, получени емпирично.
Аналитична работа с вещества с висока чистота, използвани в различни отрасли на техниката.
Титруване на разтвори без използване на индикатори, което дава по-точен резултат и има напълно прост контрол, благодарение на работата на апарата. Тоест влиянието на човешкия фактор е сведено до нула.
Основните физикохимични методи за анализ позволяват да се изследва съставът на:

минерали;
минерал;
силикати;
метеорити и чужди тела;
метали и неметали;
сплави;
органични и неорганични вещества;
единични кристали;
редки и микроелементи.

Области на използване на методите

ядрената енергия;
физика;
химия;
радиоелектроника;
лазерна технология;
космически изследвания и други.

Класификацията на физикохимичните методи за анализ само потвърждава колко изчерпателни, точни и многостранни са те за използване в научните изследвания.

Електрохимични методи

Основата на тези методи са реакции във водни разтвори и върху електроди под действието на електрически ток, т.е., с други думи, електролиза. Съответно видът енергия, който се използва в тези методи за анализ, е потокът от електрони.

Тези методи имат своя собствена класификация на физико-химичните методи за анализ. Тази група включва следните видове.

Анализ на електрическо тегло. Според резултатите от електролизата маса от вещества се отстранява от електродите, която след това се претегля и анализира. Получете данни за масата на съединенията. Една от разновидностите на такива работи е методът на вътрешна електролиза.
Полярография. Основата е измерването на силата на тока. Именно този индикатор ще бъде пряко пропорционален на концентрацията на желаните йони в разтвора. Амперометричното титруване на разтвори е разновидност на разглеждания полярографски метод.
Кулонометрията се основава на закона на Фарадей. Измерва се количеството електроенергия, изразходвано за процеса, от което след това се преминава към изчисляването на йоните в разтвора.
Потенциометрия – базира се на измерването на електродните потенциали на участниците в процеса.

Всички разглеждани процеси са физикохимични методи за количествен анализ на вещества. Използвайки електрохимични методи за изследване, смесите се разделят на съставни компоненти, определя се количеството мед, олово, никел и други метали.

Спектрален

Тя се основава на процесите на електромагнитно излъчване. Съществува и класификация на използваните методи.

Пламъчна фотометрия. За да направите това, тестваното вещество се впръсква в открит пламък. Много метални катиони дават цвят на определен цвят, така че идентифицирането им е възможно по този начин. Основно това са вещества като: алкални и алкалоземни метали, мед, галий, талий, индий, манган, олово и дори фосфор.
Абсорбционна спектроскопия. Включва два вида: спектрофотометрия и колориметрия. Основата е определянето на спектъра, абсорбиран от веществото. Действа както във видимата, така и в горещата (инфрачервена) част на излъчването.
Турбидиметрия.
Нефелометрия.
Луминесцентен анализ.
Рефрактометрия и полярометрия.

Очевидно всички разглеждани методи в тази група са методи за качествен анализ на дадено вещество.

Емисионен анализ

Това причинява излъчване или поглъщане на електромагнитни вълни. Според този показател може да се прецени качественият състав на веществото, тоест какви специфични елементи са включени в състава на пробата за изследване.

Хроматографски

Физикохимичните изследвания често се провеждат в различни среди. В този случай хроматографските методи стават много удобни и ефективни. Те са разделени на следните видове.

Адсорбционна течност. В основата на различната способност на компонентите за адсорбция.
Газова хроматография. Също така въз основа на адсорбционния капацитет, само за газове и вещества в състояние на пара. Използва се при масово производство на съединения в подобни агрегатни състояния, когато продуктът излиза в смес, която трябва да се раздели.
Разпределителна хроматография.
Редокс.
Йонообмен.
Хартия.
Тънък слой.
Седиментни.
Адсорбционно-комплексообразуващи.

Термичен

Физическите и химичните изследвания включват също използването на методи, базирани на топлината на образуване или разпадане на веществата. Такива методи също имат своя собствена класификация.

Термичен анализ.
Термогравиметрия.
Калориметрия.
Енталпометрия.
Дилатометрия.

Всички тези методи ви позволяват да определите количеството топлина, механичните свойства, енталпиите на веществата. Въз основа на тези показатели съставът на съединенията се определя количествено.

Методи на аналитичната химия

Този раздел на химията има свои собствени характеристики, тъй като основната задача, пред която са изправени анализаторите, е качественото определяне на състава на веществото, тяхната идентификация и количествено отчитане. В тази връзка аналитичните методи за анализ се разделят на:

химически;
биологични;
физични и химични.

Тъй като се интересуваме от последните, ще разгледаме кои от тях се използват за определяне на вещества.

Основните разновидности на физикохимичните методи в аналитичната химия

Спектроскопични - всички същите като тези, обсъдени по-горе.
Масспектрален – базира се на действието на електрическо и магнитно поле върху свободни радикали, частици или йони. Лаборантът по физикохимичен анализ осигурява комбинирано въздействие на посочените силови полета, като частиците се разделят на отделни йонни потоци според съотношението на заряд и маса.
радиоактивни методи.
Електрохимия.
Биохимичен.
Термичен.

Какво ни позволяват тези методи на обработка да научим за веществата и молекулите? Първо, изотопният състав. И също така: реакционни продукти, съдържанието на определени частици в особено чисти вещества, масите на желаните съединения и други неща, полезни за учените.

По този начин методите на аналитичната химия са важни начини за получаване на информация за йони, частици, съединения, вещества и техния анализ.

Неводните разтворители са широко използвани в съвременния фармацевтичен анализ. Ако по-рано основният разтворител в анализа беше вода, сега се използват едновременно различни неводни разтворители (ледена или безводна оцетна киселина, оцетен анхидрид, диметилформамид, диоксан и др.), Които позволяват промяна на силата на основност и киселинност на анализирани вещества. Разработен е микрометод, по-специално капковият метод за анализ, който е удобен за използване при вътрешноаптечен контрол на качеството на лекарствата.

През последните години са широко разработени такива методи на изследване, при които се използва комбинация от различни методи за анализ на лекарствени вещества. Например, хроматография-масспектрометрия е комбинация от хроматография и масспектрометрия. Физиката, квантовата химия и математиката все повече навлизат в съвременния фармацевтичен анализ.

Анализът на всяко лекарствено вещество или суровина трябва да започне с външен преглед, като се обръща внимание на цвета, миризмата, кристалната форма, контейнера, опаковката, цвета на стъклото. След външен преглед на обекта на анализ се взема средна проба за анализ съгласно изискванията на Глобален фонд Х (стр. 853).

Методите за изследване на лекарствените вещества се делят на физични, химични, физикохимични, биологични.

Физическите методи за анализ включват изследване на физичните свойства на дадено вещество, без да се прибягва до химични реакции. Те включват: определяне на разтворимост, прозрачност

или степента на мътност, цвят; определяне на плътност (за течни вещества), влажност, точка на топене, втвърдяване, точка на кипене. Подходящите техники са описани в SP X (стр. 756-776).

Химичните методи за изследване се основават на химични реакции. Те включват: определяне на пепелно съдържание, реакция на околната среда (pH), характерни числени показатели на масла и мазнини (киселинно число, йодно число, число на осапунване и др.).

За целите на идентифицирането на лекарствени вещества се използват само такива реакции, които са придружени от визуален външен ефект, например промяна в цвета на разтвора, отделяне на газове, утаяване или разтваряне на утайки и др.

Методите за химични изследвания включват също тегловни и обемни методи за количествен анализ, приети в аналитичната химия (неутрализация, утаяване, редокс методи и др.). През последните години фармацевтичният анализ включва такива химични изследователски методи като титруване в неводни среди, комплексометрия.

Качественият и количественият анализ на органичните лекарствени вещества, като правило, се извършва в зависимост от естеството на функционалните групи в техните молекули.

С помощта на физико-химичните методи се изучават физични явления, възникващи в резултат на химични реакции. Например при колориметричния метод интензитетът на цвета се измерва в зависимост от концентрацията на веществото, при кондуктометричния анализ се измерва електрическата проводимост на разтворите и др.

Физикохимичните методи включват: оптични (рефрактометрия, поляриметрия, емисионни и флуоресцентни методи за анализ, фотометрия, включително фотоколориметрия и спектрофотометрия, нефелометрия, турбодиметрия), електрохимични (потенциометрични и полярографски методи), хроматографски методи.

Категории

Избор на редакторите