Курсовая работа (т): Современное состояние и перспективы применения фотометрических реакций в фармацевтическом анализе

Современное состояние и перспективы применения фотометрических реакций в фармацевтическом анализе

Курсовая работа

Современное состояние и перспективы применения фотометрических реакций в фармацевтическом анализе

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ГФ - государственная фармакопея

ДКВ - дигидрокверцетин

ЛВ - лекарственное вещество

ЛС - лекарственное средство

МФ - международная фармакопея

ПФЛ - пентоксифиллин

ВВЕДЕНИЕ

В последнее десятилетие проблемы обеспечения качества фотометрических реакций на международном, региональном и национальном уровне приобрели особенное значение. Внимание к качеству фотометрических реакций в фармации объясняется постоянным расширением номенклатуры, в первую очередь из-за увеличения числа воспроизведенных лекарств (дженериков), а также за счет их доступности в сфере обращения. Этому способствовала в значительной степени концепция Международной конференции по гармонизации (ICH), в которой сформулирована взаимосвязь факторов эффективность, безопасность и качество лекарственных средств, которые, как известно, определяют целевое назначение лекарственных средств [10].

Все химические соединения взаимодействуют с электромагнитным излучением, уменьшая интенсивность его потока.

Абсорбционная спектроскопия основана на измерении уменьшения интенсивности излучения, прошедшего через раствор анализируемого вещества. Из методов абсорбционной спектроскопии наибольшее распространение получил фотометрический метод анализа. Фотометрический метод анализа - один из самых старых и распространенных методов физико-химического анализа. Достоинствами метода являются относительная простота эксперимента, специфичность и использование сравнительно небольшого количества вещества (2- 5 мг). Эффективность его использования обусловлена рядом обстоятельств, важнейшими из которых являются:

·  наличие разнообразных фотометрических методик анализа практически на все элементы периодической системы и многочисленные органические вещества;

·        возможность использования относительно недорогой и доступной аппаратуры;

·        возможность фотометрических определений соединений в интервале от 100 до 106 %, включая анализ веществ высокой степени очистки.

Фотометрический метод, в частности, успешно применяется для контроля качества ЛС при их производстве и хранении. Комбинирование фотометрических методов с некоторыми методами разделения - хроматографическим, экстракционным позволяет на 1-2 порядка повысить чувствительность определения [19].

Цель данной работы - исследование возможности применения фотометрических реакций в фармацевтическом анализе для различных групп лекарственных веществ.

Задачи данной курсовой работы:

)        дать общую характеристику фотометрического метода;

)        рассмотреть приборы и компоненты, используемые для фотометрического анализа;

)        рассмотреть применение фотометрических реакций в фармацевтическом анализе;

)        проанализировать качественный анализ при помощи фотометрических реакций в фармацевтическом анализе.

Объектом исследования являются ЛС различной природы.

Предмет курсового исследования - фотометрический метод.

1. Общая характеристика фотометрических реакций

Фотометрические реакции - это реакции, которые основаны на получении окрашенного соединения с последующим определением оптической плотности. Фотометрические реакции положены в основу фотометрических методов анализа.

Одной из главных задач, которые могут быть решены с помощью фотометрических методов, является определение концентрации вещества в растворе.

Любое фотометрическое определение состоит из двух этапов:

) приготовление раствора для фотометрирования (переведение анализируемой пробы в раствор и собственно проведение фотометрической реакции;

) измерение величины поглощения испытуемого раствора (фотометрирование) [9].

По окраске растворов окрашенных веществ можно определять концентрацию того или иного компонента или визуально, или при помощи фотоэлементов - приборов, превращающих световую энергию в электрическую. В соответствии с этим различают фотометрический визуальный метод анализа, называемый часто колориметрическим, и метод анализа с применением фотоэлементов - собственно фотометрический метод анализа. Фотометрический метод является объективным методом, поскольку результаты его не зависят от способностей наблюдателя, в отличие от результатов колориметрического - субъективного метода. Оба метода основаны на пропорциональной зависимости между светопоглощением и концентрацией поглощающего вещества [18].

Очень редко фотометрирование проводят сразу же после переведения анализируемой пробы в раствор, так как величина поглощения в этом случае бывает очень незначительна и невозможно определять малые количества вещества. Поэтому на практике определяемый компонент обычно переводят в соединение, обладающее значительным поглощением, и стремятся использовать аппаратуру, которая дает возможность производить измерения в области его максимума поглощения. Чаще всего определяемый элемент переводят в комплексное соединение с различными органическими реагентами.

При выборе реагента для определения какого-либо элемента следует учитывать прежде всего его селективность, а также чувствительность определения, которая может быть при этом достигнута. Селективность реагента в фотометрическом методе определяется в первую очередь возможностью найти область спектра, в которой поглощает испытуемое соединение, свободную от наложения поглощения посторонних компонентов, присутствующих в растворе. Кроме того, следует стремиться подобрать специфические условия проведения реакции, в которых образуется комплексное соединение только определяемого элемента. Оптимальные условия определения требуют полного связывания определяемого элемента в комплекс.

Оптимальные условия образования комплексного соединения будут зависеть не только от избытка реагента, но также от рН раствора, особенно в том случае, когда используемый реагент является слабой кислотой. В тех случаях, когда комплексное соединение отличается малой прочностью, для сдвига равновесия в сторону более полного образования комплексного соединения используют органические растворители: спирт, ацетон, или экстрагируют его в слой органического растворителя, несмешивающегося с водой (экстракционно-фотометрический метод). Кроме того, поглощение самого органического реагента очень часто меняется с изменением кислотности раствора, что следует учитывать при выборе оптимальной длины волны для измерения поглощения комплекса [9].

По окраске растворов окрашенных веществ можно определять концентрацию того или иного компонента или визуально, или при помощи фотоэлементов - приборов, превращающих световую энергию в электрическую. В соответствии с этим различают фотометрический визуальный метод анализа, называемый часто колориметрическим, и метод анализа с применением фотоэлементов - собственно фотометрический метод анализа. Фотометрический метод является объективным методом, поскольку результаты его не зависят от способностей наблюдателя, в отличие от результатов колориметрического - субъективного метода. Оба метода основаны на пропорциональной зависимости между светопоглощением и концентрацией поглощающего вещества.

Поглощение в видимой областях спектра связано в основном с возбуждением электронов. Факторами, обусловливающими поглощение света исследуемыми веществами, является наличие в их молекулах так называемых хромофоров. Хромофоры - ненасыщенные группы атомов, обуславливающие цвет химического соединения. В то же время хромофоры поглощают электромагнитное излучение независимо от наличия окраски.

Растворитель не должен поглощать свет в той области спектра, что и исследуемое вещество. Характер спектра может изменяться в различных растворителях, а также при изменении рН среды.

Каждая функциональная группа в молекуле вещества характеризуется поглощением света в определенной области спектра, что и используется для целей идентификации и количественного определения вещества в лекарственном средстве [15].

Метод абсорбционной спектрофотометрии в видимой области спектра включен в ГФ XI и МФ III, а также в последние издания фармакопеи почти всех стран для определения подлинности, чистоты и количественного определения вещества в ЛС [5, 11].

2. Приборы и компоненты для фотометрического анализа

Фотометр - оптический прибор, позволяющий измерять световой поток на фиксированных длинах (диапазонах) волн. Основные компоненты одноканального (однолучевого) фотометра показаны на рисунке 1.

Рисунок 1 - Основные компоненты одноканального фотометра

Свет от источника излучения проходит через входную щель и попадает на светофильтр, который пропускает узкую область спектра, необходимую для измерения. Свет попадает на кювету с образцом, частично, в зависимости от количества исследуемого вещества, поглощается в кювете. Прошедший через кювету свет отделяется на выходной щели от рассеянного света. На фотоприемнике световой поток преобразуется в электрический сигнал, который измеряется микропроцессором. Величина прошедшего через кювету света зависит от состава и количества вещества в кювете. В одноканальном фотометре измерение холостой пробы, калибратора, опытных проб и контролей измеряется последовательно, в двухканальном фотометре измерение может проводиться по схеме компенсации, т.е. постоянного сравнения с бланком (холостой пробой).

Спектрофотометр - оптический прибор, который разлагает световой поток на непрерывный спектр и позволяет измерять его на любой длине волны в пределах оптического диапазона. В качестве диспергирующего устройства, разлагающего свет на монохроматический, используется диспергирующая призма или дифракционная решетка.

Последовательность и месторасположение отдельных оптических элементов и систем на пути следования светового потока от источника света до детектора излучения в том или ином спектрофотометре характерны для данного прибора. Существенным для спектрофотометра является возможность непрерывной регистрации спектра, разрешающая способность.

Основные элементы спектрофотометра представлена на рисунке 2. Свет пропускается через монохроматор, чтобы обеспечить выбор желательной области спектра, которую нужно использовать для измерений. Щели нужны, чтобы выделить узкий луч света и, тем самым, улучшить цветную чистоту. Свет затем проходит через поглощающую ячейку (кювету), где часть излучательной энергии поглощается, в зависимости от природы и концентрации раствора. Не поглощенный свет попадает на фотоприемник (фотоэлемент, фотоумножитель, фотодиод и др.), преобразующий энергию излучения в электрический сигнал, величина которого может быть зарегистрирована измерительным устройством и выведена на стрелочный или цифровой индикатор [6].

Рисунок 2 - Основные компоненты спектрофотометра

3. Применение фотометрических реакций в фармацевтическом анализе

Спектрофотометрический метод широко используется для идентификации, установления количественного содержания и определения чистоты веществ. Данный метод с успехом применяется также для количественного анализа многокомпонентных смесей.

В ряде случаев для фотометрического определения ЛС используют видимую область спектра. Анализ основан на проведении цветных реакций с последующим измерением оптической плотности на спектрофотометрах и фотоколориметрах [1].

3.1 Реакция диазотирования и азосочетания

Разработаны методики фотоколориметрического определения производных фенола: синэстрола (мезо-3,4-ди-(4’,4”-гидроксифенил)-гексан), диэтилстильбэстрола (транс-3,4-ди-(4’,4”-гидроксифенил)-гексен-3) и других лекарственных веществ, содержание которых в лекарственных формах составляет один или несколько миллиграммов на основе реакции азосочетания с диазотированной сульфаниловой кислотой. Данные ЛС обладают гиполипидемическим действием. Образуется азокраситель за счет наличия в молекулах фенольных гидроксилов, имеющий цвет от ярко-оранжевого до кроваво-красного. В этих случаях применение титриметрии неприемлемо [1].

Синэстрол

Диэтилстильбэстрол

Продукт реакции азосочетания синэстрола с диазотированной сульфаниловой кислотой имеет вид:

Аналогичный продукт реакции дает диэтилстильбэстрол

3.2 Индофеноловая проба

Разработан метод концентрирования и определения следовых количеств п-аминофенола в парацетамоле. Парацетамол обладает жаропонижающим действием. Разработанный метод основан на реакции п-аминофенола с 2-(2-гидроксифенил)-1Н-бензимидазолом (ГФБИ) при комнатной температуре в присутствии окислителя, которая приводит к образованию окрашенного в голубой цвет индофенола. Данная методика успешно применена для определения п-аминофенола в присутствии парацетамола в различных лекарственных средствах [23]. Общая схема реакции представляется следующим образом:

3.3 Нингидриновая проба

Спектрофотометрия в видимой области использована для определения тиамина бромида по реакции с нингидрином [4]. Продукт реакции имеет сине-фиолетовое окрашивание.

Тиамина бромид

Общая схема нингидриновой пробы:

Нингидрин Восстановленная форма нингидрина

Разработана методика спектрофотометрического определения калия аспарагината в ЛС «Аспаркам». Аспаркам - это ЛС, которое имеет в своем составе калий и магний, является антиаритмическим ЛС. Установлены оптимальные параметры проведения реакции аспарагинат-иона с нингидрином в присутствии аскорбиновой кислоты при длине волны 568 нм.

Калия аспарагинат

Для количественного определения γ-амино-β-фенилмасляной кислоты в субстанции салифена по реакции с нингидрином разработана фотометрическая методика. Салифен обладает антидепрессантным и анальгетическим действием. Найдены оптимальные условия для проведения фотометрической реакции. Установлено, что среднее содержание γ-амино-β-фенилмасляной кислоты в субстанции салифена составляет 72,12 ± 0,73% при относительной погрешности определения ± 1,02%. Валидационная оценка предлагаемой методики показала, что она характеризуется удовлетворительной линейностью, правильностью и сходимостью результатов [3].

γ-амино-β-фенилмасляной кислоты гидрохлорид - химическое название

3.4 Цианидиновая проба

Разработаны методики определения флавоноидов. Флавоноиды обладают антибактериальным, противоотечным действием, а также Р-витаминной активностью. Методики их определения основаны на образовании желтых окрашенных продуктов с хлоридом алюминия в среде уксусной кислоты (406-410 нм), для стандартизации гомеопатических настоек, получаемых из туи [12] и чистотела [17].