Тема 4 – Сочетание хроматографических и спектроскопических методов при качественной и количественной идентификации лекарственных препаратов (3,75 часа)

Цель: ознакомление обучающихся с применением в фармацевтической практике методов хроматографии в сочетании с различными видами спектроскопии

Задания:

Форма выполнения: рефераты по –заданиям темы

Критерии выполнения: работа с литературой по вопросам темы и подготовка отдельного реферата

Срок сдачи: 14 неделя

Критерии оценки: 1 ч СРС = 0,66 балла, 0,66´3,35 = 2,5 балла

Литература

1. Ляликов Ю.С. Физико-химические методы анализа. Издание 5-е, перераб. и доп. - М., «Химия», 1973. – 536 с.

2. Отто М.Современные методы аналитической химии. 2-е исправленное издание. -Москва: Техносфера, 2006. – 416 с.

3. Беликов В.Г. Фармацевтическая химия. В 2 ч: Учебн. пособие / В.Г. Беликов – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: МЕДпресс-информ, 2007. - 624 с.

4. Государственная фармакопея Республики Казахстан. Т. 1. – Алматы: Издательский дом «Жибек жолы», 2008. – 592 с.

5. Руководство к лабораторным занятиям по фармацевтической химии: Учеб. пособие / Под. ред. А.П. Арзамасцева. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Медицина, 2001. – 384 с.

Контроль (вопросы):

ПРИЛОЖЕНИЕ

Хромато-масс-спектрометрия. Большинство лекарственных форм представляют собой смеси. Даже при использовании эффективных способов пробоподготовки для выделения интересующих соединений анализировать все же приходится смесь. Одним из перспективных физико-химических методов, позволяющих идентифицировать многокомпонентные лекарства является хромато-масс-спектрометрия. Это гибридный метод анализа, по этой причине должен рассматриваться как сочетание хроматографии (газовой или жидкостной) и масс-спектрометрии. Процессы разделения и анализа здесь протекают совершенно независимо друг от друга.

Уже давно масс-спектрометр рассматривают как отличный детектор для газовой хроматографии. Как газовый хроматограф, так и масс-спектрометр представляют собой в принципе относительно несложные приборы, а получаемые с помощью каждого из них аналитические данные просты для понимания и использования. Когда эти два прибора напрямую соединяют в единую хромато-масс-спектрометрическую систему, возможности такой системы не равны просто сумме возможностей каждого прибора; аналитические возможности увеличиваются экспоненциально. Для того, чтобы реализовать весь потенциал, заключенный в громадном количестве данных, генерируемых хромато-масс-спектрометром, необходим специализированный компьютер. С подключением компьютера к прибору становятся возможными многие операции с данными, увеличивающие их аналитическую ценность. Полученные с помощью масс-спектрометрического детектора спектры, дают такую информацию о качественном составе пробы, какую не могут дать иные газохроматографические детекторы. Масс-спектрометрический детектор обладает большей чувствительностью, кроме того, он разрушает пробу, дает информацию о массе и различает скорее гомологи, чем изомеры.

Принципиальная схема масс-спектрометра в комбинации с газовым хроматографом представлена на рис. 1.

Рисунок 1 - Принципиальная схема масс-спектрометра в комбинации с газовым хроматографом

Первым шагом при хромато-масс-спектрометрическом анализе является обычно сканирование по всему диапазону масс (рис. 2). Идентифицирование проводят с помощью библиотеки спектров, чаще всего заложенной в память ЭВМ, которая одновременно и управляет работой детектора. Изучение характеристических пиков и молекулярных ионов играет важную роль при идентификации соединения.

Рисунок 2 - Спектр соответствует полному сканированию. В определенном диапазоне измерены все отношения масса/заряд

Следующим шагом, представленным на рис.3, является качественный анализ, для чего используют метод регистрации отдельных ионов (SIM). Для этого применяют фильтр, чтобы исследовать только несколько видов ионов и тем самым повысить чувствительность.

Рисунок 3 - Тот же пример, что и на рис.2. Проведена регистрация по отдельным ионам с выбранным отношением масса/заряд. Время измерения увеличено, что позволило повысить чувствительность

Наконец, суммируют все осциллограммы по отдельным ионам и наносят на диаграмму с единым масштабом времени (рис.4), чтобы получить хроматограмму по всем ионам в пробе (TIC).

Рисунок 4 - Пример хроматограммы по всем ионам

Дальнейшее развитие ГХ/МС-методов и широкое применение компьютерной техники привело к тому, что масс-спектрометрия стала доступной не только специалистам, но активно используется в качестве стандартного метода детектирования в газовой хроматографии. Компьютер управляет системой в целом, записывает данные, накапливает массовые спектры. Накопление большого количества масс-спектров за секунду требует большого объема памяти и высокого быстродействия машины.

Пример применения хромато-масс-спектрометрии для разделения смеси лекарственных веществ приведен на рис. 5.

Рисунок 5 - Сравнение спектра вещества с временем удерживания морфина (рис. 5) и сравнение со спектром морфина, заложенным в банк данных (рис.6)

Рисунок 6

В наши дни масс-спектрометры выпускают только в комплекте с компьютером. Большую помощь при идентификации оказывает банк масс-спектральных данных, который заказчик получает вместе с прибором. По мере выполнения масс-спектрометрических анализов новые результаты непрерывно вводятся в память компьютера, пополняя банк данных. При необходимости воспользоваться банком аналитик посылает в ЭВМ запрос, и компьютер сам находит в памяти спектр, который лучше других соответствует регистрируемому в данный момент спектру. Оба спектра появляются на экране, и теперь остается только сопоставить две спектральные картины. Сравнение спектров, то есть своеобразное опознание по отпечаткам пальцев, значительно проще для идентификации неизвестных веществ, чем реконструкция молекул по отдельным фрагментам. Единственное необходимое условие для такой идентификация-наличие в банке данных спектра того самого вещества, которое поступило для анализа.

Хромато-масс-спектрометрия нашла широкое применение в настоящее время в различных областях химии, медицины, фармацевтического производства, экологического мониторинга и технологического контроля в промышленности.

Контрольно-измерительные средства

Рубежный контроль №1

Вариант 1

1.Какие существуют типы излучения?

2.Опишите характеристические частоты в ИК-спектре?

3.Дайте характеристику методам спектроскопии протонно-магнитного резонанса (ПМР)?

Вариант 2

1.Сформулируйте основной закон фотометрии?

2.В чем заключаются физические основы возникновения света?

3.Что такое фотоэффект?

Вариант 3

1.Дайте определение показателя рефракции по Фармакопее США?

2. Приведите интерполирование для расчета концентрации, соответствующей значению показателя преломления, взятому с четвертым знаком?

3. Какие вещества подвергаются поляриметрическому методу анализа?

Вариант 4

1.Дайте определение флуоресценции?

2.В чем заключается природа люминесцентного излучения?

3.Качественный и количественный флуоресцентный анализ?

Вариант 5

1.Дайте определение характеристическим атомным спектрам?

2.Что подразумеваются под спектрами испускания?

3. Что подразумеваются под спектрами поглощения?

Приложение 1.

Пример 1. Спектр ЯМР ¹Н соединения (С₁₈Н₃₅N) представлен на рис. 4.22.

а) Cудя по эмпирической формуле, число эквивалентов двойных связей равно 2.

б) Отношение интегральных интенсивностей сигналов составляет 3:28:2:2, что согласуется с эмпирической формулой.

в) Резонансный сигнал при δ = 0,9 млн.д. (3 Н, триплет, J ≈ 6 Гц), вероятно, принадлежит метильной группе, связанной с метиленовым звеном углеводородной цепи; отсюда следует частичная структура СН₃СН₂- алкил.

г) Резонансный сигнал при δ = 2,35 млн.д. (2 Н, триплет, J ≈ 7 Гц), обусловлен метиленовым звеном углеводородной цепи, связанным с другим метиленовым звеном, а также с дезэкранирующей группой Х; отсюда следует другая частичная структура

–СН₂СН₂Х. Сдвиг на 1,1 млн.д. в слабое поле обусловлен эффектами экранирования.

д) Резонансный сигнал при δ = 1,20-1,7 млн.д. (26Н, 2Н, 2Н) обусловлен алкильной цепью из 15 атомов углерода, в которой два метиленовых звена (вероятно, β- и γ-звенья), слегка дезэкранированной группой Х, обладающей –I-эффектом.

е) Приведенные данные свидетельствуют, что соединение имеет структуру СН₃(СН₂)₁₅СN или СН₃(СН₂)₁₅NС; обе формулы не противоречат числу эквивалентов двойных связей. Значения J согласуются с типичными константами взаимодействия для углеводородных соединений.

Страница 61 из 61