ДЪРЖАВНА ОБРАЗОВАТЕЛНА ИНСТИТУЦИЯ ЗА ВИСШЕ ПРОФЕСИОНАЛНО ОБРАЗОВАНИЕ

„СИБИРСКИ ДЪРЖАВЕН МЕДИЦИНСКИ УНИВЕРСИТЕТ НА ФЕДЕРАЛНАТА АГЕНЦИЯ ЗА ЗДРАВЕОПАЗВАНЕ И СОЦИАЛНО РАЗВИТИЕ“

Е.А. Краснов, А.А. Блинникова

ФИЗИЧНИ И ХИМИЧНИ МЕТОДИ ПРИ АНАЛИЗ НА ЛЕКАРСТВА

РУКОВОДСТВО

UDC 543.544.1:615.074

BBK G472+ R282

Краснов Е.А., Блинникова А.А., Физико-химични методив анализа на лекарствата: Учебник. – Томск, 2011. – 168 с.

Учебникът разглежда теоретичните основи, апаратурата и аналитичните възможности на широко използвани физикохимични методи във фармацевтичния анализ. Описани са примери за използване на GLC, HPLC, спектрофотометрия, рефрактометрия, поляриметрия за установяване на идентичността, тест за чистота и количествено определяне на лекарства. Въпроси за самоподготовка и тестови задачипо посочените методи.

Учебникът е предназначен за студенти, обучаващи се по специалността фармация (задочна форма).

Таблица 8. Ил.35. Библиография 6 заглавия

Рецензенти:

Ръководител на Катедрата по фармацевтична химия с курс по токсикология

Химия MMA кръстен след. I.M.Sechenova, доктор по филология
професор				Г.В.Раменская
Управител	отдел	фармацевтични		Новосибирск
Държавен медицински университет, доктор по филология,
професор				Е.А.Ивановская

BN5-98591-019-9 © Е. А. Краснов, А. А. Блинникова, 2010 г.

© Сибирска държава медицински университет, 2010

ВЪВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. РЕФРАКТОМЕТРИЯ
1.1. Теоретична основа
1.2. Рефрактометрично определяне на концентрирани разтвори
(концентрати на лечебни вещества)
1.3. Рефрактометрично определяне на лекарственото съдържание
вещества във водни разтвори
1.4. Проектиране и описание на лабораторен рефрактометър тип Abbe
Тестови задачи
Ситуационни задачи
Лабораторни работи
ГЛАВА 2. ПОЛЯРИМЕТРИЯ
2.1. Теоретични основи на поляриметрията
Въпроси за самоподготовка
Тестови задачи
Практически задачи
ГЛАВА 3. СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧНА ФОТОЕЛЕКТРО-
КОЛОРИМЕТРИЯ
3.1. Общи теоретични положения. Електронен спектър на поглъщане
и неговите характеристики
3.2. Основен закон за поглъщане на светлина
3.3. Причини за отклонение от закона за поглъщане на светлината
3.4. Приложения на UV-видима спектроскопия
3.4.1. Тестване за автентичност на лекарствени вещества

3.4.2. Тест за чистота
3.4.3. Определяне на количествено съдържание на лекарствени вещества
3.5. Характеристики на анализа на лекарствени вещества във видимата област
3.6. Етапи фотометрично определянелекарства за
разработване на методи за анализ
3.7. Оборудване във фотометрията
Въпроси за самоподготовка
Тестови задачи
Ситуационни задачи
Лабораторни работи
ГЛАВА 4. ГАЗОВА ХРОМАТОГРАФИЯ
4.1. Газо-течна хроматография
4.2. Хроматографски параметри
4.3. Качествен анализ
4.4. Количествен анализ
4.4.1. Абсолютен метод на калибриране
4.4.2.Метод за вътрешна нормализация
4.4.3. Вътрешен стандартен метод
4.5. Малко информация за хроматографските инструменти
Въпроси за самоподготовка
Тестови задачи
ГЛАВА 5. ТЕЧНА ХРОМАТОГРАФИЯ
ВИСОКОЕФЕКТИВНА ТЕЧНА ХРОМАТОГРАФИЯ
5.1. Принципът на HPLC анализа, основните компоненти на хроматографа
и техните характеристики
5.2. Качествени и количествени анализи
5.3. Съвременни течни хроматографи
Въпроси за самоподготовка

Тестови задачи
ГЛАВА 6. ПОТЕНЦИОМЕТРИЯ,
ПОТЕНЦИОМЕТРИЧНО ТИТРУВАНЕ
Въпроси за самоподготовка
Тестови задачи
ОТГОВОРИ НА ТЕСТОВИ ЗАДАЧИ
ОТГОВОРИ НА СИТУАЦИОННИ ПРОБЛЕМИ
ПРИЛОЖЕНИЯ

Списък на съкращенията

PC – хартиена хроматография HPLC – високоефективна течна хроматография GLC – газово-течна хроматография

GSO - държавна стандартна проба GF - държавна фармакопея KH - колонна хроматография ND - нормативен документ NZD - неподвижна течна фаза NF - неподвижна фаза

NPC – хроматография с нормална фаза OPC – хроматография с обърната фаза PGP – мобилен газова фаза PT – потенциометрично титруване PF – подвижна фаза

РСО – работна стандартна проба SOWS – стандартна проба от свидетелско вещество TLC – тънкослойна хроматография UV – ултравиолетова FS – фармакопейна монография

FSP - фармакопейна статия на предприятието

ВЪВЕДЕНИЕ

Разширяването на арсенала от лекарства е съпроводено с разработването на нови методи за техния анализ. Това се дължи на факта, че добивът и качеството на крайните продукти на химическото и фармацевтичното производство зависи не само от стриктното изпълнение на процеса в съответствие с технологичните правила, от качеството на изходните суровини, но и от използването надеждни методи за поетапен контрол. Ето защо през последното десетилетие се отделя значително внимание на подобряването на контрола на качеството на лекарствата.

Както е известно, аналитичният контрол се извършва на всички етапи на производството, като се започне от входящия контрол на качеството на суровините и се стигне до анализа на готовите продукти. Този контрол трябва да се извършва в пълно съответствие с действащата нормативна документация (национална фармакопея, FSP). Регулаторният документ съдържа набор от официални методи за изследване на вещества и техните лекарствени форми, въз основа на резултатите от анализа на които се решава въпросът за възможността за тяхното използване в медицинската практика. В този случай се установява доброто качество на лекарството, което се състои както в определяне на автентичността и откриване на примеси, така и в количественото съдържание на активното вещество.

Основните изисквания на фармакопейния анализ на лекарствата са висока чувствителност, специфичност, точност и бързина. Тези изисквания се изпълняват чрез физични и физикохимични методи за анализ, базирани на измервания на определени константи, присъщи на всяко вещество.

Основно физикохимичните методи се разделят на три групи:

1) оптични методи, основани на законите за взаимодействие на материята с електромагнитното излъчване;

2) хроматографски методи за разделяне и количествено определяне на смес от вещества, основани на разликата в разпределението на компонентите между подвижната и неподвижната фаза;

3) електрохимични методи за анализ, които се основават на електро Химични свойствавещества.

Оптичните методи включват: рефрактометрия,

поляриметрия, спектрофотометрия, фотоколориметрия, фототурбидиметрия, флуориметрия. От изброените методи последните два не се разглеждат поради ограниченото им приложение във фармацевтичната практика.

Използват се следните хроматографски методи за разделяне: хартиена хроматография, тънкослойна хроматография (TLC), газово-течна хроматография (GLC), високоефективна течна хроматография (HPLC).

HPLC. Показана е тяхната изключителна гъвкавост, която им позволява да решават проблеми с разделянето на смеси различни вещества– от най-простите до най-сложните органични съединения. Редица примери описват използването на тези методи за целите на фармакопейния анализ.

Електрохимичните методи включват: потенциометрия, кондуктометрия, полярография и др. В ръководството е отразена само потенциометрията - метод, основан на измерване на разликата в равновесните потенциали при почти липса на ток между индикаторния електрод и референтния електрод, потопен в анализирания разтвор.

Имайки предвид, че помагалото е предназначено предимно за студенти кореспондентски отдел, дадени са въпроси за самоподготовка и тестови задачи по предложените физични и химични методи.

При подготовката на това учебно помагалоВключена е само тази информация, чието познаване е необходимо за качествени и количествени анализи на вещества, лекарства и откриване на примеси в тях.

ГЛАВА 1. РЕФРАКТОМЕТРИЯ

Рефрактометрията се използва широко в различни области на химията. Използва се във фармацевтичен анализ, биохимичен анализ, анализ на храни и др. Този метод е най-старият оптичен метод за изследване, използван в химията. Въз основа на стойностите на показателите на пречупване и плътността Исак Нютон направи интересни заключения за състава на солите, етиловия алкохол и други вещества. В средата на 18в. Петербургският академик Йохан Ойлер извърши серия от измервания на показателите на пречупване на редица течности.

Михаил Ломоносов работи върху проектирането и подобряването на един от първите рефрактомери от 1752 до 1762 г.

Основна роля в разпространението на рефрактометрията изигра работата на немските професори Абе (1840-1905) и Пулфрих (1858-1927), които създадоха удобни конструкции на рефрактометри, които се използват широко днес.

Широкото използване на рефрактометрията като метод за анализ е улеснено от комбинацията от висока точност, техническа простота и достъпност. Индексът на пречупване е една от малкото физични константи, които могат да бъдат измерени с много висока точност и малко време, като се използва малко количество материал. Съществуващите рефрактометри позволяват да се определи индексът на пречупване с точност от порядъка на 10–4 -10–5, т.е. до 0,01% и дори до 0,001% от измерената стойност. Това изисква 0,05-0,5 g от веществото, а цялата процедура на измерване се свежда до вземане на показания по скала и прости изчисления. Времето, необходимо за измерване и извършване на съответните изчисления, е само няколко минути. Съществено предимство на метода е възможността за автоматично записване на показателите на пречупване.

			1.1. ТЕОРЕТИЧНА РАМКА
При преминаване на границата между две прозрачни хомогенни среди
в началото на 17 век. закон на пречупване. Съгласно този закон отношението
синуси на ъгли на падане			и пречупване		равно на съотношението на скоростта
разпространение на светлината			и V2 в две контактни среди, има количество
константа:	n = sinα		Където n се извиква относителен показател(или
коефициент)	пречупване.
Индексът на пречупване зависи от редица фактори:
			∙ естеството на веществото;
			∙ концентрация на разтвора;
			∙ природата на разтворителя;
			∙ температура;
			∙ дължина на вълната на светлината.
Ориз. 1. Пречупване на лъча на границата

две прозрачни медии

Когато работите с разтвори на вещества, първо измервайте индекса на пречупване на разтворителя, който се изважда от индекса на пречупване на разтвора. Определянето се извършва при температура 200 С и дължината на вълната на линия D от натриевия спектър е 589,3 nm, а индексът на пречупване е обозначен с индекси -

nD 20.

По-долу са показани коефициентите на пречупване на най-често използваните разтворители: вода - 1.3330; метанол – 1.3286; етанол – 1.3613; ацетон –1,3591; хлороформ – 1.4456.

Влиянието на температурата в рефрактометрията се елиминира чрез термостатиращи призмени блокове с водни ризи. При температури 10

Те включват: определяне на температурите на топене и втвърдяване, както и температурните граници на дестилацията; определяне на плътност, индекс на пречупване (рефрактометрия), оптично въртене(поляриметрия); спектрофотометрия - ултравиолетова, инфрачервена; фотоколориметрия, емисионна и атомно-абсорбционна спектрометрия, флуориметрия, ядрено-магнитна резонансна спектроскопия, масспектрометрия; хроматография - адсорбционна, разпределителна, йонообменна, газова, високоефективна течна; електрофореза (фронтална, зонална, капилярна); електрометрични методи (потенциометрично определяне на pH, потенциометрично титруване, амперометрично титруване, волтаметрия).

Освен това е възможно да се използват методи, алтернативни на фармакопейните, които понякога имат по-разширени аналитични характеристики (бързина, точност на анализа, автоматизация). В някои случаи фармацевтична компания закупува устройство, чиято употреба се основава на метод, който все още не е включен във фармакопеята (например методът на спектроскопия на Романов - оптичен дихроизъм). Понякога е препоръчително да се замени хроматографската техника със спектрофотометрична, когато се определя автентичността или тестването за чистота. Фармакопейният метод за определяне на примеси от тежки метали чрез утаяване под формата на сулфиди или тиоацетамиди има редица недостатъци. За определяне на примеси от тежки метали много производители въвеждат физични и химични методи за анализ като атомно-абсорбционна спектрометрия и атомно-емисионна спектрометрия с индуктивно свързана плазма.

В някои частни статии на Държавния фонд X се препоръчва да се определи температурата на втвърдяване или точката на кипене (според Държавен фонд XI - „температурни граници на дестилация“) за редица течни лекарства. Точката на кипене трябва да бъде в диапазона, даден в частната статия. По-широк интервал показва наличието на примеси.

Много частни артикули на Държавния фонд X осигуряват приемливи стойности на плътност и по-рядко вискозитет, потвърждавайки автентичността и доброто качество на лекарството.

Почти всички частни статии на Държавния фонд X стандартизират такъв показател за качество на лекарството като разтворимост в различни разтворители. Наличието на примеси в лекарството може да повлияе на неговата разтворимост, като я намали или увеличи в зависимост от естеството на примеса.

Физични методи за анализ

Потвърждава се автентичността на лекарственото вещество; агрегатно състояние (твърдо, течно, газообразно); цвят, мирис; кристална форма или вид аморфно вещество; хигроскопичност или степен на изветряне във въздуха; устойчивост на светлина, кислород във въздуха; летливост, подвижност, запалимост (на течности). Цветът на лекарственото вещество е едно от характерните свойства, което позволява предварителното му идентифициране.

Степента на белота (оттенък) на твърди лекарствени вещества може да се оцени чрез различни инструментални методи въз основа на спектралните характеристики на светлината, отразена от пробата. За да направите това, коефициентът на отражение се измерва, когато пробата е осветена с бяла светлина. Коефициентът на отражение е съотношението на количеството на отразения светлинен поток към количеството на падащия светлинен поток. Позволява ви да определите наличието или отсъствието на цветен нюанс в лекарствените вещества по степента на белота и степента на яркост. За бели или бели вещества със сивкав оттенък степента на белота е теоретично равна на 1. Вещества, за които е 0,95-1,00, и степента на яркост< 0,85, имеют сероватый оттенок.

По-голяма цел е да се установят различни физични константи: точка на топене (разлагане), точка на кипене, плътност, вискозитет. Важен показател за автентичност е разтворимостта на лекарството във вода, разтвори на киселини, основи, органични разтворители (етер, хлороформ, ацетон, бензол, етилов и метилов алкохол, масла и др.).

Константа, характеризираща хомогенност твърди вещества, е точката на топене. Използва се във фармацевтичния анализ за определяне на идентичността и чистотата на повечето твърди лекарствени вещества. Известно е, че това е температурата, при която твърдое в равновесие с течната фаза с наситена парна фаза. Точката на топене е постоянна стойностза отделно вещество. Наличието дори на малко количество примеси променя (като правило намалява) точката на топене на веществото, което позволява да се прецени степента на неговата чистота. Температурата на топене се отнася до температурния диапазон, при който протича процесът на топене на изпитваното лекарство от появата на първите капки течност до пълния преход на веществото в течно състояние. Някои органични съединения се разлагат при нагряване. Този процес протича при температурата на разлагане и зависи от редица фактори, по-специално от скоростта на нагряване. Дадените температурни интервали на топене показват, че интервалът между началото и края на топенето на лекарственото вещество не трябва да надвишава 2°C. Ако преходът на вещество от твърдо към течно състояние е неясен, тогава вместо температурния диапазон на топене се задава температура, при която настъпва само началото или само краят на топенето. Трябва да се има предвид, че точността на установяване на температурния диапазон, при който се топи тестваното вещество, може да бъде повлияна от условията за подготовка на пробата, скоростта на нарастване и точността на измерване на температурата и опита на анализатора.

Точката на кипене е интервалът между началната и крайната температура на кипене при нормално налягане от 760 mmHg. (101,3 kPa). Температурата, при която първите 5 капки течност са дестилирани в приемника, се нарича начална точка на кипене, а температурата, при която 95% от течността се прехвърля в приемника, се нарича крайна точка на кипене. Посочените температурни граници могат да се задават с помощта на макрометода и микрометода. Трябва да се има предвид, че точката на кипене зависи от атмосферното налягане. Точката на кипене е зададена само за относително малък брой течни лекарства: циклопропан, хлороетил, етер, флуоротан, хлороформ, трихлоретилен, етанол.

Когато установявате плътността, вземете масата на вещество с определен обем. Плътността се определя с помощта на пикнометър или хидрометър, при стриктно спазване на температурния режим, тъй като плътността зависи от температурата. Това обикновено се постига чрез термостатиране на пикнометъра при 20°C. Определени интервали от стойности на плътност потвърждават автентичността на етилов алкохол, глицерин, вазелиново масло, вазелин, твърд парафин, халогенирани въглеводороди (хлороетил, флуоротан, хлороформ), разтвор на формалдехид, етер за анестезия, амилнитрит и др.

Вискозитетът (вътрешното триене) е физическа константа, която потвърждава автентичността на течните лекарствени вещества. Има динамичен (абсолютен), кинематичен, относителен, специфичен, намален и характерен вискозитет. Всеки от тях има свои собствени мерни единици.

За да се оцени качеството на течни препарати, които имат вискозна консистенция, например глицерин, вазелин, масла, обикновено се определя относителният вискозитет. Това е съотношението на вискозитета на изследваната течност към вискозитета на водата, взето като единица.

Разтворимостта се разглежда не като физическа константа, а като свойство, което може да служи като показателна характеристика на тестваното лекарство. Наред с точката на топене, разтворимостта на веществото при постоянна температура и налягане е един от параметрите, по които се определя автентичността и чистотата на почти всички лекарствени вещества.

Методът за определяне на разтворимостта се основава на факта, че проба от предварително смляно (ако е необходимо) лекарство се добавя към измерен обем разтворител и се разбърква непрекъснато в продължение на 10 минути при (20±2)°C. Лекарството се счита за разтворено, ако не се наблюдават частици от веществото в разтвора при пропускаща светлина. Ако лекарството изисква повече от 10 минути, за да се разтвори, тогава то се класифицира като бавно разтворимо. Сместа им с разтворителя се нагрява на водна баня до 30°С и пълното разтваряне се наблюдава след охлаждане до (20±2)°С и енергично разклащане за 1-2 минути.

Методът на фазовата разтворимост дава възможност да се определи количествено чистотата на лекарствено вещество чрез точно измерване на стойностите на разтворимост. Същността на установяването на фазовата разтворимост е последователното добавяне на нарастваща маса от лекарството към постоянен обем разтворител. За да се постигне състояние на равновесие, сместа се подлага на продължително разклащане при постоянна температура и след това съдържанието на разтвореното лекарствено вещество се определя с помощта на диаграми, т.е. определя дали изпитваният продукт е отделно вещество или смес. Методът на фазовата разтворимост е обективен и не изисква скъпо оборудване или познания за природата и структурата на примесите. Това позволява да се използва за качествени и количествени анализи, както и за изследване на стабилността и получаване на пречистени лекарствени проби (до чистота 99,5%).Важно предимство на метода е възможността за разграничаване на оптични изомери и полиморфни форми на лекарствени вещества. Методът е приложим за всички видове съединения, които образуват истински разтвори.

Физико-химични методи

Те стават все по-важни за целите на обективната идентификация и количественото определяне на лекарствените вещества. Неразрушителният анализ (без разрушаване на анализирания обект), който е широко разпространен в различни индустрии, също играе важна роля във фармацевтичния анализ. Много физикохимични методи са подходящи за неговото прилагане, по-специално оптична, NMR, PMR, UV и IR спектроскопия и др.

Във фармацевтичния анализ най-широко приложение намират физикохимичните методи, които могат да се класифицират в следните групи: оптични методи; методи, базирани на абсорбция на радиация; методи, базирани на излъчване на радиация; методи, базирани на използване магнитно поле; електрохимични методи; методи за разделяне; термични методи.

Повечето от изброените методи (с изключение на оптични, електрохимични и термични) се използват широко за установяване химическа структураорганични съединения.

Физикохимичните методи за анализ имат редица предимства пред класическите химични методи. Те се основават на използването както на физичните, така и на химичните свойства на веществата и в повечето случаи се характеризират с бързина, селективност, висока чувствителност и възможност за унификация и автоматизация.

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

Широкото развитие в последните годиниполучават методи за изследване, при които се използва комбинация от различни методи при анализа на лекарствени вещества. Например, газова 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, формата на кристалите, контейнерите, опаковката и цвета на стъклото. След външен преглед на обекта на анализ се взема средна проба за анализ съгласно изискванията на ДФ Х (л. 853).

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

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

• или степен на мътност, цвят; определяне на плътността (за течни вещества), влажност, точка на топене, точка на втвърдяване, точка на кипене. Съответните методи са описани в Глобалния фонд X. (стр. 756-776).

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

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

Химическите методи за изследване също включват гравиметрични и обемни методи за количествен анализ, приети в аналитичната химия (метод на неутрализация, метод на утаяване, окислително-редукционни методи и др.). През последните години фармацевтичният анализ включва такива химични изследователски методи като титруване в неводни среди и комплексометрия.

Качественият и количественият анализ на органичните лекарствени вещества обикновено се извършва според естеството на функционалните групи в техните молекули.

Чрез физикохимични методи изучават физични явлениякоито възникват 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.

Физикохимични или инструментални методи за анализ

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

Бързото развитие на физикохимичните методи за анализ се дължи на факта, че класическите методи химичен анализ(гравиметрия, титриметрия) вече не можеше да задоволи многобройните изисквания на химическата, фармацевтичната, металургичната, полупроводниковата, ядрената и други индустрии, които изискваха повишаване на чувствителността на методите до 10-8 - 10-9%, тяхната селективност и скорост, която ще даде възможност да се контролират технологичните процеси според 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 значително по-висока.

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

Класификация на физикохимичните методи за анализ

Класификацията на физикохимичните методи за анализ се основава на естеството на измерваните физически параметъранализирана 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.

Методите за електрохимичен анализ се основават на измерване на електрически параметри: ток, напрежение, равновесни електродни потенциали, електропроводимост, количества 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 възбудените атоми, абсорбцията на монохроматичното излъчване, индексът на пречупване на светлината, ъгълът на въртене на равнината на поляризиран лъч светлина 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 фаза, което води до различни скорости на пренос на тези компоненти от неподвижната към подвижната фаза. След разделянето количественото съдържание на всеки компонент 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 определяне на спектъра на поглъщане или измерване на поглъщането на светлина при строго определена дължина на вълната, която съответства на максимума на кривата на поглъщане на изследваното вещество.

Фотоколориметричният анализ се основава на сравнение на интензитета на цвета на изследвания оцветен разтвор и стандартен оцветен разтвор с определена концентрация.

Молекулите на веществото имат определена вътрешна енергия E, компонентикоито са:

Енергията на движение на електрони Eel, разположени в електростатичното поле на атомните ядра;

Енергията на вибрациите на атомните ядра едно спрямо друго E брои;

Ротационна енергия на молекула E vr

и се изразява математически като сбор от всички горни енергии:

Освен това, ако една молекула на веществото 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 вибрациите и следователно по-голямото E, тоест енергията, придадена на молекулата на веществото при взаимодействие с електромагнитно излъчване. Следователно естеството на взаимодействието на радиационната енергия с материята ще бъде различно в зависимост от дължината на вълната на светлината λ.

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 дадено вещество чрез лъчение от UV и видимите части на спектъра, 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 веществото. Така в различните части на спектъра може 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

Размер 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 потока от монохроматично лъчение, преминаващо през изпитвания обект, към интензитета на първоначалния поток от лъчение се нарича прозрачност или пропускливост на разтвора и се обозначава с буквата Т: Т = аз / аз 0

Това съотношение може да бъде изразено като процент. Стойността T, която характеризира пропускливостта на слой с дебелина 1 cm, се нарича пропускливост. Оптичната плътност D и пропускливостта T са свързани помежду си чрез връзката

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

Зависимостта D(C) е линейна, а T(C) или T(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 и 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 1 cm.

Стойността на моларния коефициент на поглъщане на светлина зависи от:

От природата на разтвореното вещество;

Дължини на вълните на монохроматична светлина;

Температури;

Естество на разтворителя.

Причини за неспазване на закона Bouguer-Lambert-Beer.

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

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

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

Степента на йонизация на слаб електролит;

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

Състав 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 има субективни (визуални) колориметрични методи и обективни, тоест фотоколориметрични.

Визуалните методи са тези, при които оценката на интензитета на цвета на тестовия разтвор се прави с просто око. При обективните методи за колориметрично определяне фотоклетките се използват вместо директно наблюдение за измерване на интензитета на цвета на тестовия разтвор. Определянето в този случай се извършва в специални устройства - фотоколориметри, поради което методът се нарича фотоколориметричен.

Видими цветове:

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 химична характеристикаи измерване на биологично активни вещества на всички етапи на производство: от контрол на суровините до оценка на качеството на полученото лекарствено вещество, изследване на неговата стабилност, установяване на срокове на годност и стандартизиране на готовата лекарствена форма. Особеностите на фармацевтичния анализ са неговата универсалност и разнообразие от вещества или смеси от тях, включително индивидуални химически вещества, сложни смеси от биологични вещества (протеини, въглехидрати, олигопептиди и др.). Методите за анализ се нуждаят от постоянно усъвършенстване и ако във фармакопеята на UP преобладават химичните методи, включително качествените реакции, на настоящия етап се използват предимно физикохимични и физични методи за анализ.

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

Основният и най-значим е фармакопейният анализ, т.е. анализ на лекарствените продукти за съответствие със стандарта - фармакопейна монография или друг НД и по този начин потвърждаване на годността му. 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 надеждна проба). Процедурата за вземане на проби е посочена или в частна статия, или в общата статия на Държавния фонд X1 изд. (брой 2) стр.15. За да се тестват лекарствените продукти за съответствие с изискванията на нормативната и техническата документация, се извършва многоетапно вземане на проби (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 предишния етап. Броят на етапите се определя от вида на опаковката.

1-ви етап: избор на опаковъчни единици (кутии, кашони и др.);
Етап 2: избор на опаковъчни единици, разположени в контейнери за опаковане (кутии, бутилки, кутии и др.);
Етап 3: избор на продукти в първична опаковка (ампули, бутилки, контурни опаковки и др.).

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

Където н -брой опаковъчни единици на този етап.

Конкретната процедура за вземане на проби е описана подробно в изданието X1 на Глобалния фонд, 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 селективност на анализа, чувствителност, точност, време за анализ и количество на тестваното вещество.

Селективността на анализа е от съществено значение при анализиране на сложни лекарства, състоящи се от няколко активни компонента. В този случай селективността на анализа за количествено определяне на всяко от веществата е много важна.

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

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

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

Възпроизводимост –характеризира дисперсията на резултатите от анализа спрямо средната стойност.

Коректност –отразява разликата между действителното и установеното съдържание на дадено вещество. 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 по време на титруване точността е ±0,2 ml плюс грешката от изтичане също е ±0,2 ml, т.е. общо ±0,4 ml, тогава когато се консумират 20 ml титрант, грешката е 0,2%. Тъй като размерът на пробата и количеството титрант намаляват, 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 техниката на анализ. Такива резултати се отхвърлят като ненадеждни.

Системни грешки –отразяват коректността на резултатите от анализа. Те изкривяват резултатите от измерването, обикновено в една посока с определена постоянна стойност. Системните грешки могат да бъдат частично елиминирани чрез въвеждане на корекции, калибриране на устройството и др.

Случайни грешки -отразяват възпроизводимостта на резултатите от анализа. Те са причинени от неконтролируеми променливи. Средната аритметична стойност на случайните грешки клони към нула. Следователно за изчисленията 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 грешкаопределението е равно на отношението на абсолютната грешка към истинската стойност на определяното количество. Обикновено се изразява като процент или част.

Стойностите на относителните грешки зависят от използвания метод за извършване на анализа и от това какво е анализираното вещество - отделно вещество и смес от много компоненти.

Относителната грешка при изследване на отделни вещества чрез спектрофотометричен метод е 2-3%, а 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 идентифициране на лекарствени вещества.

Най-важният показател при изпитване на лекарствени вещества е тяхната идентификация или, както е прието във фармакопейните монографии, автентичността. Използват се множество методи за определяне на автентичността на лекарствените вещества. Всички основни и общи са описани в изданието GF X1, брой 1. Исторически основният акцент е върху химикалите, в т.ч. качествени цветни реакции, характеризиращи наличието на определени йони или функционални групи в органични съединения; в същото време широко се използват и физични методи. Съвременните фармакопеи поставят акцент върху физикохимичните методи.

Нека се съсредоточим върху основните физични методи.

Достатъчно стабилна константаХарактеризирайки дадено вещество, неговата чистота и автентичност е точката на топене. Този индикатор се използва широко за стандартизиране на лекарствени вещества. Методите за определяне на точката на топене са описани подробно в GF X1; вие успяхте да го изпробвате сами в лабораторните часове. Чистото вещество има постоянна точка на топене, но когато към него се добавят примеси, точката на топене обикновено намалява значително. Този ефект се нарича смесена проба и именно смесената проба позволява да се установи автентичността на лекарството в присъствието на стандартна проба или известна проба. Има обаче изключения, например рацемичната сулфокамфорна киселина се топи при по-висока температура, а различните кристални форми на индометацин се различават по своята точка на топене. Тези. Този метод е един от показателите, който ни позволява да характеризираме както чистотата на продукта, така и неговата автентичност.

За някои лекарства се използва индикатор като температура 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 си струва да се отбележи определянето плътност, вискозитет.Стандартните методи за анализ са описани в GF X1. Метод, който характеризира автентичността на лекарството, е също така да се определи неговата разтворимост в различни разтворители. Според GF X1 изд. Този метод се характеризира като свойство, което може да служи като показателна характеристика на изпитваното лекарство. Наред с точката на топене, разтворимостта на дадено вещество е един от параметрите, по които се определя автентичността и чистотата на почти всички лекарствени вещества. Фармакопеята установява приблизителна градация на веществата по разтворимост от много лесно разтворими до практически неразтворими. В този случай дадено вещество се счита за разтворено, ако не се наблюдават частици от веществото в разтвора при пропускаща светлина.

Физико-химични методи за определяне на автентичността.

Най-информативните от гледна точка на определяне на автентичността на веществата са физикохимичните методи, основани на свойствата на молекулите на веществата да взаимодействат с всякакви физически фактори. Физико-химичните методи включват:

1. Спектрални методи
UV спектроскопия
Спектроскопия на видимата светлина
IR спектроскопия
Флуоресцентна спектроскопия
Атомно-абсорбционна спектроскопия
Рентгенови методи за анализ
Ядрена 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 аналитичните методи, приложими във фармацията. Всички тези методи за анализ ще ви бъдат прочетени подробно в края на декември от професор В. И. Мягких. За определяне на автентичността на лекарствените вещества се използват някои спектрални методи. Най-надеждно е да се използва нискочестотната област на IR спектроскопията, където абсорбционните ленти отразяват най-сигурно дадено вещество. Тази област се нарича още зона на пръстови отпечатъци. Като правило, за потвърждаване на автентичността се използва сравнение на IR спектрите, взети при стандартни условия на стандартната проба и пробата за изпитване. Съвпадението на всички ленти на абсорбция потвърждава автентичността на лекарството. Използването на UV и видима спектроскопия е по-малко надеждно, тъй като естеството на спектъра не е индивидуално и отразява само определен хромофор в структурата на органичното съединение. Атомно-абсорбционната спектроскопия и рентгеновата спектроскопия се използват за анализ на неорганични съединения, за идентифициране химически елементи. Ядрено-магнитният резонанс дава възможност да се определи 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 изследователски цели . Флуоресцентната спектроскопия е приложима само за определен клас вещества, които флуоресцират под въздействието 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 се разтваря веществото. 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 позволява да се установи точната химична структура на веществото, но просто не е подходящ за онлайн анализ на автентичността и се използва изключително за научни цели.

Сорбционни методи за анализса намерили много широко приложение във фармацевтичния анализ. Те се използват за определяне на идентичност, наличие 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 и 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 чрез 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 автентичността може да се определи оптично активно веществодруги методи са трудни или дори невъзможни. На базата на разработена и одобрена фармакопейна монография трябва да бъде разработен и издаден референтен материал. В Русия съществуват и се използват само няколко стандартни проби и най-често за анализ се използват така наречените RSO - работни стандартни проби, приготвени непосредствено преди експеримента от известни вещества или съответните вещества.

Химични методи за удостоверяване.

Установяването на автентичността на лекарствени вещества чрез химични методи се използва предимно за неорганични лекарствени вещества, т.к. Често няма други методи или те 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):

Има много използвани такива реакции и те ще бъдат обсъдени подробно в специален раздел на фармацевтичната химия по отношение на органична материя.

Редокс реакции.

Редокс реакциите се използват за редуциране на метали от оксиди. Например сребро от неговия формалдехиден 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 бикарбонатите под въздействието на минерални киселини образуват въглена киселина, която се разлага до въглероден диоксид:

Нитрити, тиосулфати и амониеви соли се разлагат по подобен начин.

Промени в цвета на безцветния пламък.Натриевите соли оцветяват пламъка в жълто, меднозелено, калиеви във виолетово, 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 и живак. От тези, които се използват в момента, най-характерната реакция е основният бисмутов нитрат, който при нагряване се разлага 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 от сероводород чрез реакция с калиев нитропрусид или оловни соли. Йодът също се определя чрез пиролиза за 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 контролиране на примесите, 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 химична реакцияорганични 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 във всякакви свойства на веществото: цвят, разтворимост, агрегатно състояние и др.

Нека да разгледаме някои примери за използване 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. Диазотиране и реакции на свързване на азот. Тези реакции се използват за отваряне на първични амини. Диазотираният амин се комбинира с бета-нафтол, за да се получи 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 - когато се третират с бромна вода, се образува трибромо производно, което се утаява.

4. Реакции на кондензация на карбонилни съединения. Реакцията включва 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. Като алдехид се използва 4-диметиламинобензалдехид.

5. Реакции на окислителна кондензация. В основата стои процесът на окислително разцепване и образуване 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. Причинява се от образуването на заместена сол на дикетохидринилиден дикетохидрамин, продукт на кондензация на излишък от нинхидрин и редуциран нинхидрин с амоняк, освободен по време на окисляването на изпитваната аминокиселина:

За откриване на феноли се използва реакцията на образуване на триарилметанови багрила. Така че фенолите взаимодействат с формалдехида, за да 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

Комплексообразуването на амините 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, той образува оцветен разтвор на феноксиди, те са оцветени в синьо или виолетово. 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 се използва най-често в готови форми, особено при изследвания на разтвори. Така солите на органичните амини при добавяне на основи образуват утайка от основа (например разтвор на папаверин хидрохлорид) и обратно, солите на органичните киселини при добавяне на минерална киселина образуват утайка от органично 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 органични съединенияпрости или сложни соли, неразтворими във вода. Най-често използваните решения са дадени във втори том на 11-то издание на Глобалния фонд. Примерите включват:
Реактив на Шайблер – фосфорволфрамова 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 самостоятелно, а в комбинация с други методи, най-често физикохимични, като хроматография и спектроскопия. Като цяло е необходимо да се обърне внимание, че проблемът с автентичността на лекарствените вещества е ключов, т.к. този факт определя безвредността, безопасността и ефективността на лекарството, следователно трябва да се обърне голямо внимание на този показател и потвърждаването на автентичността на веществото по един метод не е достатъчно.

Общи изисквания за изпитвания за чистота.

Друг също толкова важен показател за качеството на лекарството е чистотата. Всички лекарства, независимо от начина на тяхното приготвяне, се тестват за чистота. В този случай се определя съдържанието на примеси в лекарството. Примесите могат грубо да се разделят на две групи: първо, примеси, които имат фармакологичен ефект върху тялото; второ, 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 определят определени ограничения за тези примеси в лекарствените продукти. По този начин основният критерий за доброто 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.

Физичните и химичните свойства на веществата и техните разтвори дават приблизителна представа за наличието на примеси в лекарствените продукти 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 физични и химични тестове за потвърждаване на степента на неговата чистота:

Прозрачност и мътностсе определя чрез сравнение със стандарт за мътност, а бистротата се определя чрез сравнение с разтворител.

Chroma.Промяна в степента на цвета може да се дължи на:
а) наличие на чужди оцветени примеси;
б) химическа промяна в самото вещество (окисляване, взаимодействие с Me +3 и +2 или други химични процеси, които възникват с образуването на оцветени продукти. Например:

Резорцинолът пожълтява по време на съхранение поради окисляване под въздействието на атмосферния кислород до образуване на хинони. В присъствието например на железни соли салициловата киселина придобива пурпурен цвят поради образуването на железни салицилати.

Оценката на цвета се извършва въз основа на резултатите от сравнението на основния експеримент с цветови стандарти, а безцветността се определя чрез сравнение с разтворител.

Много често за откриване на примеси от органични вещества 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 степента на белота на прахообразни лекарства– физически метод, включен за първи път в Държавния фонд X1. Степента на белота (оттенък) на твърди 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 при осветяване на пробата с бяла светлина, получена от специален източник, със спектрално разпределение или преминала през светлинни филтри (с максимално предаване 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 бялото и бялото с медицински нюанси. 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) взаимодействие на лекарството с контейнера, например превишаване на допустимите граници на алкалност в разтвора на новокаин поради излугване на стъкло;
в) абсорбция на газообразни продукти (CO 2, NH 3) от атмосферата.

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

а) чрез промяна на цвета на индикатора, например примесът на 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 установяване на допустимата граница на съдържанието на йодоводородна киселина, образувана по време на съхранение на 10% алкохолен разтвор на I 2, титруването се извършва с алкали (не повече от 0,3 ml 0,1 mol / l NaOH по обем титрант). (Разтвор на формалдехид - титрува се с основа в присъствието на фенолфталеин).

В някои случаи GF задава обема на титранта, за да определи 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 е предвидено определяне на стойността на рН.

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

1. Приготвяне на разтвор с определена концентрация, посочена в техническата документация (за вещества, разтворими във вода)
2. За неразтворимите във вода пригответе суспензия с определена концентрация и определете киселинно-алкалните свойства на филтрата.
3. За течни препарати, които не се смесват с вода, разклатете с вода, след това отделете водния слой и определете неговите киселинно-алкални свойства.
4. 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 при определени граници 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. Същото количество (2-3 капки) индикатор се добавя към серия от такива разтвори и към тестовия разтвор. Чрез съпоставяне на цвета с един от буферните разтвори се преценява стойността на pH на тестовия разтвор.

Определяне на летливи вещества и вода.

Летливите вещества могат да попаднат в лекарствата или в резултат на лошо пречистване от разтворители или междинни продукти, или в резултат на натрупване на продукти от разлагането. Водата в лекарственото вещество може да се съдържа под формата на капиляри, абсорбирана свързана, химически свързана (хидрат и кристален хидрат) или свободна.

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

Метод на сушене.Методът се използва за определяне на загубата на тегло по време на сушенето. 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 калциниране. Веществото се нагрява в тигел до пълното отстраняване на летливите вещества. след това постепенно увеличавайте температурата, докато се калцинира напълно на червена температура. Например GFC 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 GFC загубата на тегло трябва да бъде поне 36,6%. Разликата между теоретичната и загубата на маса, посочена в GPC, определя допустимата граница за примеси от натриев карбонат във веществото.

Метод на дестилацияв GF 11 се нарича „Определяне на вода“, 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 се дестилира при по-ниска температура от двете 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 завършване на процеса на дестилация.

Титруване с реактив на Фишер.Методът ви позволява да определите общото съдържание на свободна и кристална хидратна вода в органични и неорганични вещества и разтворители. Предимството на този метод е неговата бързина и селективност по отношение на водата. Разтворът на Фишер е разтвор на серен диоксид, йод и пиридин в метанол. Недостатъците на метода, в допълнение към необходимостта от стриктно спазване на плътността, включват 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 по време на процеса на получаване на спомагателни материали и оборудване (предимно метални катиони) от изходните продукти, 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 примеси.

Състав на пепелта:
Карбонати: CaCO 3, Na 2 CO 3, K 2 CO 3, PbCO 3
Оксиди: CaO, PbO
Сулфати: CaSO 4
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. Химичен съставпепел – хлориди на тежки метали (AgCl, HgCl 2, Hg 2 Cl 2), т.е. силно токсични примеси.

V) Сулфатна пепел– Сулфатната пепел се определя, когато се оценява доброто качество на много органични вещества. Характеризира Mn +n примеси 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 – С1 –, SO 4 -2, NН 4 +, Ca +2, Fe +3(+2), Рв +2, Аs +3(+5)

Недопустими примеси:
а) токсични примеси (CN примеси 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. В този случай сравнението се извършва с част от разтвора, към който са добавени 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 техническите регламенти.

За установяване на допустимата граница на съдържанието на йонни примеси в лекарствата се използват стандартни 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 лекарствофталазол Примесът на норсулфазол във фталазол се определя количествено чрез нитритометрия. За титруване на 1 g фталазол не трябва да се изразходват повече от 0,2 ml 0,1 mol/l NaNO2.

Общи изисквания за реакции, които се използват при тестване за приемливи 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 върху 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 аналитичните методи непрекъснато нарастват изискванията към чистотата на лекарствените вещества и лекарствените форми. В съвременните фармакопеи, наред с разглежданите методи, се използват различни инструментални методи, базирани на физикохимични, химични и физични свойствавещества. Използването на UV и видима спектроскопия рядко дава положителни резултати и това се дължи на факта, че структурата на примесите, особено на органичните лекарства, обикновено е различна. Те са близки до структурата на самото лекарство, така че спектрите на абсорбция се различават малко и концентрацията на примеса обикновено е десетки пъти по-ниска от основното вещество, което прави методите за диференциален анализ малко полезни и позволява да се оцени примесът само приблизително, т.е. както обикновено се нарича полуколичествено. Резултатите са малко по-добри, ако се образува едно от веществата, особено примес сложно съединение, а другият не е, 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 да се определи както съдържанието на основното вещество, така и примеси, особено вода, без да се разрушава пробата, но тяхното използване е затруднено от високата цена на устройствата и липса на стандартизирани методи за анализ.

Отлични резултати при определяне на примесите са възможни, когато примесите флуоресцират под въздействието на UV радиация. Точността на такива анализи е много висока, както и тяхната чувствителност.

Широко използван за тестване на чистота и количествено определяне на примеси както в лекарствени вещества (субстанции), така и в лекарствени форми, което може би е не по-малко важно, т.к. По време на съхранението на лекарства се образуват много примеси, 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. Детайлни методи HPLC хроматографияи GLC ще бъдат разгледани в лекцията на проф. Myagkikh V.I. Ще се съсредоточим само върху тънкослойна хроматография. Методът на тънкослойната хроматография е открит от руския учен Цвет и първоначално съществува като хроматография върху хартия. Тънкослойната хроматография (TLC) се основава на разликата в скоростта на движение на компонентите на анализираната смес в плосък тънък слой сорбент, когато разтворител (елуент) се движи през него. Сорбентите са силикагел, алуминиев оксид и целулоза. Полиамид, елуентите са 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 определя от коефициентите на разпределение между сорбента и течната фаза на изследваното вещество, което от своя страна е свързано с много, включително химични и физикохимични 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). В практиката обикновено се използват индустриални 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 разтворител. 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 увеличите ефективността на разделяне, използвайте множество елуации 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, пръскане с оцветители и се държи в йодни пари. В получената картина на разпределение (хроматограма) хроматографските зони на компонентите на сместа са разположени под формата на петна в съответствие с тяхната сорбируемост в дадена 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 i и съотношението на обемите на подвижната (V p) и неподвижната (V n) фази.

Разделянето при TLC се влияе от редица фактори - състава и свойствата на елуента, естеството, дисперсността и порьозността на сорбента, температурата, влажността, размера и дебелината на сорбентния слой и размерите на камерата. Стандартизирането на експерименталните условия дава възможност да се зададе Rf с относително стандартно отклонение от 0,03.

Идентифицирането на компонентите на сместа се извършва чрез стойности на R f. Количественото определяне на вещества в зони може да се извърши директно върху сорбентния слой чрез площта на хроматографската зона, интензитета на флуоресценцията на компонента или връзката му с подходящ реагент или 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. С помощта на TLC е възможно да се определят вещества в количества от 10 -9 до 10 -6; грешката при определяне е най-малко 5-10%.