Применение спектроскопии в видимой области спектра в аналитической токсикологии. Основные принципы и примеры

Размещено на http://www.allbest.ru/

Применение спектроскопии в видимой области спектра в аналитической токсикологии. Основные принципы и примеры

Спектроскопия - физический метод исследования, занимающийся изучением закономерностей взаимодействия электромагнитного излучения (света с определенной длиной волны) с химическим веществом, которое сопровождается процессами поглощения, излучения и рассеяния электромагнитной радиации. Этот метод позволяет получать сведения об энергетических стационарных состояниях органических молекул на основании переходов между этими состояниями.

Принципиальная схема оптического спектрофотометра.

Основными узлами спектрофотометра -прибора для регистрации электронных спектров, являются: источники света - дейтериевая и галогеновая лампы, монохроматор - призма или дифракционная решетка, кювета с исследуемым веществом, кювета сравнения, фотоприемник - фотодиод, где свет преобразуется в электрический сигнал, регистратор

Спектроскопии в видимой области спектра

Метод основан на избирательном поглощении однородными средами монохроматического излучения в видимой области спектра. Видимая область охватывает длины волн от 380 до 780 нм. В этой области поглощают окрашенные вещества за счет собственной окраски, например рибофлавин, цианокобаламин и др. Неокрашенные вещества предварительно переводят в окрашенные путем проведения химической реакции с цветореагентом.

Поглощение электромагнитного излучения в видимой области так же, как и в УФ-области, описывается законом Бугера-Ламберта-Бера.

D = lgI0/I = cl

D- оптическая плотность,

I0-- интенсивность падающего света,

I- интенсивность прошедшего света,

с- молярная концентрация вещества, моль/л,

l- длина пути света, см,

- молярный коэффициент экстинкции (поглощения), л/мольсм.

Поэтому основные понятия, спектральные характеристики, приемы и приборы, используемые в видимой спектрофотометрии мало отличаются от таковых, принятых в УФ-спектрофотометрии.

Методы отличаются только областью поглощения электромагнитного излучения окрашенными и неокрашенными растворами. В УФ-области поглощают неокрашенные и окрашенные вещества, содержащие в структуре хромофорные группы, в видимой области - только окрашенные вещества.

Оптическая плотность неокрашенных и окрашенных растворов измеряется на одних и тех же приборах - спектрофотометрах, но при разных источниках излучения. Источником излучения в УФ-области является водородная или дейтеревая лампа, а в видимой области - лампа накаливания.

Для переведения неокрашенных соединений в окрашенные используют химические реакции, которые должны удовлетворять определенным требованиям:

? реакция должна быть стехиометричной;

? реакция должна быть специфической и чувствительной;

? реакция должна протекать по возможности быстро;

? окраска соединения, полученного при взаимодействии определяемого вещества с цветореагентом, должна быть устойчивой во времени.

Спектрофотометрия в видимой области достаточно широко используется для установления подлинности и определения посторонних примесей в лекарственных средствах.

Метод используется также и для количественной оценки фармацевтических субстанций, лекарственных форм, комбинированных препаратов. Некоторые лекарственные вещества в силу особенностей химического строения имеют характерное окрашивание.

Например, цианокобаламин представляет собой кристаллический порошок темно-красного цвета. Рибофлавин и фолиевая кислота - кристаллические порошки желто-оранжевого цвета. Характерное окрашивание имеют также фурацилин, фурадонин, фурагин, этакридина лактат, фтивазид, тетрациклины и т. д. Спектры поглощения таких веществ характеризуются полосами поглощения как в УФ-, так и в видимой области спектра. Например, водный раствор цианокобаламина 0,002% имеет максимумы поглощения при 278±1 нм, 361±1 нм и 548±2 нм. Водный раствор рибофлавина поглощает при длинах волн 223, 267, 373 и 445 нм. Как видно, один из максимумов (548 нм, 445 нм) находится в видимой области спектра. Характерные максимумы в спектрах поглощения окрашенных веществ используются как аналитические характеристики в испытаниях на подлинность лекарственных средств.

Спектрофотометрия в видимой области применяется в испытаниях лекарственных средств и на чистоту.

Наличие светопоглощающих примесей устанавливается по отношению величины оптических плотностей испытуемого раствора при разных длинах волн. Например, такой прием используется при определении поглощающих примесей в рибофлавине. Измеряют оптические плотности раствора рибофлавина при длинах волн 267, 373 и 444 нм. Вычисляют отношения оптических плотностей при разных длинах волн, они должны входить в интервалы, приведенные в ФСП:

При испытании на чистоту ацетилсалициловой кислоты определяют содержание примеси свободной салициловой кислоты спектрофотометрическим методом в видимой области при длине волны 520 нм. электромагнитное излучение испытуемый раствор

Предварительно проводят цветную реакцию с раствором железоаммониевых квасцов. Салициловая кислота образует с реактивом хелатный комплекс, окрашенный в фиолетовый цвет. Ацетилсалициловая кислота не реагирует с реактивом и не мешает определению примеси салициловой кислоты.

Параллельно проводят испытание с РСО салициловой кислоты. Содержание примеси в субстанции должно быть не более 0,05 %.

Иногда при проведении цветной реакции образуется окрашенный продукт, нерастворимый в воде. В таких случаях окрашенное соединение извлекают органическим растворителем, несмешивающимся с водой, и определяют оптическую плотность извлечения. Такой вариант фотометрии называется экстракционным. Например, экстракционной фотометрией определяют соли органических азотсодержащих оснований по реакции с кислотными красителями (бромтимоловый синий, тропеолин 00 и др.). Образующиеся ионные ассоциаты извлекают органическим растворителем и фотометрируют при аналитической длине волны.

ГФ ХЙЙЙ издания в ОФС «Ртуть» и «Селен» унифицирует экстракционнофотометрическое определение примесей ртути и селена в лекарственных средствах. Ионы ртути (ЙЙ) образуют с дитизоном окрашенное комплексное соединение. Его извлекают хлороформом и фотометрируют при длине волны 498 нм. Параллельно проводят испытание с эталонным раствором ртути.

Оптическая плотность испытуемого раствора не должна превышать оптическую плотность эталонного раствора.

Предельное содержание примеси селена в лекарственных средствах определяют экстракционно-фотометрическим методом, основанным на проведении реакции с 2,3-диаминонафталином после предварительного сжигания вещества в колбе с кислородом. Образующийся селендиазол экстрагируют циклогексаном и фотометрируют при длине волны 380 нм. Оптическая плотность испытуемого раствора не должна превышать оптическую плотность эталонного раствора.

Если для раствора окрашенного вещества выполняется закон БугераЛамберта-Бера, то спектрофотометрический метод можно использовать и для количественных целей. Например, количественное определение рибофлафина проводится спектрофотометрическим методом по собственной окраске при длине волны 444 нм.

Спектрофотометрическое определение фолиевой кислоты основано на предварительном окислении калия перманганатом до парааминобензоилглютаминовой кислоты, которую диазотируют и сочетают с N-(1-нафтил)-этилендиамином. Образовавшийся азокраситель поглощает при длине волны 550 нм. Параллельно проводят испытание с раствором ГСО фолиевой кислоты.

Спектрофотометрия в видимом диапазоне применяется также в анализе сахаров, белковых и фосфорсодержащих лекарственных средств. Испытания таких лекарственных средств унифицированы и изложены в ОФС ГФ ХЙЙЙ издания «Определение сахаров спектрофотометрическим методом», «Определение белка», «Спектрофотометрическое определение фосфора».

Таким образом, спектрофотометрия окрашенных растворов достаточно широко применяется в фармацевтическом анализе.

Список литературы

1. Химия. ФХМА. Физико-химические методы анализа органических соединений (ультрафиолетовая спектроскопия, инфракрасная спектроскопия, масс-спектрометрия, спектроскопия ядерного магнитного резонанса): учебное пособие для бакалавров, обучающихся по направлению подготовки 20.03.01 «Техносферная безопасность» / Е.В. Гриненко, Т.Г. Федулина, А.В. Васильев.- СПб.: СПбГЛТУ, 2018.- 102 с.

2. Токсикологическая химия (в 2 частях). Ч.2: учебное пособие/А.И.Жебентяев.-Витебск

3. Применение ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной спектроскопии в анализе лекарственных средств : учебное пособие / В. В. Тыжигирова ; ФГБОУ ВО ИГМУ Минздрава России, Кафедра фармацевтической и токсикологической химии. - Иркутск : ИГМУ, 2018. - 72 с.

4. ОФС.1.2.1.1.0003.15 Спектрофотометрия в УФ и видимой областях

5. Блинникова А.А. Спектрофотометрияя и фотоэлектроколориметрия в анализе лекарственных средств. Учебное пособие. - Томск, 2005. - 96с

Размещено на Allbest.ru