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

Продукт конденсации сине-фиолетового цвета

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 ?-амино-?-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 ?-амино-?-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].

?-амино-?-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].

Авторами [7] разработан метод количественного фотометрического определения ДКВ. ДКВ является ценным биологически активным веществом: применяется в качестве антиоксиданта. Диквертин - ЛС на основе ДКВ, обладает антиоксидантными свойствами, капилляропротекторной, противоотечной и радиопротекторной активностью, оказывает гепатопротекторное действие. Метод позволяет определять дигидрокверцетин в смеси с другими соединениями без выделения его в чистом виде. Сущность метода состоит в переводе бесцветного ДКВ в окрашенное соединение и измерении интенсивности окраски полученного раствора. Оптическую плотность измеряли на фотоэлектроколориметре КФК-3 при 550 нм [7].

3.5 Реакции комплексообразования

Фотометрические реакции лежат в основе образования окрашенных продуктов желтого цвета реакций анестезина, новокаина, новокаинамида с 4-хлор-5,7-динитробензофуразаном [14]. Общая схема реакции выглядит следующим образом:

Разработан простой, точный и чувствительный спектрофотометрический метод определения прометазингидрохлорида (ПМГХ), прохлорперазинмалеата (ПХПМ), трифторперазингидрохлорида (ТФПГХ), тримеперазинтартрата (ТМПТ), флуфеназиндигидрохлорида (ФФДГХ), трифторпромазингидрохлорида (ТФПГХ): антигистаминных ЛС.

Метод основан на окислении лекарственных средств известным избытком хлорамина Т в среде соляной кислоты и последующем определении непрореагировшего окислителя путем непосредственного воздействия на него йодида в той же кислой среде.

Выделяющийся при этом йод реагирует с крахмалом, образуя устойчивый йодокрахмальный комплекс

Количество вступившего в реакцию окислителя соответствует содержанию определяемых веществ [25].

Для установления подлинности папаверина гидрохлорида применяется реакция с реактивом Марки (концентрированная серная кислота с добавлением формалина).

Папаверина гидрохлорид является спазмолитическим ЛС

Реакция является специфичной для папаверина и используется при его фотоколориметрическом определении.

Сущность этой реакции заключается в том, что после обработки папаверина реактивом Марки образуется сульфат метиленбиспапаверина, который легко окисляется, приобретая фиолетовое окрашивание [16].

Папаверина гидрохлорид

С реактивом Марки:

Сульфат метиленбиспапаверин

Спарфлоксацин - ЛВ, обладающее выраженным бактерицидным действием. Для определения спарфлоксацина в ЛС используется 1, 2-нафтохинон-4-сульфонат натрия. Продукт реакции имеет максимум поглощения при 458 нм и устойчив в течении 70 минут [8].

Спарфлоксацин

Описан метод анализа ЛС, а именно солей метформина гидрохлорида и фенилпропаноламина гидрохлорида, относящихся к группе гипогликемических ЛС. В этом способе определения водный раствор ЛС обрабатывают измеренным избытком нитрата серебра в присутствии азотной кислоты, с последующим определением непрореагировавшего нитрата серебра методом Фольгарда с использованием титранта тиоцианата аммония и железоаммонийных квасцов. Точка эквивалентности определяется спектрофотометрически. Образуется комплексное соединение красного цвета из-за присутствия железа [22].

Метморфина гидрохлорид

ГФ РБ предлагает метод фотоколориметрического определения для адреналина и норадреналина для инъекций. В основе определения лежит реакция комплексообразования ЛС с цитратом железа, комплекс поглощает ?=530 нм. Метод очень точный, расчет ведут по стандартному образцу [5].

Адреналин

Норадреналин

Адреналин и норадреналин являются адреномиметическими средствами.

Соединение типа фенолята железа

При исследовании возможности определения ПФЛ в таблетках Диклопентил производства РУП «Белмедпрепараты» (состав: диклофенака натрия - 50 мг; ПФЛ - 100 мг) оказалось, что раствор диклофенака натрия при взаимодействии с гипохлорит-ионами приобретает устойчивое желтое окрашивание в присутствии ПФЛ. Это наблюдение послужило основой для разработки способа идентификации диклофенака натрия и ПФЛ в одной пробе без предварительного разделения. ПФЛ применяется при нарушении периферического кровообращения, при диабетических ангиопатиях. Окрашенный продукт имеет характерный спектр поглощения в видимой области с максимумом при 461 нм, что и определяет желто-оранжевую окраску раствора [20]:

В статье [21] рассмотрены количественные методы для определения диклофенака в ЛС в видимой области спектра. Цветная реакция осуществляется непосредственно в измерительной ячейке сразу после смешивания с использованием небольших объемов анализируемого раствора реагента и буферными растворами. Калибровочные кривые были построены (рисунок 3) от 1,0 до 18 мг/мл-1 диклофенака натрия (калия) диклофенака с типичным коэффициентом корреляции равным 0,999. Предел обнаружения около 0,7 мг/мл-1. Этот метод был применен для определения диклофенака в твердых и жидких ЛФ [21].

Спектр отражения комплекса меди (II)-диклофенака натрия в водном растворе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Фотометрические методы в фармацевтическом анализе применяются для определения подлинности, количественного определения лекарственных веществ, а также для испытаний на наличие примесей.

Для этих методов характерно:

·простота в исполнении;

·селективность;

·высокая чувствительность;

·быстрота;

·относительная дешевизна.

Выводы:

)дана общая характеристика фотометрического метода

)рассмотрены приборы и компоненты, используемые для фотометрического анализа;

)изучены фотометрические реакции для идентификации и показана возможность количественного определения в лекарственных формах среди соединений органической и смешанной природы.

лекарственных азосочетание реакция реактив

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.Беликов В. Г. Состояние и перспективы развития физико-химических исследований в фармацевтическом анализе // Фармация. - 1982. - Т. 31, №4. С. 54-64.

.Беликов, В.Г. Анализ лекарственных веществ фотометрическими методами. Опыт работы отечественных специалистов / Российский химический журнал. - 2012. - Т. 66, № 4. - С. 52-56.

.Беликов, В.Г. Фотометрическая методика определения ?-амино-?-фенилмасляной кислоты в субстанции салифена / В.Г. Беликов, М.В. Ларский Человек и его здоровье: курский научно практический вестник - 2010. - № 2. С. 131-135.

.Бирюк, И. А. Спектрофотометрическое определение тиамина и его производных по реакции с нингидрином / И.А. Бирюк, В.В. Петренко // Фармация. - 1996. - Т. 45, № 4. - С. 37-40.

.Государственная Фармакопея Республики Беларусь. Т.1. Общие методы контроля качества лекарственных средств / МЗ РБ, УП «Центр экспертиз и испытания в здравоохранении» // Под общ. ред. Г.В. Годовальникова. - Минск: Минский гос. ПТК полиграфии, 2006. - 656 с.

.Долгов, В.В. Фотометрия в лабораторной практике / В.В. Долгов, Е.Н. Ованесов, К.А. Щетникович. - М.: ООО Витал ДиагностиксСПб, 2010. - 142 с.

.Еськин, А.П. Метод количественного фотометрического определения дигидрокверцетина / А. П. Еськин, В. А. Левданский, Н. И. Полежаева // Химия растительного сырья. - Красноярск: СО РАН, 1998. - № 3. - С. 41-46.

.Жерносек, А.К. Способы фотометрического определения лекарственных веществ группы фторхинолонов / Вестник фармации: ежеквартальный научно-практический рецензируемый журнал. - 2004, № 1. - С. 82-91.

.Кувырченкова И.С. Исследование возможности применения окислительно-восстановительных реакций гидроксиламина в фармацевтическом анализе: автореф дис. д-ра фармац. наук: 15.00.02 / И.С. Кувырченкова; Москва. ММА им. И.М. Сеченова. - М., 2007. - 48 с.

.Международная фармакопея. 3-е изд. - Женева: ВОЗ, 1990. - Т. 1.

.Селиванчикова, И.Б. Изучение компонентного состава фенольных соединений в гомеопатических настойках туи методом ТСХ. Сообщ. 1 / И.Б. Селиванчикова, М.Н. Лякина, З.П. Костенникова // Фармация. -2001. - №3. - С. 19-21.

.Спектрофотометрический метод анализа бензонала в таблетках / Е.П. Герникова [и др.] // Химико-фармацевтический журнал. - 1997. - Т. 31, № 4. - С. 51-52.

.Спектрофотометрическое определение производных n-аминобензойной и n-аминосалициловой кислот в лекарственных формах и биологических средах / М. И. Евгеньев [и др.] // Химико-фармацевтический журнал. - 1999. Т. 33. - С.50-54.

.Фармацевтическая химия: Учебное пособие / Под ред. А.П. Арзамасцева. - М.: Гэотар-мед, 2004. - 640 с.

.Фомичева, Е.А. Количественное определение флавоноидов в гомеопатической настойке чистотела методом спектрофотометрии. Сообщение 2 / Е.А. Фомичева, М.Н. Лякина, З.П. Костенникова // Фармация. 2001. - Т. 50, № 5. - С. 13-15.

.Чакчир, Б.А. Фотометрические методы анализа: Методические указания / Б.А. Чакчир, Г.М. Алексеева // Спб: Изд-во СПХФА, 2002. - 44 с.

.Чалый, Г.Ю. Разработка методик идентификации и количественного определения пентоксифиллина в лекарственых средствах / Г.Ю. Чалый, В.П. Хейдоров // Вестник фармации: ВГМУ. - 2011. - Т. 53, № 3. - С. 45-51.

18.Determination of diclofenac in pharmaceutical preparations by diffuse reflectance photometry / M. Tubino // Talanta. - Vol. 68. - Issue 3. - 2006. - P. 776-780.

.Development of greener and safer assays for hydrochloride drugs: photometric microtitration of phenylpropanolamine hydrochloride and metformin hydrochloride / R. Theerasak [and others] // Advanced Materials Research. - 2011. P. 361-363.

.Filik, H. A new cloud point preconcentration approach for the spectrophotometric determination of p-aminophenol in paracetamol using 2-(2-hydroxyphenyl)-1H-benzimidazole as a coupling reagent // Журнал аналитической химии. - 2007. - Т. 62, № 6. - С. 592-597.

21.Prostolupova , A.V. Spectrophotometric determination of potassium asparaginate / Prostolupova A.V., Yarygina T.I., Vdovina G.P // Фармация. - 2009, № 6. - С. 16-18.

.Revanasiddappa, H.D. Spectrophotometric determination of some phenothiazine drugs using chloramine-T-iodine-starch / H.D. Revanasiddappa, M.A. Veena // Журнал аналитической химии. - 2012. - Т. 63, № 2. - С. 157-161.