Вступление

1.2 Ошибки, возможные при проведении фармацевтического анализа

1.3 Общие принципы испытаний подлинности лекарственных веществ

1.4 Источники и причины недоброкачественности лекарственных веществ

1.5 Общие требования к испытаниям на чистоту

1.6 Методы фармацевтического анализа и их классификация

Глава 2. Физические методы анализа

2.1 Проверка физических свойств или измерение физических констант лекарственных веществ

2.2 Установление рН среды

2.3 Определение прозрачности и мутности растворов

2.4 Оценка химических констант

Глава 3. Химические методы анализа

3.1 Особенности химических методов анализа

3.2 Гравиметрический (весовой) метод

3.3 Титриметрические (объемные) методы

3.4 Газометрический анализ

3.5 Количественный элементный анализ

Глава 4. Физико-химические методы анализа

4.1 Особенности физико-химических методов анализа

4.2 Оптические методы

4.3 Абсорбционные методы

4.4 Методы, основанные на испускании излучения

4.5 Методы, основанные на использовании магнитного поля

4.6 Электрохимические методы

4.7 Методы разделения

4.8 Термические методы анализа

Глава 5. Биологические методы анализа1

5.1 Биологический контроль качества лекарственных средств

5.2 Микробиологический контроль лекарственных средств

Список использованной литературы

Вступление

Фармацевтический анализ - это наука о химической характеристике и измерении биологически активных веществ на всех этапах производства: от контроля сырья до оценки качества полученного лекарственного вещества, изучения его стабильности, установления сроков годности и стандартизации готовой лекарственной формы. Фармацевтический анализ имеет свои специфические особенности, отличающие его от других видов анализа. Эти особенности заключаются в том, что анализу подвергают вещества различной химйческой природы: неорганические, элементорганические, радиоактивные, органические соединения от простых алифатических до сложных природных биологически активных веществ. Чрезвычайно широк диапазон концентраций анализируемых веществ. Объектами фармацевтического анализа являются не только индивидуальные лекарственные вещества, но и смеси, содержащие различное число компонентов. Количество лекарственных средств с каждым годом увеличивается. Это вызывает необходимость разработки новых способов анализа.

Способы фармацевтического анализа нуждаются в систематическом совершенствовании в связи с непрерывным повышением требований к качеству лекарственных средств, причем растут требования как к степени чистоты лекарственных веществ, так и к количественному содержанию. Поэтому необходимо широкое использование не только химических, но и более чувствительных физико-химических методов для оценки качества лекарств.

К фармацевтическому анализу предъявляют высокие требования. Он должен быть достаточно специфичен и чувствителен, точен по отношению к нормативам, обусловленным ГФ XI, ВФС, ФС и другой НТД, выполняться в короткие промежутки времени с использованием минимальных количеств испытуемых лекарственных препаратов и реактивов.

Фармацевтический анализ в зависимости от поставленных задач включает различные формы контроля качества лекарств: фармакопейный анализ, постадийный контроль производства лекарственных средств, анализ лекарственных форм индивидуального изготовления, экспресс-анализ в условиях аптеки и биофармацевтический анализ.

Составной частью фармацевтического анализа является фармакопейный анализ. Он представляет собой совокупность способов исследования лекарственных препаратов и лекарственных форм, изложенных в Государственной фармакопее или другой нормативно-технической документации (ВФС, ФС). На основании результатов, полученных при выполнении фармакопейного анализа, делается заключение о соответствии лекарственного средства требованиям ГФ или другой нормативно-технической документации. При отклонении от этих требований лекарство к применению не допускают.

Заключение о качестве лекарственного средства можно сделать только на основании анализа пробы (выборки). Порядок ее отбора указан либо в частной статье, либо в общей статье ГФ XI (вып. 2). Отбор пробы производят только из неповрежденных укупоренных и упакованных в соответствии с требованиями НТД упаковочных единиц. При этом должны строго соблюдаться требования к мерам предосторожности работы с ядовитыми и наркотическими лекарственными средствами, а также к токсичности, огнеопасности, взрывоопасности, гигроскопичности и другим свойствам лекарств. Для испытания на соответствие требованиям НТД проводят многоступенчатый отбор проб. Число ступеней определяется видом упаковки. На последней ступени (после контроля по внешнему виду) берут пробу в количестве, необходимом для четырех полных физико-химических анализов (если проба отбирается для контролирующих организаций, то на шесть таких анализов).

Из расфасовки "ангро" берут точечные пробы, взятые в равных количествах из верхнего, среднего и нижнего слоев каждой упаковочной единицы. После установления однородности все эти пробы смешивают. Сыпучие и вязкие лекарственные средства отбирают пробоотборником, изготовленным из инертного материала. Жидкие лекарственные средства перед отбором проб тщательно перемешивают. Если это делать затруднительно, то отбирают точечные пробы из разных слоев. Отбор выборок готовых лекарственных средств осуществляют в соответствии с требованиями частных статей или инструкций по контролю, утвержденных МЗ РФ.

Выполнение фармакопейного анализа позволяет установить подлинность лекарственного средства, его чистоту, определить количественное содержание фармакологически активного вещества или ингредиентов, входящих в состав лекарственной формы. Несмотря на то, что каждый из этих этапов имеет свою конкретную цель, их нельзя сматривать изолированно. Они взаимосвязаны и взаимно дополняют друг друга. Так, например, температура плавления, растворимость, рН среды водного раствора и т.д. являются критериями как подлинности, так и чистоты лекарственного вещества.

Глава 1. Основные принципы фармацевтического анализа

1.1 Критерии фармацевтического анализа

На различных этапах фармацевтического анализа в зависимости от поставленных задач имеют значение такие критерии, как избирательность, чувствительность, точность, время, затраченное на выполнение анализа, израсходованное количество анализируемого препарата (лекарственной формы).

Избирательность метода очень важна при проведении анализа смесей веществ, поскольку дает возможность получать истинные значения каждого из компонентов. Только избирательные методики анализа позволяют определять содержание основного компонента в присутствии продуктов разложения и других примесей.

Требования к точности и чувствительности фармацевтического анализа зависят от объекта и цели исследования. При испытании степени чистоты препарата используют методики, отличающиеся высокой чувствительностью, позволяющие устанавливать минимальное содержание примесей.

При выполнении постадийного контроля производства, а также при проведении экспресс-анализа в условиях аптеки важную роль имеет фактор времени, которое затрачивается на выполнение анализа. Для этого выбирают методы, позволяющие провести анализ в наиболее короткие промежутки времени и вместе с тем с достаточной точностью.

При количественном определении лекарственного вещества используют метод, отличающийся избирательностью и высокой точностью. Чувствительностью метода пренебрегают, учитывая возможность выполнения анализа с большой навеской препарата.

Мерой чувствительности реакции является предел обнаружения. Он означает наименьшее содержание, при котором по данной методике можно обнаружить присутствие определяемого компонента с заданной доверительной вероятностью. Термин ""предел обнаружения" введен вместо такого понятия, как "открываемый минимум", им пользуются также взамен термина "чувствительность". На чувствительность качественных реакций оказывают влияние такие факторы, как объемы растворов реагирующих компонентов, концентрации реактивов, рН среды, температура, продолжительность опыта. Это следует учитывать при разработке методик качественного фармацевтического анализа. Для установления чувствительности реакций все шире используют показатель поглощения (удельный или молярный), устанавливаемый спектрофотометрическим методом. В химическом анализе чувствительность устанавливают по величине предела обнаружения данной реакции. Высокой чувствительностью отличаются физико-химические методы анализа. Наиболее высокочувствительны радиохимические и масс-спектральный методы, позволяющие определять 10 -8 -10 -9 % анализируемого вещества, полярографические и флуориметрические 10 -6 -10 -9 %; чувствительность спектрофотометрических методов Ю -3 -10 -6 %, потенциометрических 10 -2 %.

Термин "точность анализа" включает одновременно два понятия: воспроизводимость и правильность полученных результатов. Воспроизводимость характеризует рассеяние результатов анализа по сравнению со средним значением. Правильность отражает разность между действительным и найденным содержанием вещества. Точность анализа у каждого метода различна и зависит от многих факторов: калибровки измерительных приборов, точности отвешивания или отмеривания, опытности аналитика и т.д. Точность результата анализа не может быть выше, чем точность наименее точного измерения.

Физико-химические или инструментальные методы анализа

Физико-химические или инструментальные методы анализа основаны на измерении с помощью приборов (инструментов) физических параметров анализируемой системы, которые возникают или изменяются в ходе выполнения аналитической реакции.

Бурное развитие физико-химических методов анализа было вызвано тем, что классические методы химического анализа (гравиметрия, титриметрия) уже не могли удовлетворять многочисленные запросы химической, фармацевтической, металлургической, полупроводниковой, атомной и других отраслей промышленности, требовавших повышения чувствительности методов до 10-8 – 10-9 %, их селективности и экспрессности, что позволило бы управлять технологическими процессами по данным химического анализа, а также выполнять их в автоматическом режиме и дистанционно.

Ряд современных физико-химических методов анализа позволяют одно­временно в одной и той же пробе выполнять как качественный, так и количественный анализ компонентов. Точность анализа современных физико-химических методов сопоставима с точностью классических методов, а в некоторых, например в кулонометрии, она существенно выше.

К недостаткам некоторых физико-химических методов следует отнести дороговизну используемых приборов, необходимость применения эталонов. Поэтому классические методы анализа по-прежнему не потеряли своего значения и применяются там, где нет ограничений в скорости выполнения анализа и требуется высокая его точность при высоком содержании анализируемого компонента.

Классификация физико-химических методов анализа

В основу классификации физико-химических методов анализа положена природа измеряемого физического параметра анализируемой системы, величина которого является функцией количества вещества. В соответствии с этим все физико-химические методы делятся на три большие группы:

Электрохимические;

Оптические и спектральные;

Хроматографические.

Электрохимические методы анализа основаны на измерении электрических параметров: силы тока, напряжения, равновесных электродных потенциалов, электрической проводимости, количе-ства электричества, величины которых пропорциональны содержанию вещества в анализируемом объекте.

Оптические и спектральные методы анализа основаны на измерении параметров, характеризующих эффекты взаимодействия электромагнитного излучения с веществами: интенсивности излучения возбужденных атомов, поглощения монохроматического излучения, показателя преломления света, угла вращения плоскости поляризованного луча света и др.

Все эти параметры являются функцией концентрации вещества в анали­зируемом объекте.

Хроматографические методы - это методы разделения однородных многокомпонентных смесей на отдельные компоненты сорбционными методами в динамических условиях. В этих условиях компоненты распределяются между двумя несмешивающимися фазами: подвижной и неподвижной. Распределение компонентов основано на различии их коэффициентов распределения между подвижной и неподвижной фазами, что при- водит к различным скоростям переноса этих компонентов из неподвижной в подвижную фазу. После разделения количественное содержание каждого из компонентов может быть определено различными методами анализа: классическими или инструментальными.

Молекулярно-абсорбционный спектральный анализ

Молекулярно-абсорбционный спектральный анализ включает в себя спектрофотометрический и фотоколориметрический виды анализа.

Спектрофотометрический анализ основан на определении спектра поглощения или измерении светопоглощения при строго определенной длине волны, которая соответствует максимуму кривой поглощения исследуемого вещества.

Фотоколориметрический анализ базируется на сравнении интенсивности окрасок исследуемого окрашенного и стандартного окрашенного растворов определенной концентрации.

Молекулы вещества обладают определенной внутренней энергией Е, составными частями которой являются:

Энергия движения электронов Еэл находящихся в электростати-ческом поле атомных ядер;

Энергия колебания ядер атомов друг относительно друга Е кол;

Энергия вращения молекулы Е вр

и математически выражается как сумма всех указанных выше энергий:

При этом, если молекула вещества поглощает излучение, то ее первона­чальная энергия Е 0 повышается на величину энергии поглощенного фотона, то есть:

Из приведенного равенства следует, что чем меньше длина волны λ, тем больше частота колебаний и, следовательно, больше Е, то есть энергия, сообщенная молекуле вещества при взаимодействии с электромагнитным излучением. Поэтому характер взаимодействия лучевой энергии с веществом в зависимости от длины волны света λ будет различен.

Совокупность всех частот (длин волн) электромагнитного излучения называют электромагнитным спектром. Интервал длин волн разбивают на области: ультрафиолетовая (УФ) примерно 10-380 нм, видимая 380-750 нм, инфракрасная (ИК) 750-100000 нм.

Энергии, которую сообщают молекуле вещества излучения УФ- и види­мой части спектра, достаточно, чтобы вызвать изменение электронного состояния молекулы.

Энергия ИК-лучей меньше, поэтому ее оказывается достаточно только для того, чтобы вызвать изменение энергии колебательных и вращательных переходов в молекуле вещества. Таким образом, в различных частях спектра можно получить различную информацию о состоянии, свойствах и строении веществ.

Законы поглощения излучения

В основе спектрофотометрических методов анализа лежат два основных закона. Первый из них - закон Бугера – Ламберта, второй закон - закон Бера. Объединенный закон Бугера - Ламберта – Бера имеет следующую формулировку:

Поглощение монохроматического света окрашенным раствором прямо пропорционально концентрации поглощающего свет вещества и толщине слоя раствора, через который он проходит.

Закон Бугера - Ламберта - Бера является основным законом светопоглощения и лежит в основе большинства фотометрических методов анализа. Математически он выражается уравнением:

или

Величину lg I / I 0 называют оптuческой плотностью поглощающего вещества и обозначают буквами D или А. Тогда закон можно записать так:

Отношение интенсивности потока монохроматического излучения, про­шедшего через испытуемый объект, к интенсивности первоначального потока излучения называется прозрачностью, или пропусканием, раствора и обозначается буквой Т: Т = I / I 0

Это соотношение может быть выражено в процентах. Величина Т, характеризующая пропускание слоя толщиной 1 см, называется коэффициентом пропускания. Оптическая плотность D и пропускание Т связаны между собой соотношением

D и Т являются основными величинами, характеризующими поглощение раствора данного вещества с определенной его концентрацией при определенной длине волны и толщине поглощаю­щего слоя.

Зависимость D(С) имеет прямолинейный характер, а Т(С) или Т(l) - экспоненциальный. Это строго соблюдается только для монохроматических потоков излучений.

Величина коэффициента погашения К зависит от способа выражения концентрации вещества в растворе и толщины поглощающего слоя. Если концентрация выражена в молях на литр, а толщина слоя - в сантиметрах, то он называется молярным коэффициентом погашения, обозначается символом ε и равен оптической плотности раствора с концентрацией 1 моль/л, помещенного в кювету с толщиной слоя 1 см.

Величина молярного коэффициента светопоглощения зависит:

От природы растворенного вещества;

Длины волны монохроматического света;

Температуры;

Природы растворителя.

Причины несоблюдения закона Бyгера - Ламберта - Бера.

1. Закон выведен и справедлив только для монохроматического света, поэтому недостаточная монохроматизация может вызвать отклонение закона и тем в большей степени, чем меньше монохроматизация света.

2. В растворах могут протекать различные процессы, которые изменяют концентрацию поглощающего вещества или его природу: гидролиз, ионизация, гидратация, ассоциация, полимеризация, комплексообразование и др.

3. Светопоглощение растворов существенно зависит от рН раствора. При изменении рН раствора могут изменяться:

Степень ионизации слабого электролита;

Форма существования ионов, что приводит к изменению светопоглощения;

Состав образующихся окрашенных комплексных соединений.

Поэтому закон справедлив для сильно разбавленных растворов, и область его применения ограничена.

Визуальная колориметрия

Интенсивность окраски растворов можно измерять различными методами. Среди них выделяют субъективные (визуальные) методы колориметрии и объективные, то есть фотоколориметрические.

Визуальными называют такие методы, при которых оценку интенсивности окраски испытуемого раствора делают невооруженным глазом. При объективных методах колориметрического определения для измерения интенсивности окраски испытуемого раствора вместо непосредственного наблюдения пользуются фотоэлементами. Определение в этом случае проводят в специальных приборах - фотоколориметрах, поэтому метод получил название фотоколориметрического.

Цвета видимого излучения:

К ним относятся: определение температур плавления и затвердевания, а также температурных пределов перегонки; определение плотности, показателей преломления (рефрактометрия), оптического вращения (поляриметрия); спектрофотометрия -- ультрафиолетовая, инфракрасная; фотоколориметрия, эмиссионная и атомно-абсорбционная спектрометрия, флуориметрия, спектроскопия ядерного магнитного резонанса, масс-спектрометрия; хроматография -- адсорбционная, распределительная, ионообменная, газовая, высокоэффективная жидкостная; электрофорез (фронтальный, зональный, капиллярный); электрометрические методы (потенциометрическое определение рН, потенциометрическое титрование, амперометрическое титрование, вольтамперометрия).

Кроме того, возможно применение методов, альтернативных фармакопейным, которые иногда имеют более совершенные аналитические характеристики (скорость, точность анализа, автоматизация). В некоторых случаях фармацевтическое предприятие приобретает прибор, в основе использования которого лежит метод, еще не включенный в Фармакопею (например, метод романовской спектроскопии -- оптический дихроизм). Иногда целесообразно при определении подлинности или испытании на чистоту заменить хроматографическую методику на спектрофотометрическую. Фармакопейный метод определения примесей тяжелых металлов осаждением их в виде сульфидов или тиоацетамидов обладает рядом недостатков. Для определения примесей тяжелых металлов многие производители внедряют такие физико-химические методы анализа, как атомно-абсорбционная спектрометрия и атомно-эмиссионная спектрометрия с индуктивно связанной плазмой.

В некоторых частных статьях ГФ X рекомендуется определять температуру затвердевания или температуру кипения (по ГФ XI -- «температурные пределы перегонки») для ряда жидких ЛC. Температура кипения должна укладываться в интервал, приведенный в частной статье. Более широкий интервал свидетельствует о присутствии примесей.

Во многих частных статьях ГФ X приведены допустимые значения плотности, реже вязкости, подтверждающие подлинность и доброкачественность ЛC.

Практически все частные статьи ГФ X нормируют такой показатель качества ЛC, как растворимость в различных растворителях. Присутствие примесей в ЛB может повлиять на его растворимость, снижая или повышая ее в зависимости от природы примеси.

Физические методы анализа

Подлинность лекарственного вещества подтверждают; агрегатное состояние (твердое вещество, жидкость, газ); окраска, запах; форма кристаллов или вид аморфного вещества; гигроскопичность или степень выветриваемости на воздухе; устойчивость к воздействию света, кислорода воздуха; летучесть, подвижность, воспламеняемость (жидкостей). Окраска лекарственного вещества -- одно из характерных свойств, позволяющее осуществить его предварительную идентификацию.

Степень белизны (оттенка) твердых лекарственных веществ можно оценить различными инструментальными методами на основе спектральной характеристики света, отраженного от образца. Для этого измеряют коэффициенты отражения при освещении образца белым светом. Коэффициент отражения -- это отношение величины отраженного светового потока к величине падающего светового потока. Он позволяет определить наличие или отсутствие у лекарственных веществ цветового оттенка по степени белизны и степени яркости. Для белых или белых с сероватым оттенком веществ степени белизны теоретически равна 1. Вещества, у которых она 0,95--1,00, а степени яркости < 0,85, имеют сероватый оттенок.

Более объективным является установление различных физических констант: температуры плавления (разложения), температуры кипения, плотности, вязкости. Важный показатель подлинности -- растворимость лекарственного препарата в воде, растворах кислот, щелочей, органических растворителях (эфире, хлороформе, ацетоне, бензоле, этиловом и метиловом спирте, маслах и др.).

Константой, характеризующей гомогенность твердых веществ, является температура плавления. Ее используют в фармацевтическом анализе для установления подлинности и чистоты большинства твердых лекарственных веществ. Известно, что это температура, при которой твердое тело находится в равновесии с жидкой фазой при насыщенной фазе пара. Температура плавления является постоянной величиной для индивидуального вещества. Присутствие даже небольшого содержания примесей изменяет (как правило, снижает) температуру плавления вещества, что позволяет судить о степени его чистоты. Под температурой плавления подразумевается интервал температур, при котором происходит процесс плавления испытуемого препарата от появления первых капель жидкости до полного перехода вещества в жидкое состояние. Некоторые органические соединения при нагревании разлагаются. Процесс этот происходит при температуре разложения и зависит от ряда факторов, в частности от скорости нагрева. Приведенные интервалы температур плавления указывают на то, что между началом и окончанием плавления лекарственного вещества интервал не должен превышать 2°С. Если переход вещества из твердого в жидкое состояние нечеткий, то вместо интервала температуры плавления устанавливают температуру, при которой происходит только начало или только окончание плавления. Следует учитывать, что на точность установления температурного интервала, при котором происходит плавление испытуемого вещества, могут влиять условия подготовки образца, скорость подъема и точность измерения температуры, опытность аналитика.

Температура кипения -- это интервал между начальной и конечной температурой кипения при нормальном давлении 760 мм рт.ст. (101,3 кПа). Температуру, при которой в приемник перегнались первые 5 капель жидкости, называют начальной температурой кипения, а температуру, при которой перешло в приемник 95% жидкости, -- конечной температурой кипения. Указанные пределы температур можно установить макрометодом и микрометодом. Следует учитывать, что температура кипения зависит от атмосферного давления. Температуру кипения устанавливают только у сравнительно небольшого числа жидких лекарственных препаратов: циклопропана, хлорэтила, эфира, фторотана, хлороформа, трихлорэтилена, этанола.

При установлении плотности берут массу вещества определенного объема. Плотность устанавливают с помощью пикнометра или ареометра, строго соблюдая температурный режим, так как плотность зависит от температуры. Обычно это достигается термостатированием пикнометра при 20°С. Определенные интервалы значений плотности подтверждают подлинность этилового спирта, глицерина, масла вазелинового, вазелина, парафина твердого, галогенопроизводных углеводородов (хлорэтила, фторотана, хлороформа), раствора формальдегида, эфира для наркоза, амилнитрита и др.

Вязкость (внутреннее трение) -- физическая константа, подтверждающая подлинность жидких лекарственных веществ. Различают динамическую (абсолютную), кинематическую, относительную, удельную, приведенную и характеристическую вязкость. Каждая из них имеет свои единицы измерения.

Для оценки качества жидких препаратов, имеющих вязкую консистенцию, например глицерина, вазелина, масел, обычно определяют относительную вязкость. Она представляет собой отношение вязкости исследуемой жидкости к вязкости воды, принятой за единицу.

Растворимость рассматривают не как физическую константу, а как свойство, которое может служить ориентировочной характеристикой испытуемого препарата. Наряду с температурой плавления растворимость вещества при постоянной температуре и давлении является одним из параметров, по которому устанавливают подлинность и чистоту практически всех лекарственных веществ.

Методика определения растворимости основана на том, что навеска предварительно растертого (в необходимых случаях) препарата вносится в отмеренный объем растворителя и непрерывно перемешивается в течение 10 мин при (20±2)°С. Растворившимся считают препарат, в растворе которого в проходящем свете не наблюдается частиц вещества. Если для растворения препарата требуется более 10 мин, то его относят к числу медленно растворимых. Их смесь с растворителем нагревают на водяной бане до 30° С и наблюдают полноту растворения после охлаждения до (20±2)°С и энергичного встряхивания в течение 1--2 мин.

Метод фазовой растворимости дает возможность осуществлять количественную оценку степени чистоты лекарственного вещества путем точных измерений значений растворимости. Суть установления фазовой растворимости заключается в последовательном прибавлении увеличивающейся массы препарата к постоянному объему растворителя. Для достижения состояния равновесия смесь подвергают длительному встряхиванию при постоянной температуре, а затем с помощью диаграмм определяют содержание растворенного лекарственного вещества, т.е. устанавливают, является ли испытуемый препарат индивидуальным веществом или смесью. Метод фазовой растворимости отличается объективностью, не требует для выполнения дорогостоящего оборудования, знания природы и структуры примесей. Это позволяет использовать его для качественного и количественного анализов, а также для изучения стабильности и получения очищенных образцов препаратов (до степени чистоты 99,5%), Важное достоинство метода -- возможность отличать оптические изомеры и полиморфные формы лекарственных веществ. Метод применим ко всем видам соединений, которые образуют истинные растворы.

Физико-химические методы

Приобретают все большее значение для целей объективной идентификации и количественного определения лекарственных веществ. Получивший распространение в различных отраслях недеструктивный анализ (без разрушения анализируемого объекта) играет важную роль и в фармацевтическом анализе. Для его выполнения пригодны многие физико-химические методы, в частности оптические, ЯМР-, ПМР-, УФ- и ИК- спектроскопия и др.

В фармацевтическом анализе наиболее широко используют физико-химические методы, которые могут быть классифицированы на следующие группы: оптические методы; методы, основанные на поглощении излучения; методы, основанные на испускании излучения; методы, основанные на использовании магнитного поля; электрохимические методы; методы разделения; термические методы.

Большинство перечисленных методов (за исключением оптических, электрохимических и термических) широко применяют для установления химической структуры органических соединений.

Физико-химические методы анализа имеют ряд преимуществ перед классическими химическими методами. Они основаны на использовании как физических, так и химических свойств веществ и в большинстве случаев отличаются экспрессностью, избирательностью, высокой чувствительностью, возможностью унификации и автоматизации.

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

“ СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ФЕДЕРАЛЬНОГО АГЕНТСТВА ПО ЗДРАВООХРАНЕНИЮ И СОЦИАЛЬНОМУ РАЗВИТИЮ”

Е.А. Краснов, А.А. Блинникова

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ В АНАЛИЗЕ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

УДК 543.544.1:615.074

ББК Г472+ Р282

Краснов Е.А., Блинникова А.А., Физико-химические методы в анализе лекарственных средств: Учебное пособие. – Томск, 2011. – 168 с.

В учебном пособии рассмотрены теоретические основы, аппаратурное оформление и аналитические возможности широко используемых физикохимических методов в фармацевтическом анализе. Описаны примеры применения ГЖХ, ВЭЖХ, спектрофотометрии, рефрактометрии, поляриметрии для установления подлинности, испытания на чистоту и количественное определение лекарственных средств. Приведены вопросы для самоподготовки и тестовые задания по указанным методам.

Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальности фармация (заочной формы обучения).

Табл.8. Ил.35. Библиогр. 6 назв.

Рецензенты:

Заведующая кафедрой фармацевтической химии с курсом токсикологической

химии ММА им. И.М.Сеченова, д.ф.н.
профессор				Г.В.Раменская
Заведующая	кафедрой	фармацевтической		Новосибирского
государственного медицинского университета, д.ф.н.,
профессор				Е.А.Ивановская

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

© Сибирский государственный медицинский университет, 2010

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. РЕФРАКТОМЕТРИЯ
1.1. Теоретические основы
1.2. Рефрактометрическое определение концентрированных растворов
(концентратов лекарственных веществ)
1.3. Рефрактометрическое определение содержания лекарственных
веществ в водных растворах
1.4. Конструкция и описание лабораторного рефрактометра типа Аббе
Тестовые задания
Ситуационные задачи
Лабораторные работы
ГЛАВА 2. ПОЛЯРИМЕТРИЯ
2.1. Теоретические основы поляриметрии
Вопросы для самостоятельной подготовки
Тестовые задания
Практические задания
ГЛАВА 3. СПЕКТРОФОТОМЕТРИЯ ФОТОЭЛЕКТРО-
КОЛОРИМЕТРИЯ
3.1. Общие теоретические положения. Электронный спектр поглощения
и его характеристики
3.2. Основной закон светопоглощения
3.3. Причины отклонения от закона светопоглощения
3.4. Применение спектроскопии в УФ- и видимой областях
3.4.1. Испытание на подлинность лекарственных веществ

3.4.2. Испытание на чистоту
3.4.3. Определение количественного содержания лекарственных веществ
3.5. Особенности анализа лекарственных веществ в видимой области
3.6. Этапы фотометрического определения лекарственных средств при
разработке методики анализа
3.7. Аппаратура в фотометрии
Вопросы для самостоятельной подготовки
Тестовые задания
Ситуационные задачи
Лабораторные работы
ГЛАВА 4. ГАЗОВАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ
4.1. Газожидкостная хроматография
4.2. Хроматографические параметры
4.3. Качественный анализ
4.4. Количественный анализ
4.4.1. Метод абсолютной градуировки
4.4.2.Метод внутренней нормализации
4.4.3. Метод внутреннего стандарта
4.5. Некоторые сведения о хроматографических приборах
Вопросы для самостоятельной подготовки
Тестовые задания
ГЛАВА 5. ЖИДКОСТНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ
ВЫСОКОЭФФЕКТИВНАЯ ЖИДКОСТНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ
5.1. Принцип анализа методом ВЭЖХ, основные узлы хроматографа
и их характеристика
5.2. Качественный и количественный анализы
5.3. Современные жидкостные хроматографы
Вопросы для самостоятельной подготовки

Тестовые задания
ГЛАВА 6. ПОТЕНЦИОМЕТРИЯ,
ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКОЕ ТИТРОВАНИЕ
Вопросы для самостоятельной подготовки
Тестовые задания
ОТВЕТЫ НА ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ
ОТВЕТЫ НА СИТУАЦИОННЫЕ ЗАДАЧИ
ПРИЛОЖЕНИЯ

Список сокращений

БХ – бумажная хроматография ВЭЖХ – высокоэффективная жидкостная хроматография ГЖХ – газожидкостная хроматография

ГСО – государственный стандартный образец ГФ – государственная фармакопея КХ – колоночная хроматография НД – нормативный документ НЖД – неподвижная жидкая фаза НФ – неподвижная фаза

НФХ – нормально-фазовая хроматография ОФХ – обращено-фазовая хроматография ПГФ – подвижная газовая фаза ПТ – потенциометрическое титрование ПФ – подвижная фаза

РСО – рабочий стандартный образец СОВС – стандартный образец вещества-свидетеля ТСХ – тонкослойная хроматография УФ – ультрафиолетовый ФС – фармакопейная статья

ФСП – фармакопейная статья предприятия

ВВЕДЕНИЕ

Расширение арсенала лекарственных средств (ЛС) сопровождается развитием новых методов их анализа. Это связано с тем, что выход и качество конечных продуктов химико-фармацевтического производства зависит не только от строгого проведения процесса согласно технологическому регламенту, от качества исходного сырья, но и от применения надежных методов постадийного контроля. Поэтому вопросам совершенствования контроля качества ЛС в последнее десятилетие уделяется значительное внимание.

Как известно, аналитический контроль проводится на всех этапах производства, начиная от входного контроля качества сырья и заканчивая анализом готовой продукции. Этот контроль должен осуществляться в полном соответствии с действующей нормативной документацией (национальная фармакопея, ФСП). Нормативный документ содержит совокупность официальных методов исследования субстанций и их лекарственных форм, на основании результатов анализа которых решается вопрос о возможности их применения в медицинской практике. При этом устанавливается доброкачественность ЛС, складывающаяся как из определения подлинности, так и обнаружения примесей и количественного содержания действующего вещества.

Основными требованиями фармакопейного анализа ЛС являются высокая чувствительность, специфичность, точность и экспрессность. Этим требованиям удовлетворяют физические и физико-химические методы анализа, основанные на измерениях некоторых констант, присущих каждому веществу.

В основном физико-химические методы разделяют на три группы:

1) оптические методы, базирующиеся на закономерностях взаимодействия вещества с электромагнитным излучением;

2) хроматографические методы разделения и количественного определения смеси веществ, основанные на различии в распределении компонентов между подвижной и неподвижной фазой;

3) электрохимические методы анализа, в основе которых лежат электрохимические свойства вещества.

К числу оптических методов относятся: рефрактометрия,

поляриметрия, cпектрофотометрия, фотоколориметрия, фототурбидиметрия, флуориметрия. Из перечисленных методов последние два не рассматриваются, в связи с их ограниченным применением в фармацевтической практике.

Из хроматографических методов разделения используются: хроматография на бумаге, хроматография в тонком слое сорбента (ТСХ), газожидкостная хроматография (ГЖХ), высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ).

ВЭЖХ. Показана их исключительная универсальность, позволяющая решать задачи разделения смесей различных веществ – от самых простых до сложнейших органических соединений. На ряде примеров описано применение указанных методов для целей фармакопейного анализа.

К электрохимическим методам относятся: потенциометрия, кондуктометрия, полярография и др. В пособии нашла отражении только потенциометрия – метод, основанный на измерении разности равновесных потенциалов практически в отсутствие тока между индикаторным электродом и электродом сравнения, погруженными в анализируемый раствор.

Учитывая, что пособие рассчитано в основном на студентов заочного отделения, приведены вопросы для самоподготовки и тестовые задания по предлагаемым физико-химическим методам.

При подготовке настоящего учебного пособия включались только те сведения, знание которых необходимо для качественного и количественного анализов субстанций, лекарственных средств и обнаружения в них примесей.

ГЛАВА 1. РЕФРАКТОМЕТРИЯ

Рефрактометрия широко распространена в самых различных областях химии. Она применяется в фармацевтическом, биохимическом анализе, анализе пищевых продуктов и т.д. Этот метод является старейшим из применяемых в химии оптических методов исследования. Основываясь на величинах показателей преломления и плотности, Исаак Ньютон сделал интересные заключения о составе солей, этилового спирта и др. веществ. В середине ΧVIII в. петербургским академиком – Иоганном Эйлером была выполнена серия измерений показателей преломления ряда жидкостей.

Над конструкцией и усовершенствованием одного из первых рефрактометров работал Михаил Ломоносов с 1752 по 1762 г.

Большую роль в распространении рефрактометрии сыграли работы немецких профессоров Аббе (1840-1905) и Пульфриха (1858-1927), создавших удобные конструкции рефрактометров, широко применяемых и в настоящее время.

Широкому распространению рефрактометрии в качестве одного из методов анализа способствовало совмещение высокой точности, технической простоты и доступности. Показатель преломления принадлежит к числу немногих физических констант, которые можно измерить с очень высокой точностью и небольшой затратой времени, располагая малым количеством вещества. Существующие рефрактометры позволяют определить показатель преломления с точностью порядка 10–4 -10–5 , т.е. до 0,01% и даже до 0,001% от измеряемой величины. Для этого требуется 0,05-0,5 г вещества, а вся процедура измерений сводится к снятию показаний по шкале и несложному расчету. Время, необходимое для измерения и проведения соответствующих расчетов, составляет всего несколько минут. Существенным достоинством метода является возможность автоматической регистрации показателей преломления.

			1.1.ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
При пересечении границы раздела двух прозрачных однородных сред
в начале XVII в. законом преломления. Согласно этому закону, отношение
синусов углов падения			и преломления		равное отношению скорости
распространения света			и V2 в двух соприкасающихся средах, есть величина
постоянная:	n = sinα		Где n – называется относительным показателем (или
коэффициентом)	преломления.
Показатель преломления зависит от ряда факторов:
			∙ природы вещества;
			∙ концентрации раствора;
			∙ природы растворителя;
			∙ температуры;
			∙ длины волны света.
Рис. 1. Преломление луча на границе

двух прозрачных сред

При работе с растворами веществ сначала измеряют показатель преломления растворителя, который вычитают из показателя преломления раствора. Определение проводят при температуре 200 С и длине волны линии D спектра натрия 589,3 нм, и показатель преломления обозначают с индексами –

nD 20 .

Ниже приведены показатели преломления наиболее часто применяемых растворителей: вода – 1,3330; метанол – 1,3286; этанол – 1,3613; ацетон –1,3591; хлороформ – 1,4456.

Влияние температуры в рефрактометрии исключают, термостатируя призменные блоки, имеющие водные рубашки. При температурах, 10

В современном фармацевтическом анализе стали широко применяться неводные растворители. Если раньше основным растворителем в анализе была вода, то теперь одновременно применяют и разнообразные неводные растворители (ледяную или безводную уксусную кислоту, уксусный ангидрид, диметил-формамид, диоксан и др.), позволяющие изменять силу основ-ности и кислотности анализируемых веществ. Получил разви-тие микрометод, в частности капельный метод анализа, удобный для использования во внутриаптечном контроле качества ле-карств.

Широкое развитие в последние годы получают такие методы исследования, при которых используют сочетание различных ме-тодов при анализе лекарственных веществ. Например, хромато-масс-спектрометрия - это сочетание хроматографии и масс-спектрометрии. В современный фармацевтический анализ все больше проникает физика, квантовая химия, математика.

Анализ любого лекарственного вещества или сырья необхо-димо начинать с внешнего осмотра, обращая при этом внима-ние на цвет, запах, форму кристаллов, тару, упаковку, цвет стекла. После внешнего осмотра объекта анализа берут сред-нюю пробу для анализа согласно требованиям ГФ X (с. 853).

Методы исследования лекарственных веществ подразделя-ются на физические, химические, физико-химические, биологи-ческие.

Физические методы анализа предусматривают изучение фи-зических свойств вещества, не прибегая к химическим реакци-ям. К ним относятся: определение растворимости, прозрачности

• или степени мутности, цветности; определение плотности (для жидких веществ), влажности, температуры плавления, затвер-девания, кипения. Соответствующие методики описаны в ГФ X .(с. 756-776).

Химические методы исследования основаны на химических реакциях. К ним относятся: определение зольности, реакции среды (рН), характерных числовых показателей масел и жиров (кислотное число, йодное число, число омыления и т. д.).

Для целей идентификации лекарственных веществ исполь-зуют только такие реакции, которые сопровождаются нагляд-ным внешним эффектом, например изменением окраски раство-ра, выделением газов, выпадением или растворением осадков и т. п.

К химическим методам исследования относятся также весо-вые и объемные методы количественного анализа, принятые в аналитической химии (метод нейтрализации, осаждения, редокс-методы и др.). В последние годы в фармацевтический ана-лиз вошли такие химические методы исследования, как титро-вание в неводных средах, комплексометрия.

Качественный и количественный анализ органических лекар-ственных веществ, как правило, проводят по характеру функ-циональных групп в их молекулах.

С помощью физико-химических методов изучают физические явления, которые происходят в результате химических реакций. Например, в колориметрическом методе измеряют интенсив-ность окраски в зависимости от концентрации вещества, в кон-дуктометрическом анализе - измерение электропроводности растворов и т. д.

К физико-химическим методам относятся: оптические (реф-рактометрия, поляриметрия, эмиссионный и флюоресцентный методы анализа, фотометрия, включающая фотоколориметрию и спектрофотометрию, нефелометрия, турбодиметрия), электро-химические (потенциометрический и полярографический мето-ды), хроматографические методы.