郭小洁-紫外-可见分光光度法在药品检验中的应用

'紫外-可见分光光度法在药品检验中的应用北京市药品检验所化学室郭小洁1 一、概述二、基本概念三、分光光度法的基本原理四、紫外分光光度计五、紫外－可见分光光度法在药检中应用六、结语2 一.概述：分光光度法是通过测定物质在某些特定波长处或一定范围内的吸光度或发光强度，是对物质进行定性和定量的分析方法。紫外-可见分光光度法具有操作简便快速、专属性和灵敏度高等优点。因此在药品的分析检验中被广泛采用。在各国药典中药品的理化常数、鉴别、检查和含量测定等各个项目中都能见到紫外-可见分光光度法的应用实例。3 二.基本概念：光的色散：阳光通过棱镜后会射出按红橙黄绿蓝靛紫次序排列的七色光，这种将阳光分解为各种单色光的现象，即为光的色散。光谱：经过色散后的单色光依固定的次序排列而成的景象，称为光谱。4 可见光：经过色散以后的各种颜色的单色光通常叫做可见光。波长范围:400-760nm为可见光区紫外光：与可见光光谱的紫色一端相接的为紫外光，肉眼不能直接感知。波长范围:200-400nm为紫外光区5 吸收光谱：发射连续光谱的光源（如氘灯和钨丝灯）发出的光通过透明物质（固体、液体或气体）后，一些波长的单色光成分被该物质选择吸收，在原来的连续光谱上出现若干条暗线或暗带，这种光谱叫做吸收光谱。波长（符号为）：是指由一个波上的任意一点到相邻的下一个波上相对应点之间的直线距离。单位为：nm。6 ABCDE7 光子能量与其传播频率和波长的关系：E=h=h*C/其中:E—光子跃迁能量h—普郎克常数（6.62619610-34J）—频率,每秒发出波的数目(单位：HZ)C—光速（2.9979251010cm/s）1/—波数由上式可以看出：光子能量与频率成正比，与波长成反比总能量E=E平移+E振动+E转动+E电子8 跃迁：分子被吸收的光辐射激发后能量由低能级跳到高能级的过程。按照光吸收过程中能量的过程分为:转动能跃迁振动能跃迁电子跃迁远红外吸收光谱—转动光谱红外吸收光谱—振动光谱紫外-可见吸收光谱—电子光谱E电子跃迁E分子振动跃迁E分子转动跃迁9 三.分光光度法的基本原理在紫外和可见光区，灵敏度和精密度较高，一般每1ml溶液中含有几微克（g）的物质即可测定，误差约为1-2%，在此区域内，物质对光的吸收主要系分子中电子的能级跃迁所致，同时伴有分子的振动和转动能级的变化，电子吸收光谱一般比较平缓，选择性不如红外光区，故紫外-可见光区主要用于定量分析以及作为物理常数的测定。10 红外光区的灵敏度和精密度较低，一般需要数百微克（g）的供试品进行测定，此区域内，物质对光的吸收系由分子中振动和转动能级的跃迁引起，红外光谱的特征性很强，特别是在7-15m（称为“指纹区”），吸收峰很多，而且尖锐。除光学异构体外，不会遇到两种不同的化学物质完全相同的红外吸收光谱，故红外区主要用于鉴别和分析物质的结构。11 透光率（T）：单色光通过一物质的溶液时，透过光的强度（I）与入射光的强度（I0）之比。即：T=I/I0。吸光度（A）：透光率的负对数值.即:A=log1/T=-logT12 郎伯定律（Lambert’sLaw）:当溶液浓度不变时，吸光度与溶液的液层厚度成正比。比耳定律（Beer’sLaw）:当溶液液层厚度不变时，吸光度与溶液的浓度成正比。比耳-郎伯定律（Beer-Lambert’sLaw）：吸光度（A）与溶液的浓度（C）和光路长（L）是成正比例的。即：A=ECL13 比耳-郎伯定律适用范围：1.溶液的浓度不能过高或过低，使测定结果的相对误差最小的最佳透射率为T=37%左右。2.所用溶剂不得与测定物质有分子间缔合，生成复合物、异构化或出现酸碱平衡。14 四.紫外-可见分光光度计1.基本构造：稳压电源光源波长选择装置样品池检测器记录装置15 光源：可见光光源常用钨灯；紫外光光源常用氘灯波长选择装置：一般简易的仪器，如比色计多采用滤光片来获得一定波长的光辐射。分光光度计则采用棱镜或衍射光栅为核心构成单色器，以获得纯度较高的单色光。样品池（吸收池）：玻璃吸收池仅适用于320nm以上波长的测定。水晶或熔融石英吸收池可用于200nm以上波长的测定。最常用的是光路长度为1cm的吸收池。检测器：紫外-可见光度计中作为检测器的光敏元件有光电池、光电管、光电倍增管和光敏二级管阵列等。16 2.仪器的校正和检定（1）波长的校正：由于温度变化对机械部分的影响，仪器的波长经常会略有变动，因此除应定期对所用仪器进行全面校正检定外，还应于测定前校正测定波长。钬玻璃在279.4nm、287.5nm、333.7nm、360.9nm、418.5nm、460.0nm、484.5nm、536.2nm与637.5nm的波长处有尖锐的吸收峰，可作为波长校正用。17 （2）吸光度的准确度：取在120C干燥至恒重的基准重铬酸钾约60mg，精密称定，用0.005mol/L硫酸溶液溶解并稀释至1000ml，在规定的波长处测定吸光度并计算其吸收系数。波长（nm）235（最小）257（最大）313（最小）350（最大）吸收系数（E1%1cm）124.5144.048.6106.6许可范围123.0-126.0142.8-146.247.0-50.3105.5-108.518 （3）杂散光的检查：按下表的试剂和浓度，配制成水溶液，置1cm石英吸收池中，在规定的波长处测定透光率，应符合表中的规定。试剂浓度%（g/ml）波长（nm）透光率（%）碘化钠1.00220<0.8亚硝酸钠5.00340<0.819 3.紫外分光光度法对溶剂的要求：用1cm石英吸收池盛溶剂，以空气为空白，测定其吸光度，溶剂和吸收池的吸光度应满足以下要求：波长吸光度要求220nm-240nm不得超过0.40241nm-250nm不得超过0.20251nm-300nm不得超过0.10300nm以上不得超过0.0520 4.紫外分光光度法测定法：测定时，除另有规定外，应以配制供试品溶液的同批溶剂为空白对照，采用1cm的石英吸收池，在规定的吸收峰波长2nm以内测试几个点的吸光度，以核对供试品的吸收峰波长是否准确。除另有规定外，吸收峰波长应在该品种项下规定的波长2nm以内；否则应考虑该试样的真伪、纯度以及仪器波长的准确性。应以吸光度最大的波长作为测定波长。一般供试品溶液的吸光度读数，以在0.3-0.7之间的误差较小。仪器的狭缝波带宽度应小于供试品吸收带的半宽度，否则测得的吸光度会偏低。狭缝宽度的选择，应以减小狭缝宽度时供试品的吸光度不再增加为准。由于吸收池和溶剂本身可能有空白吸收，因此测定供试品的吸光度后应减去空白读数，再计算含量。21 五.紫外-可见分光光度法在药品检验中的应用药典和药品标准中应用紫外-可见分光光度法的项目有吸收系数、鉴别、颜色检查、纯度检查、溶出度、含量均匀度检查和含量测定等等。22 1.吸收系数：药品的吸收系数是药品的理化特性常数，可作为药品生产过程中精制纯化的一种指标。对紫外区一定波长的光有特征吸收的药物进行精制时，应进行到产品在其特定波长测定吸收系数达到一个稳定的最大值时为止，因此吸收系数同其它物理常数一样，也可作为判断药品纯度的依据。《中国药典》2005年版中收载的甲苯磺丁脲和地塞米松等品种，均在性状项下测定其吸收系数。23 2.鉴别：药物对光辐射的吸收特点（即其吸收光谱）可与其它化学的或物理的方法配合作为鉴别的一种手段，即绘制出药物的吸收光谱曲线与标准品的吸收光谱互相核对。实际上在化合物的理化常数资料及药品标准中，一般只列出各化合物最大吸收（有时也列出最小吸收）的波长位置。对于具有两个以上最大吸收的药物可以进一步简化操作，无需费时作吸收光谱曲线，只要测出各最大吸收波长处的吸收度，求出这些吸收度的比值，测出它们相对位置的比值即可。24 维生素B12的鉴别规定每1ml中含维生素B1225g的水溶液，照分光光度法测定，在278、361与550nm的波长处有最大吸收。A361nm/A278nm应为1.70-1.88。A361nm/550nm应为3.15-3.45。25 26 3.纯度检查：若一种化合物对紫外光和可见光区的某一波段呈光学透明（即不吸收或几乎不吸收），而不纯杂质有吸收时，则该物质的生产精制应当进行到规定波长处的吸收系数降到最低时为止。有些药物就以此作为杂质限度检查的依据。此外，有些药物的杂质是通过比色法与杂质对照品比较进行控制的。27 检查肾上腺素中的酮体：取肾上腺素，加0.1mol/L盐酸溶液，制成每1ml中含2mg的溶液，照分光光度法，在310nm的波长处测定，吸光度不得过0.05。28 29 苄氟噻嗪和氢氯噻嗪等药物中，芳香第一胺的检查，均采用比色法。将样品用亚硝酸重氮化后与二盐酸萘乙二胺生成偶氮化合物，在518nm波长处测定吸光度，应不得超过规定限度。30 枸橼酸哌嗪和磷酸哌嗪检查项下，根据第一胺和氨与亚硝基铁氰化钠在丙酮的存在下的碱性溶液中呈黄色至红色的反应，采用比色法，测定600nm与520nm波长处的吸光度比值，以此来控制药品中杂质伯胺和氨的含量。31 葡萄糖注射液和葡萄糖氯化钠注射液中的杂质5-羟甲基糠醛，在284nm测定吸光度，控制杂质的含量。如药典规定，1%葡萄糖溶液的吸光度不得大于0.32，按5-羟甲基糠醛的E1%1cm为1308计算，含5-羟甲基糠醛应在0.00024%以下。32 碘解磷定注射液：分解产物的检查规定，用0.1mol/L盐酸溶液将样品稀释制成每1ml中含0.01mg的溶液，在294与262nm的波长处分别测定吸光度，A294/A262应不小于3.1。碘解磷定的0.1mol/L盐酸溶液在225和294nm波长处有最大吸收，在262nm波长处有最小吸收其顺式异构体及其水解产物吡啶-2-甲醛-N甲碘物同条件下在294nm波长处均无吸收，这些杂质在262nm处有吸收，如有杂质存在会导致碘解磷定溶液的A294/A262比值降低。33 盐酸土霉素：杂质吸收度检查规定，本品2mg/ml的盐酸甲醇溶液在430nm波长处的吸光度不得过0.5。本品10mg/ml的盐酸甲醇溶液在490nm波长处的吸光度不得过0.2。盐酸土霉素在酸性溶液（pH2.0）中，最大吸收为353nm，在上述所述波长和浓度条件下，盐酸土霉素几乎无吸收。34 华法林钠：溶液的澄清度与颜色检查规定，本品20mg/ml丙酮溶液，用4cm吸收池，在460nm的吸光度不得过0.12。35 用比色法检查：醋酸氟轻松和氟脲嘧啶与茜素氟蓝反应检查氟；胰岛素制剂与锌试剂反应检查锌；醋酸地塞米松等与二氨基萘反应检查硒。36 4.含量测定：药典中含量测定方法可分为：（1）对照品比较法（2）吸收系数法（3）计算分光光度法（4）比色法37 （1）对照品比较法应用范围：单一成分药剂的测定。混合物或复方制剂，但其它成分在被测组分的测定波长没有或几乎没有吸收38 测定要求分别配制供试品溶液和对照品溶液对照品溶液所含对照品的量应为供试品溶液中被测组分标示量的10%以内。所用溶剂、其它试剂、操作方法和条件都应保持一致。39 计算公式：Cs=Cr*As/ArCs：供试品溶液的浓度As：供试品溶液的吸光度Cr：对照品溶液的浓度Ar：对照品溶液的吸光度40 （2）.吸收系数法：应用范围：单一成分药剂的测定。混合物或复方制剂，但其它成分在被测组分的测定波长没有或几乎没有吸收41 测定要求：通常为测定最大吸收峰波长处的吸光度供试品溶液在测定波长处浓度与吸光度严格遵循比耳-郎伯定律，具有良好的线性关系。测定条件和操作应与测定吸收系数时完全一致。吸收系数是用标准物质分别在经过校正的不同型号分光光度计上进行多次测定求得的平均值。特别注意仪器的校正和检定42 计算公式：A=ECL以《中国药典》2000年版氯霉素含量测定为例:精密称取氯霉素0.1009g，置100ml量瓶中，加乙醇10ml振摇使溶解，加水稀释至刻度，摇匀，精密量取2ml，置100ml量瓶中，加水稀释至刻度，在278nm波长处测定吸光度为0.596，按氯霉素(C11H12Cl2N2O5)吸收系数(E1%1cm)为298计算氯霉素含量。已知：A=0.596E=298L=1则：C=A/(E*L)=0.596/(298*1)%=0.002%氯霉素含量=0.002%*100*100/(0.1009*2)=99.1%43 （3）计算分光光度法联立方程式法差示分光光度法双波长分光光度法三波长分光光度法系数倍率法导数光谱测定法正交函数分光光度法44 （4）比色法供试品本身在紫外－可见光区没有强吸收，或在紫外区虽有吸收，但为了避免干扰或提高灵敏度，可加入适当的显色剂显色后测定45 盐酸可乐定片及注射液：在适宜的pH值条件下，溴酚蓝溶液与盐酸可乐定定量结合成有色络合物，用氯仿提取后，直接比色测定，对照品同法操作，并计算含量。46 醋酸泼尼松眼膏及醋酸氢化可的松软膏：甾醇类化合物在C17上的酮醇侧链（-CHOH-CO-）具有还原性。它能使氯化三苯四氮唑在碱性（氢氧化四甲基铵）条件下被还原为红色，在485nm的波长处测定。47 计算公式：Cs=Cr*As/ArCs：供试品溶液的浓度As：供试品溶液的吸光度Cr：对照品溶液的浓度Ar：对照品溶液的吸光度48 在吸收度和浓度不呈线性时，应取数份梯度量的对照品溶液，用溶剂补充至同一体积，显色后测定各份样品的吸光度。以各对照品的吸收度为纵坐标，浓度为横坐标绘制标准曲线；再根据供试品的吸光度，在标准曲线上求出其含量。49 六.小结：紫外-可见分光光度法具有灵敏度和精密度高，操作简便、快捷等优点。已成为药品检验的一种不可替代手段。目前各国药典及药物标准中含量测定采用的方法以分光光度法最多。在医院制剂的质量控制中紫外-可见分光光度法也得到普遍的应用。50 谢谢!51'