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1、药品质量检测技术 药品质量检测技术 仪器分析 教学目标 1.掌握紫外分光光度法及可见分光光度法的 基本原理 2.掌握色谱法基本理论 3.了解分光光度法和色谱法在工业生产和科学研究 中的应用 知识要点 1.吸收光谱与物质结构的关系和光吸收基本定律 2.色谱法基本理论 技能要点 1.紫外-可见分光光度计的应用 2.GC、HPLC、TLC的基本应用 第一节 分光光度法 一、概述 二、紫外-可见分光光度法 三、红外分光光度法 一、概述 分光光度法： 测定被测物质在特定波长处或一定波长范围内对光的吸收度，对物质进行定性、定量分析的方法称为分光光度法。 主要包括: 紫外分光光度（电子光谱）法：吸收光波长范
2、围200400nm，可用于物质的定性和定量分析。 可见分光光度（电子光谱）法：吸收光波长范围400760nm，主要用于有色物质的定性和定量分析。 二者合称为紫外-可见分光光度法即UV-ViS 二、紫外-可见分光光度法 光的基本特性 物质对光的选择性吸收 吸收定律 紫外吸收光谱的应用 紫外-可见分光光度计 光的基本特性 光是一种电磁波，具有波粒二象性。光的波动性可用波长?、频率?、光速c、波数（cm-1）等参数来描述： ? ? c ； 波数 1/ ? ?/c 光是由光子流组成，光子的能量： E h ? h c / ? （Planck常数：h 6.626 10 -34 J S 单色光：单波长的光（
3、由具有相同能量的光子组成） 白光（太阳光）：由各种单色光组成的复合光 物质对光的选择性吸收 物质的吸收光谱曲线： 吸收定律 吸收系数 A Kbc中比例常数K称为吸收系数； 物理意义：单位浓度的溶液液层厚度为1 cm 时，在一定波长下测得的吸光度。 在药品检验的实际工作中，通常有两种表示方法： 质量吸收系数a 当c的单位为g/L，b的单位为cm时，K用a表 示，称为质量吸收系数这时朗伯-比耳定律为： Aabc。 摩尔吸收系数 当式中浓度c的单位为mol/L，液层厚度的单位为cm时，则用另一符号表示，称为摩尔吸收系数，它表示物质的浓度为1mol/L，液层厚度为1cm时，溶液的吸光度。其单位为L/m
4、ol?cm。这时朗伯-比耳定律就变为： Abc 紫外吸收光谱的应用 鉴别：同一物质在相同条件下，测得的紫外-可见吸收光谱应具有完全相同的特征。 对比吸收光谱特征参数 比较吸收度比值的一致性 对比吸收光谱的一致性 杂质检查：药物与杂质的吸收光谱有明显差别 含量测定：朗伯-比耳定律 对照品比较法 吸收系数法 计算分光光度法 紫外-可见分光光度计 仪器的基本组成部件 信号显示器 早期使用的是检流计、微安表、电位计、数字电压表、自动记录仪等。 现代的分光光度计广泛采用数字电压表、函数记录仪、示波器及自动记录型装置和数据处理台（称为工作站）。 紫外-可见分光光度计的类型 单光束分光光度计: 常用的有75
5、1G型、752型、721型、722型。 双光束分光光度计 ： 常用的有710型、730型、UV-210型等。 双波长分光光度计 ： 与单波长分光光度计的主要区别在于采用双单色器。 三、红外分光光度法 红外吸收产生的原理与条件 红外光谱法的应用 红外光谱仪 红外吸收产生的原理与条件 原理：当分子中某个基团的振动频率和红外光的频率一致时，分子就吸收红外光的能量，从原来的基态振动能级跃迁到能量较高的振动能级。物质对红外光的吸收曲线称为红外吸收光谱。 根据试样的红外吸收光谱进行定性、定量分析和确定分子结构等分析的方法，称为红外分光光度法。 红外光谱产生的条件 红外光的能量应恰好能满足振动能级跃迁所需要
6、的能量，当红外光的频率与分子中某基团的振动频率相同时，红外光的能量才能被吸收。 红外光与物质之间有耦合作用。分子必须有偶极矩的变化。 红外光谱法的应用 定性分析 研究分子结构：如确定分子的空间构型，求化学键 的力常数、键长和键角及未知化合物的结构鉴定等。 定量分析 红外光谱定量分析是通过对特征吸收谱带强度的测量来求出组份含量。其理论依据是朗伯-比耳定律。 由于红外光谱的谱带较多，选择的余地大，所以能方便地对单一组份和多组份进行定量分析。 此外，该法不受样品状态的限制，能定量测定气体、液体和固体样品。因此，红外光谱定量分析应用广泛。但红外光谱法定量灵敏度较低，尚不适用于微量组份的测定。 红外光谱
7、仪 第二节 色谱法 一、色谱法概述 二、薄层色谱法 三、气相色谱法 四、高效液相色谱法 一、色谱法概述 色谱分离的原理 二、薄层色谱法 TLC thin layer chromatography 展开：将点好供试品的薄层板放入展开缸中，浸入展开剂的深度为距原点5mm为宜，密闭。一般展开815cm。溶剂前沿达到规定 展距，取出薄层板，晾干，待检测。 定性鉴别：利用Rf值进行定性鉴别 定量分析 三、气相色谱法 GC gas chromatography 气相色谱仪 四、高效液相液相色谱法 HPLC high performance liquid chromatography 高效液相色谱仪 气路系
8、统 作用：获得纯净、流速稳定的载气。包括气源、压力计、流量计及气体净化装置等。 常用的载气：H2、He、N2、Ar 载气的要求：化学惰性，不与有关物质反应。载气的选择除了要求考虑对柱效的影响外，还要与分析对象和所用的检测器相匹配。 载气的来源： 气体钢瓶和减压阀：压力表多为两级压力指示 气体发生器：氮气、氢气、空气及一体机 进样系统 构成：进样器、进样口、气化室等 要求： 进样量或体积要适宜、准确； 采用常规色谱柱分离，进样体积几至几十微升； 对毛细管柱分离，体积约为10-210-3L； 体积过大或进样过慢，将导致分离变差（拖尾）； 进样针最大容量与进样量要匹配。 汽化室要求：体积小；热容量大
9、；对样品无催化作用 包括：填充柱和毛细管柱（或开管柱） 分离系统 填充柱：多为U形或螺旋形；内径26mm； 长13m；内填固定相。 毛细管柱：分为涂壁、多孔层和涂载体开 管柱，内径0.10.5mm，长达几十至100m， 通常弯成直径1030cm的螺旋状；其特点 为渗透性好、传质快，分离效率高（n可达 106）、分析速度快、样品量小。 作用对象：气化室、柱箱、检测器 控温方式：恒温和程序升温 温控系统 作用：将经色谱柱分离后顺序流出的化学组分的信息转变为便于纪录的电信号，然后对被分离物质的组成和含量进行鉴定和测量。 常用的检测器： 氢火焰离子化检测器 Flame ionized detector
10、，FID 热导检测器 Thermal conductivity detector，TCD 电子捕获检测器 Electron capture detector ，ECD 质谱检测器 MSD 即气相质谱联用仪 GC-MS 检测系统 主要用于可在H2-Air火焰中燃烧的有机化合物（如烃类物质）的检测。 通用型检测器 主要对含有较大电负性原子的化合物响应。它特别适合于环境样品中卤代农药和多氯联苯等微量污染物的分析。 质谱是唯一可以给出分子量, 确定分子式的方法, 而分子式的确定对化合物的结构鉴定 是至关重要的 HPLC的概念、分类、特点及应用 HPLC系采用高压输液泵将规定的流动相泵入装有填充剂的色谱
11、柱进行分离测定的色谱方法。 根据分离机制不同，分为液固吸附色谱、液液分配色谱、化学键合色谱、离子交换色谱、分 子排阻色谱等 概念 分类 肯定法：根据红外光谱的特征吸收峰，确认某基团的存在。 如某化合物的IR谱，在官能团区1740cm-1有吸收C O，在指纹区1300cm-11150cm-1范围内有两个强吸收峰CO，根据官能团区及指纹区的这三个相关峰： 否定法：基于某个波数区间内的吸收峰对某个基团是 特征的，在谱图中若无此吸收峰出现，则说明此基团 在分子中不存在。 已知化合物的鉴定 用标准试样对照 将试样的谱图与标准样品的谱图进行对照。 与标准谱图对照 在没有纯净的标准物质时，可用标准谱图比较。
12、 未知物结构分析 未知物结构分析的一般步骤如下： 了解与试样性质有关的其他资料 了解来源 元素分析的结果 相对分子质量 熔点、沸点等物理性质和有关的化学性质 由元素分析结果和相对分子质量推算出分子式 计算不饱和度： n11价原子数目 n33价原子数目 n44价原子数目 规定：双键 C C、C O 、饱和环状结构： 1；叁键 CC ： 2；苯环： 4。 分子结构式中达到饱和时所缺一价元素的对数，每缺两个一价元素时，不饱和度为一个单位 试样的制备和红外光谱的制作 被分析的试样应该是纯物质 纯物质可以通过对试祥进行分离和精制的方法 如分馏、萃取、重结晶、层析等 得到 根据试样的性质，按照试验条件制作
13、红外光谱图 谱图的解析 首先观察官能团区，解析第一强吸收峰属于何种基团的特征吸收峰。 如，羰基 C O 在1820cm-11600cm-1有强吸收峰，其中： 1820 cm-1 1750 cm-1 1750 cm-1 1725 cm-1 1740 cm-1 1720 cm-1 1740 cm-1 1720 cm-1 找出该基团的全部或主要相关蜂，包括该基团在指纹区的吸收峰，进一步确认该基团的存在。然后解析第二强峰及其相关峰。 确定分子中各个基团或化学键所连接的原子或原子团，以及与其他基团的结合方式，并结合相对分子质量、不饱和度以及其他仪器分析结果等有关资料，推测分子的结构。 与标准谱图进行对照
14、 在相同的实验条件下操作，将得到的红外光谱图与标准谱图进行比较，若两张谱图吸收峰的位置和形状完全相同，峰的相对强度一样，可以认为样品与该种已知物是同一物质。 例 某未知物分子式为C8H8O，其IR谱如图所示，试推测未知物的分子结构。 解： 1 根据分子式计算不饱和度： 1+8+ 0-8 /25 苯环及CH3的 CH伸缩振动 苯环的骨架振动 单取代苯 C O的伸缩振动。因分子式中只有一个氧原子，不可能是酸或酯，只可能是酮，而且分子中有苯环，很可能是芳香酮。 CH3的CH对称弯曲振动s CH CH3的CH反对称弯曲振动as CH 2 图谱解析 综上所述，该化合物中有一个单取代的苯环、一个羰基 估计是芳香酮羰基 、一个甲基，根据分子式，推测未知物的结构式可能是: 总结： 3000cm-1 、1600cm-11500cm-1苯环的骨架振动、指纹区760cm-1，692cm-1单取代苯 1681cm-1强峰为C O的伸缩振动 1363cm-1 CH3的CH 1430cm-1CH3的CH 色散型I
