Kiểm nghiệm thuốc bằng phổ IR và huỳnh quang

QUANG PHỔ HỒNG NGOẠINôi dung chính: 1.Đại cương về IR 2.Cấu tạo máy IR 3.Ứng dụng phổ hồng ngoại 4.Hạn chế của IR 5.Phổ IR của một số HCHC 6.Cách đọc phổ IR 7.Một số ví dụ phổ IR... • Ch

Phương pháp hoá lý trong kiểm nghiệm thuốc (tiếp)

Mục tiêu

1.Trình bày được đặc điểm quang phổ hồng ngoại,

cách đọc và ứng dụng của phổ IR trong kiểm

nghiệm dược phẩm.

2 Trình bày được các đặc điểm của quang phổ huỳnh quang, các yếu tố ảnh hưởng và ứng dụng của quang phổ huỳnh quang trong kiểm nghiêm dược phẩm

Phần 1

QUANG PHỔ HỒNG NGOẠI

QUANG PHỔ HỒNG NGOẠI

Nôi dung chính:

1.Đại cương về IR 2.Cấu tạo máy IR 3.Ứng dụng phổ hồng ngoại 4.Hạn chế của IR

5.Phổ IR của một số HCHC 6.Cách đọc phổ IR

7.Một số ví dụ phổ IR

• Phương pháp phân tích phổ hồng ngoại nói ở đây là vùng phổ nằm trong vùng có số sóng

4000 - 400 cm-1

• Vùng này cung cấp cho ta những thông tin quan trọng về các dao động của các phân tử do đó là các thông tin về cấu trúc của các phân tử

1 Đại cương về IR (tiếp)

• Thông thường thì đơn vị của bước sóng được sử dụng trong phổ hồng ngoại là µm (1 µm = 10- 4 cm) và thay cho tần số (Hz), người ta sử dụng đơn vị là số sóng:

1 Đại cương về IR (tiếp)

• Chiếu một nguồn sáng vào phân tử, phân tử hấp thụ

năng lượng bức xạ hồng ngoại làm thay đổi trạng thái dao động của phân tử

• Phổ hồng ngoại gọi là phổ dao động

• Phổ hồng ngoại có nhiều đỉnh, mỗi đỉnh là một thông tin

về cấu trúc của phân tử

• Nhiều nhóm chức có dải phổ hồng ngoại đặc trưng, ứng dụng trong định tính

1 Đại cương về IR (tiếp)

Các kiểu dao động:

✓ Dao động hóa trị (v) (stretching vibration): là dao động

làm thay đổi độ dài liên kết, nhưng không làm thay đổigóc liên kết

✓ Dao động biến dạng (δ) (bending vibration): là dao

động thay đổi góc liên kết, nhưng độ dài liên kết khôngthay đổi

1 Đại cương về IR (tiếp)

Phân tử hữu cơ có một số dao động sau:

Các dao động cơ bản trên xuất hiện do sự kích thích từ trạng thái cơ bản lên trạng thái kích thích năng lượng thấp

1 Đại cương về IR (tiếp)

Chỉ những dao động dẫn tới sự biến đổi Moment lưỡng cực của phân tử mới quan sát được trên IR

Ví dụ:

1 Đại cương về IR (tiếp)

1 Đại cương về IR (tiếp)

1 Đại cương về IR (tiếp)

1 Đại cương về IR (tiếp)

Các nhóm chức, nhóm nguyên tử và liên kết trong phân tử có dải phổ hấp thụ hồng ngoại đặc trưng khác nhau

1 Đại cương về IR (tiếp)

2 Cấu tạo máy quang phổ IR

Máy 2 chùm tia gồm có các bộ phận chính:

+ Nguồn bức xạ hồng ngoại+ Ngăn đựng mẫu đo

+ Bộ phận đơn sắc hóa (sử dụng các cách tử hoặc lăng kính)

+ Hệ thống quang học+ Bộ phận phát hiện

2 Cấu tạo máy quang phổ IR (tiếp)

2 Cấu tạo máy quang phổ IR (tiếp)

Nguồn sáng Khe sáng

Mẫu đo

Bộ phận phát hiện

✓ Phổ IR giúp ta xác định được các loại dao động đặc trưng của các liên kết (bonds) hay các nhóm chức (functional groups) có trong phân tử.

3 Ứng dụng phổ IR

3.1 Định tính 3.2 Xác định cấu trúc

3 Ứng dụng phổ IR (tiếp)

3 Ứng dụng phổ IR (tiếp)

Phổ hồng ngoại được chia làm hai vùng:

+ Từ 1350 - 750 cm-1, được gọi là vùng vân tay (fingerprint region): dựa vào tín hiệu phổ trong vùng này

để kết luận sự không có mặt của một nhóm chức nào đó

+ Từ 4000 - 2500 cm-1: đây là vùng xuất hiện dao động hóa trị của liên kết - dị tố và vùng dao động của

các liên kết bội như là anken, carbonyl

3.2 Xác định cấu trúc

3 Ứng dụng phổ IR (tiếp)

3 Ứng dụng phổ IR (tiếp)

3.2 Xác định cấu trúc (tiếp)

3 Ứng dụng phổ IR (tiếp)

3.2 Xác định cấu trúc (tiếp)

3 Ứng dụng phổ IR (tiếp)

3.2 Xác định cấu trúc (tiếp)

4 Hạn chế của IR

✓ Phổ không cho biết phân tử lượng

✓ Phổ không cung cấp thông tin về các vị trí tương đối của cácnhóm chức khác nhau trên một phân tử

✓ Phổ IR thì đôi khi chưa thể biết đó là chất nguyên chất hay chấthỗn hợp vì có trường hợp 2 chất có phổ hồng ngoại giống nhau

5.1.Alkan (CnH2n+2)

Ví dụ: Phổ IR của alkan mạch thẳng

5 Phổ IR một số HCHC

5.1.Alkan (CnH2n+2)

Ví dụ: Phổ IR của alkan mạch nhánh

5 Phổ IR một số HCHC

5.2 Alken

5 Phổ IR một số HCHC

➢ Dao động giãn C=C: 1650cm-1

5 Phổ IR một số HCHC

5.2 Alken (tiếp)

5.3 Alkin

➢ Dao động giãn Csp-H xuất hiện vùng không no:

3270-3315 cm-1

5 Phổ IR một số HCHC

5 Phổ IR một số HCHC

5.3 Alkin (tiếp)

➢ Giãn bất đối xứng và đối xứng C-H ở 3000-3100cm-1

(dải không no)

➢ Giãn C=C : 1430-1600cm-1 (pic đôi)

5 Phổ IR một số HCHC

5.4 Aren

5 Phổ IR một số HCHC

5.4 Aren (tiếp)

5 Phổ IR một số HCHC

5.5 Alcol và Phenol

5 Phổ IR một số HCHC

5.5 Alcol và Phenol (tiếp)

5 Phổ IR một số HCHC

5.5 Alcol và Phenol (tiếp)

5 Phổ IR một số HCHC

5.5 Alcol và Phenol (tiếp)

5 Phổ IR một số HCHC

5.5 Alcol và Phenol (tiếp)

➢ Ether béo : giãn bất đối xứng C-O-C ở 1150-1085cm-1

➢ Aryl alkyl ether :+ giãn bất đối xứng: 1275-1200 cm-1

+giãn đối xứng: 1020-1075 cm-1

5 Phổ IR một số HCHC

5.6 Ether

5 Phổ IR một số HCHC

5.6 Ether (tiếp)

❖ Giãn C=O: dao động giãn C=O trong (Keton, aldehyd, acid carboxylic, ester, lacton, anhydird, amid) hấp thụ mạnh ở 1870-1540cm-1.

❖ Thường xuất hiện xung quanh 1750cm-1.

❖ Giãn và uốn của C-CO-C ở 1300-1100cm-1

❖ Thay đổi nhóm alkyl của keton = dị nguyên tố→ thay đổi dịch chuyển của nhóm C=O

5 Phổ IR một số HCHC

5.7 Keton

5 Phổ IR một số HCHC

5.7 Keton (tiếp)

• Sự liên hợp làm giảm tần số hấp thụ của nhóm C=O

5 Phổ IR một số HCHC

5.7 Keton (tiếp)

✓ Aldehyd no : Giãn C=O dao động ở tần số

1740-1720cm-1 (cao hơn Keton)

5 Phổ IR một số HCHC

5.8 Aldehyd (tiếp)

✓ Dao động giãn nhóm C=O

✓ Dao động giãn O-H (liên kết hydro giữa các ptử acid)

✓ Dao động uốn (1440-1395cm-1)

5 Phổ IR một số HCHC

5.9 Acid carboxylic

5 Phổ IR một số HCHC

5.9 Acid carboxylic (tiếp)

5 Phổ IR một số HCHC

5.9 Acid carboxylic (tiếp)

➢ A: dao động giãn O-H (3044 cm-1)

➢ B: dao động giãn C=O (1717cm-1)

➢ C: dao động uốn C-O-H (1424cm-1)

5 Phổ IR một số HCHC

5.9 Acid carboxylic (tiếp)

Gồm 2 phần:

ester không no:1730-1715 cm-1

✓ Giãn C-O-C : 1200-1100 cm-1

5.10 Ester

5 Phổ IR một số HCHC

5 Phổ IR một số HCHC

5.10 Ester (tiếp)

✓ Amin : giãn N-H Tùy bậc amin

- Amin bậc 1 : 3300-3500cm-1 (pic đôi)

5 Phổ IR một số HCHC

5.11 Amin

5 Phổ IR một số HCHC

5.11 Amin (tiếp)

Phổ IR amid tương tự amin, nhưng có thêm nhóm C=O (1650-1715cm-1) (băng amid 1) và băng Amin

ngay dưới vùng carbonyl (băng amid 2)

5 Phổ IR một số HCHC

5.12 Amid

5 Phổ IR một số HCHC

5.12 Amid (tiếp)

Tần số dao động đặc trưng

6 PP giải phổ IR (tiếp)

1 Nhóm C=O có hay không?

2 Nếu C=O có mặt cần xem xét:

✓ Acid : xem có O-H hay ko? (3400-3200cm-1)

✓ Amid: xem có N-H hay ko? (gần 3400cm-1, pic double)

✓ Ester : xem có C-O hay ko? (1300-1000cm-1)

✓ Anhydrid : Hai hấp thụ C=O (gần 1810, 1760cm-1)

✓ Aldehyd : xem có C-H của aldehyd hay ko? (2 hấp thụ yếu gần 2850 và 2750cm-1)

✓ Keton : nếu các lựa chọn ở trên bị loại trừ

3 Nếu nhóm C=O vắng mặt:

✓ Alcol, phenol: kiểm tra sự có mặt O-H hay không?(gần3400-3300cm-1) và xem có C-O (gần 1300-1400cm-1)

✓ Amin: kiểm tra N-H (khoảng 3400cm-1)

✓ Ether: kiểm tra C-O (gần 1300-1400cm-1) và vắng mặtcủa O-H

4 Các liên kết đôi và/hoặc vòng thơm

✓ C=C (alken): hấp thụ yếu 1650cm-1

✓ Liên kết đôi hoặc vòng thơm: C-H bên trái 3000cm-1

6 PP giải phổ IR (tiếp)

7 Một số VD về phổ IR

7 Một số VD về phổ IR (tiếp)

7 Một số VD về phổ IR (tiếp)

Phần 2

QUANG PHỔ HUỲNH QUANG

Nội dung chính

1 Quang phổ huỳnh quang

2 Cấu tạo máy quang phổ huỳnh quang

3 PP đo quang phổ huỳnh quang

• Phổ huỳnh quang là phổ phát xạ phân tử

• Phân tử sau khi hấp thụ năng lượng của bức xạ tử

ngoại, khả kiến hoặc bức xạ điện từ khác, nó ở trạng thái kích thích

• Trạng thái kích thích sẽ trở lại trạng thái cơ bản và giải phóng năng lượng dưới dạng bức xạ, được gọi là bức

xạ huỳnh quang

1 Quang phổ huỳnh quang

1.1 Đại cương

Cường độ huỳnh quang F của một dd loãng tỷ lệ thuận với nồng độ chất tan C (mol/l)

Việc đo phổ huỳnh quang tiến hành với dd loãng C<10-4

1 Quang phổ huỳnh quang (tiếp)

1.1 Đại cương (tiếp)

1.2 Các yếu tố ảnh hưởng

➢ Huỳnh quang cộng hưởng thường gặp trong một số

nguyên tử hoặc phân tử.

➢ HC thơm thuận lợi cho phát huỳnh quang.

➢ Các hợp chất carbonyl, vòng no, hc có nối đôi liên hợp thường phát huỳnh quang (yếu hơn hc thơm).

1 Quang phổ huỳnh quang (tiếp)

1.3 Các chất cho khả năng huỳnh quang

- Một số nguyên tố đất hiếm (chất vô cơ ít cho huỳnh quang).

- Các chất hữu cơ: các hc thơm, các diceton.

- Các hợp chất đa vòng cho khả năng huỳnh quang mạnh (mặc dù bước sóng kích thích ở bước sóng dài)

1 Quang phổ huỳnh quang (tiếp)

2 Cấu tạo máy quang phổ huỳnh quang

• Nguồn sáng: thường dùng đèn xenon và đèn laser

• Bộ đơn sắc: dùng cách tử

• Cuvet: thường dùng thạch anh (1 x 1cm) có 4 mặt trong suốt

2 Cấu tạo máy quang phổ huỳnh quang

3 PP đo quang phổ huỳnh quang

• Kiểm tra máy trước khi đo:

- Vùng tuyến tính của cường độ huỳnh quang

- Độ nhạy của thiết bị với độ pha loãng thích hợp của

• Cx: nồng độ của dd thử

• Cs: nồng độ của dd chuẩn

• Ix: cường độ bức xạ của dd thử

• Is: cường độ bức xạ của dd chuẩn

• Iox và Ios :cường độ bức xạ của các mẫu trắng tương ứng

Cx = Cs [(Ix - Iox)/(Is - Ios) ]

Nồng độ của dung dịch thử được tính theo công thức:

3 PP đo quang phổ huỳnh quang (tiếp)

• Vùng trong đó cường độ huỳnh quang tỷ lệ thuận với

✓ Tạp chất /DM ảnh hưởng đáng kể tới cường độ huỳnh quang

✓ Tiểu phân keo có thể gây nên sự tán xạ ánh sáng → cần phải loại bỏ bằng cách ly tâm hoặc lọc bằng màng lọc thuỷ tinh xốp

✓ Oxy hoà tan trong dd làm giảm cường độ huỳnh quang rất

mạnh, cần phải đuổi oxy ra bằng cách sục khí trơ qua dd

Chú ý:

3 PP đo quang phổ huỳnh quang (tiếp)

- Các chất không phát huỳnh quang: cho p/ư với

chất không có huỳnh quang hoặc thuốc thử có

huỳnh quang để tạo chất có huỳnh quang.

• Đối với chất vô cơ: phản ứng với các thuốc thử

huỳnh quang tạo phức (phức chiết bằng dm hữu cơ)

• Đối với dược phẩm: dùng để định lượng một số

thuốc như: procain, adrenalin, morphin, reserpin, các alkaloid, flavonoids…

• Ứng dụng trong HPLC

• Định tính hoặc định lượng các ion kim loại

(huỳnh quang nguyên tử)

4 Ứng dụng