IDENTIFIKACE LÉČIVA V TABLETÁCH POMOCÍ RAMANOVY SPEKTROMETRIE Úvod Ramanova spektrometrie je metodou vibrační molekulové spektrometrie. Za zakladatele této metody je považován indický fyzik Čandrašékhara Venkata Raman, který obdržel Nobelovu cenu v roce 1930 za popsání jevu neelastického optického rozptylu, který je základem této metody. Jedná se o metodu vhodnou pro identifikaci látek, pro určování jejich složení a struktury. Používá se při analýze pevných látek (krystalické i amorfní materiály, kovy, polovodiče, polymery atp.), kapalin (čisté látky, roztoky vodné i nevodné), plynů, dále též při analýze povrchů (např. sorbenty, elektrody, senzory) či při analýze biologických systémů (od biomolekul až po organismy). V praxi Ramanova spektrometrie nachází své uplatnění od mineralogie a geochemie, přes chemický a farmaceutický průmysl až po biologii a lékařství. Princip Principem Ramanovy spektrometrie, jak už bylo řečeno, je rozptyl záření, tzv. Ramanův rozptyl. Podstatou Ramanova rozptylu je zářivý dvoufotonový přechod mezi dvěma stacionárními vibračními stavy molekuly, jejichž energie jsou E 1 a E 2, vyvolaný interakcí s fotonem dopadajícího záření o frekvenci ν 0 > E 2 E 1 / h, kde h je Planckova konstanta, a provázený vyzářením fotonu rozptýleného záření o frekvenci ν R (viz rov. 1). Tento rozptylový efekt si lze zjednodušeně představit jako současnou absorpci fotonu budícího záření molekulou, kdy molekula přechází na virtuální energetickou hladinu, a emisi sekundárního fotonu, za splnění podmínky zachování energie: h νr = h ν0 ± (E2 - E1) (1) Základní výběrové pravidlo pro Ramanovu spektrometrii je vyjádřeno rovnicí 2. Pro vznik ramanovy linie je nutné, aby při daném vibračním pohybu docházelo současně ke změně polarizovatelnosti. Intenzita pásů je úměrná změně polarizovatelnosti během vibračního pohybu. kde q vnitřní souřadnice molekuly, α polarizovatelnost molekuly, tj. míra obtížnosti s níž se vychylují negativní náboje elektrickým polem V Ramanově spektrometrii se používají jak disperzní spektrometry, tak spektrometry s Fourierovou transformací (FT). Základní části Ramanova spektrometru jsou zdroj excitujícího záření (různé druhy laserů), vzorkovací prostor, sběrná optika, disperzní prvek (disperzní spektrometry) / interferometr (FT spektrometry) a detektor (InGaAs, Ge). Analytickým výstupem je Ramanovo spektrum, které stejně jako infračervené spektrum poskytuje informace o vibračních (a rotačních) pohybech polyatomických částic (molekul, krystalů atd.). Grafické znázornění Ramanova spektra vyjadřuje funkční závislost intenzity záření na Ramanově posunu (cm -1 ). (2)
Úkol 1. Změřte Ramanovo spektrum předložených čistých léčivých látek a tyto spektra uložte do knihovny spekter. 2. Změřte Ramanovo spektrum předložené komerčně vyráběné tablety léčiva. 3. Vyhodnoťte spektrum komerčně vyráběné tablety. Přístroje a chemikálie FT-IR spektrometr s Ramanovým nádstavcem NXR (Nicolet 6700, Thermo, USA) Čísté léčivé látky a tableta komerčně vyráběného léčiva Tabulka 1: Parametry měření pro Ramanovu spetrometrii Parametry Ramanova spektrometrie Rozsah vlnočtů 4000 500 cm -1 Rozlišení 4 cm -1 Počet skenů 64 Dělič paprsků CaF 2 Detektor InGaAs Laser Nd:YAG (1064 nm) Obr 1: FT-IR spektrometr Nicolet 6700 s Ramanovým NXR FT modulem Pracovní postup - Pomocí vhodného nádstavce připravte tabletu samostatné léčivé látky, kterou předtím zhomogenizujte v achátové třecí misce. - Nádstavec s tabletou léčivé látky umístěte do vzorkového prostoru Ramanova spektrometru a proveďte měření. (parametry měření viz tabulka 1) - Uložte naměřené spektrum do knihovny spekter. - Tento postup opakujte pro všechny předložené čisté léčivé látky.
- Zhomogenizujte předloženou komerční tabletu léčiva v achátové třecí misce. Pokud má tableta enterosolventní obal, vhodně ho odstraňte. - Pomocí nádstavce připravte tabletu léčiva pro měření, umístěného do vzorkového prostoru Ramanova spektrometru a proveďte měření. - Ramanovo spektrum neznámé tablety léčiva uložte do složky s vaším jménem. - Na základě porovnání spekter čistých léčivých látek a komerčního léčiva se pokuste odhadnout jakou účinnou látku předložené léčivo obsahuje. - Proveďte identifikaci látky pomocí knihovny spekter spolu s vedoucím cvičení. Zpracování výsledků Vyhodnoťte nejintenzivnější pásy ve spektru komerčně vyráběné tablety a čisté léčivé látky, která je obsažena v předložené tabletě léčiva, zapište si jejich vlnočet a intenzitu. Proveďte přiřazení těchto pásů jednotlivým funkčním skupinám na základě předložené tabulky (tabulka 2). V protokolu uveďte tabulku vlnočtů maxim pásů a jejich intenzit pro komerčně vyráběnou tabletu léčiva a čistou léčivou látku s pravděpodobným přiřazením funkčních skupin. V závěru popište, na základě čeho jste usoudili, že předložená komerční tableta obsahuje právě vámi zvolenou léčivou látku.
Tabulka 2: Vlnočty charakteristických vibrací některých vazeb a skupin v Ramanových spektrech 1
Poznámka: (1) Valenční vibrace νas(ch3) by měla být správně označena νd(ch3). Označení νas se však běžně používá, a bylo proto zachováno i v této tabulce. Použité zkratky: Intenzita: vs - velmi silná, s - silná, m - střední, w - slabá, vw velmi slabá, v - proměnná, br - široký pás, sh - raménko (anglicky shoulder). Popis vibračních kmitů: ν - valenční, δ - deformační, γ - mimorovinný, ω - kývavý (anglicky wagging), ρ - kolébavý (angl. rocking), as - antisymetrický, s - symetrický, d - degenerovaný, amid I - III - označení amidických pásů I - III, vystihující silné spřažení vibrací v amidech, komb.p. - kombinační pásy. R - alkyl, Ar - aryl. Literatura 1. www.vscht.cz/anl/lach2/raman.pdf