Презентация Хроматографические методы анализа и их применение для контроля качества лекарственных средств онлайн

Содержание слайда: Хроматографические методы анализа и их применение для контроля качества лекарственных средств Лекция 5 по курсу «Анализ и контроль качества лекарственных средств»

Содержание слайда: ОПРЕДЕЛЕНИЯ Хроматографические методы анализа – гибридные методы анализа, основанные на разделении анализируемых веществ с последующей детекцией разделенных соединений. Электрофорез - это метод разделения на основе электрокинетического явления перемещения частиц дисперсной фазы (коллоидных или белковых растворов) в жидкой или газообразной среде под действием внешнего электрического поля с последующей детекцией.

Содержание слайда: Цвет Михаил Семенович Цвет Михаил Семенович (1872 – 1919)

Содержание слайда: «О новой категории адсорбционных явлений и о применении их к биохимическому анализу» — доклад на заседании биологического отделения Варшавского общества естествоиспытателей (21.03.1903) «При фильтрации смешанного раствора через столб адсорбента пигменты… расслаиваются в виде отдельных, различно окрашенных зон. Подобно световым лучам в спектре, различные компоненты сложного пигмента закономерно распределяются друг за другом в столбе адсорбента и становятся доступными качественному определению. Такой расцвеченный препарат я назвал хроматограммой, а соответствующий метод анализа хроматографическим методом». Работы М.С.Цвета послужили фундаментом для развития остальных видов хроматографии для разделения как окрашенных, так и неокрашенных соединений, осуществляемых в любых средах. Труды Варшавского общества естествоиспытателей. Отд. биологии. 1903. Т. 14. С. 1-20

Содержание слайда: Хроматография как отрасль науки Хроматография [гр. сhrömatos − цвет + graphö − пишу] — метод разделения, анализа и физико-химических исследований веществ, основанный на перемещении зоны вещества вдоль слоя сорбента в потоке подвижной фазы с многократным повторением сорбционных и десорбционных актов. При этом разделяемые вещества распределяются между двумя несмешивающимися фазами (в зависимости от их относительной растворимости в каждой фазе): подвижной и неподвижной. Хроматография изучает термодинамику состояния двухфазных систем газ-жидкость, жидкость-жидкость, жидкость-твердое тело, сверхкритическое и жидкокристаллическое состояние веществ, исследует природу межмолекулярных взаимодействий, кинетику процессов внутреннего и межфазного массообмена, процессы комплексообразования, ассоциации и образования соединений включения, стереохимию органических соединений и многое другое.

Содержание слайда:

Содержание слайда: ПРИНЦИП ПРИНЦИП ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОГО РАЗДЕЛЕНИЯ

Содержание слайда: Общая классификация хроматографических методов анализа

Содержание слайда: Классификация по механизму разделения 1. Адсорбционная хроматография (адсорбционно-комплексообразовательная или лигандообменная) 2. Распределительная хроматография 3. Гель-хроматография (эксклюзионная) 4. Ионо-обменная хроматография 5. Аффинная хроматография (за счет образования прочного комплекса только одним из разделяемых компонентов с привитой специфической группой неподвижной фазы) 6. Осадочная хроматография

Содержание слайда:

Содержание слайда: По агрегатному состоянию фаз 1. Газовая 1.1. Газо-твердофазная 1.2. Газо-жидко-твердофазная 1.3. Газо-жидкостная 2. Жидкостная 2.1. Жидкость-жидкостная 2.2. Жидкостно-твердофазная 2.3. Жидкостно-гелевая 3. Сверх-критическая флюидная

Содержание слайда: См. продолжение на следующем слайде

Содержание слайда: Продолжение

Содержание слайда: По расположению неподвижной фазы 1. Колоночная 1.1. Высокого давления 1.2. Низкого давления 2. Планарная 2.1. Тонкослойная хроматография 2.2. Бумажная хроматография

Содержание слайда: По способу проведения

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Хроматограмма

Содержание слайда: Хроматографический пик

Содержание слайда: Хроматографические параметры А. Параметры удерживания: 1. Время удерживания (tr), исправленное время удерживания (tr’), время удерживания несорбируемого компонента (t0), относительное время удерживания (tотн=tr1/tr2). 2. Объем удерживания (Vr) исправленный (приведенный) объем удерживания (Vr’), относительный объем удерживания, удельный объем удерживания (VgT) 3. Коэффициент емкости k’=(tr-t0)/t0 4. Коэффициент распределения K или D

Содержание слайда: Теории хроматографического разделения 1. Диффузионно-массообменная теория (Дж. ван Деемтер) А – вихревая диффузия, В/u – диффузия в газовой фазе, Сu – диффузия в неподвижной фазе

Содержание слайда: Коэффициент уравнения А (вихревая диффузия)

Содержание слайда: Коэффициент уравнения В (диффузия в газовой фазе)

Содержание слайда: Коэффициент уравнения С (диффузия в неподвижной фазе – сопротивление массопереносу)

Содержание слайда: 2. Теория эквивалентных теоретических тарелок (А. Мартин)

Содержание слайда: Хроматографическое разделение

Содержание слайда: Хроматографические параметры В. Параметры селективности: 1. Коэффициент разделения () 2. Разрешение (Rs = 2(tr2 – tr1)/(w1+w2))

Содержание слайда: Селективность и эффективность хроматографического разделения

Содержание слайда:

Содержание слайда: Газовая хроматография Метод разделения, в котором подвижной фазой является газ-носитель, а неподвижной – твердая фаза либо жидкость, нанесенная на твердый носитель или стенки капилляра. 1. Газо-твердофазная (газо-адсорбционная) 2. Газо-жидко-твердофазная (газо-жидкостная на насадочных колонках) 3. Газо-жидкостная Различают изотермическую ГХ и ГХ с программированием температуры

Содержание слайда: Газовая хроматография Достоинства: 1. Высокая эффективность 2. Высокая чувствительность (при использовании МС-детекции – до 10-14 г). 3. Экспрессность 4. Малый объем образца 5. Высокая точность анализа 6. Доступность оборудования 7. Основной метод анализа летучих веществ Недостатки: 1. Сложность анализа нелетучих (в т.ч. ионов) и термолабильных веществ 2. Сложность оборудования

Содержание слайда: Принципиальная схема газового хроматографа

Содержание слайда:

Содержание слайда: Подвижная фаза (газ-носитель)

Содержание слайда: Газ-носитель газ-носитель должен обеспечить максимально высокую чувствительность детектора; газ-носитель должен характеризоваться химической инертностью; газ-носитель должен иметь достаточно высокую степень чистоты (99,9 - 99,99 % основного компонента); газ-носитель должен обеспечивать эффективность разделения (мин. размывание пиков); газ-носитель должен быть взрывобезопасен; газ-носитель должен быть достаточно недорогим

Содержание слайда: Ввод пробы

Содержание слайда: Неподвижная фаза 1. Хроматографические колонки (аналитические): - насадочные (Ø 2-5 мм, l =0,5-5 м) – заполнены сорбентом или сорбентом с нанесенной НЖФ (размер частиц сорбента 0,1-0,5 мм) - микронасадочные (Ø 1-2 мм, l =0,5-5 м) - капиллярные ( макро Ø 0,2-0,5 мм, l =10-100 м и микро Ø 0,1-0,25 мм, l =10-60 м)

Содержание слайда: Как влияет длина капиллярной колонки

Содержание слайда: Неподвижная фаза 2. Химическая природа адсорбента или жидкой фазы: 2.1. Адсорбенты – пористые или непористые твердые материалы, классифицируются по способности к взаимодействиям с сорбатом: неспецифические (графит, насыщенные углеводороды), специфические (с (+)-зарядом и/или электроно-акцепторными центрами) и специфические (с (-) зарядом). По химической природе – неорганические - углеродные адсорбенты (графитированная термическая сажа, углеродные молекулярные сита), кремнеземы (силикагели, цеолиты) и органические – полимерные адсорбенты (сополимеры стирола и ДВБ, стирола и МА и т.д.)

Содержание слайда: Неподвижная фаза 2.2. Носители для неподвижной жидкой фазы – наносятся на твердый носитель – диатомиты и др. (инертный материал с невысокой удельной поверхностью, дополнительно инактивированный обработкой кислотами для удаления ионов металлов (AW) и «защищенными» силанольными группами – DMCS, HMDS). 2.3. Неподвижные жидкие фазы – классифицируются по полярности (неполярные, малополярные, среднеполярные, полярные) и по химической природе - алифатические углеводороды (сквалан, парафиновое масло), ароматические у/в (полифениловый эфир), силиконы (метил, метил-фенил, метил-фенил-трифторприпил-, метил-фенил-цианопропил- и др.), полигликоли (ПЭГ - макроголы), сложные эфиры.

Содержание слайда: Неподвижные жидкие фазы К НЖФ предъявляются следующие требования: -не должна улетучиваться при рабочей температуре колонки; - должна быть химически инертной; - должна иметь хорошую разделительную способность; - должна прочно связываться с твердым носителем или стенкой капилляра и при нанесении образовывать равномерную пленку; - стабильность (термическая, химическая).

Содержание слайда: Пример – разделение бензола (В) и циклогексана (С) на фазах с различной полярностью

Содержание слайда: Газовая хроматография

Содержание слайда: Детекторы в ГХ Детектор - это устройство, предназначенное для обнаружения в потоке газа-носителя анализируемых веществ по какому-либо физико-химическому свойству. Отклик осуществляется за счет преобразования свойств в электрический сигнал. Характеристики детекторов: 1. Чувствительность 2. Селективность 3. Линейный диапазон Требования: детектор должен обладать высокой чувствительностью – регистрировать даже малые изменения физико-химических свойств подвижной фазы; • величина сигнала детектора должна изменяться пропорционально изменению концентрации определяемого компонента в подвижной фазе; • детектор должен регистрировать определяемые компоненты по возможности мгновенно (иметь достаточное быстродействие); • рабочий объем детектора должен быть, по возможности, наименьшим, чтобы исключить дополнительное размывание пиков в детекторе; • желательно, чтобы показания детектора отражали изменения физико- химических свойств подвижной фазы только от ее состава Детекторы делятся на потоковые и концентрационные, а также на универсальные и селективные.

Содержание слайда: Типы детекторов 1. Универсальные: Детектор по теплопроводности (катарометр): Катарометр представляет собой сплошной металлический блок, внутри которого высверлены две одинаковые по конфигурации и объему камеры. В центре каждой камеры помещаются чувствительные элементы детектора, выполненные в виде проволочных или спиральных сопротивлений с абсолютно одинаковыми электрическими характеристиками. Основные характеристики детектора по теплопроводности, определенные по отношению к пропану следующие: • коэффициент чувствительности − 2⋅108; • минимальная определяемая масса − 7⋅10-6 г; • мин. определяемая концентрация − 1.5 об. %; • линейный диапазон детектирования 105.

Содержание слайда: Типы детекторов Детектор ионизационно-пламенный (ДИП): В окислительной зоне пламени эти радикалы реагируют по следующей схеме:

Содержание слайда: Детектор ионизационно-пламенный Преимущества: • чувствительность на уровне 10-8 % при обнаружении углеводородов; • линейный диапазон детектирования 107; • высокое быстродействие; • небольшой объем рабочей камеры; • диапазон рабочих температур до 400 оС; • возможность использования дешевого газа-носителя (азот); • сравнительно низкая стоимость детектора. Недостатки: • нечувствительность к ряду соединений; • деструктивность (разрушает пробу); • взрывоопасность (водород); • необходимость в электрометрическом усилителе; • нелетучие продукты сгорания (например, SiO2) могут откладываться на электродах, нарушая стабильность работы.

Содержание слайда: Типы детекторов 2. Селективные: Детектор электронного захвата: 1 − катод; 2 − радиоактивный источник; 3 − молекулы газа-носителя; 4 − положительные молекулярные ионы газа-носителя; 5 − отрицательные молекулярные ионы определяемых соединений; 6 − определяемые молекулы; 7 – свободные электроны; 8 − анод; 9 − подача газа-носителя; 10 − зона ионизации молекул газа-носителя

Содержание слайда: Типы детекторов Детектор электронного захвата:

Содержание слайда: Типы детекторов Детектор электронного захвата: Линейный диапазон детектирования детектора электронного захвата 102 – 104, предел обнаружения по линдану – 10-14 г/c. Детектор электронного захвата – потоковый детектор. Основная область применения – определение остаточных количеств пестицидов, анализ токсичных веществ, допинг-контроль и др.

Содержание слайда: Типы детекторов Детектор термоионный:

Содержание слайда: Типы детекторов Детектор термоионный (термоаэрозольный)

Содержание слайда: Типы детекторов Детектор термоионный Минимально детектируемое количество при анализе фосфорсодержащих соединений составляет 5⋅10-14 г/с, а при анализе азотсодержащих – 5⋅10-13 г/с. Уровень шума при этом составляет около 1,5⋅10-13 А. Линейный диапазон детектирования 103. Основная область применения – определение фосфор- и азотсодержащих соединений

Содержание слайда: Сочетание ГХ и масс-спектрометрии (схема)

Содержание слайда:

Содержание слайда: Тонкослойная хроматография

Содержание слайда: Тонкослойная хроматография

Содержание слайда: Высокоэффективная ТСХ

Содержание слайда: Тонкослойная хроматография

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Дополнительная литература Ж.Гиошон, К.Гийемен. Количественная газовая хроматография для лабораторных анализов и промышленного контроля. Том 1,2. / М., "Мир". 1991. К.Тесаржик, К.Комарек. Капиллярные колонки в газовой хроматографии. / М., "Мир". 1987. Б.А.Руденко. Капиллярная хроматография. / М., "Наука". 1978. Б.А Руденко, Г.И.Руденко. Высокоэффективные хроматографические процессы. Том 1. / М. "Наука". 2003. В.Л.Саленко, Т.Д.Федотова Хроматография. Основы метода и его разновидности. Учебник НГУ (учебное пособие). / Новосибирск, изд. НГУ. 2001. В.Г.Березкин. Что такое хроматография? / М., "Наука". 2003. А.Т.Лебедев. Масс-спектрометрия в органической химии. / М., изд. "Бином". 2003. Я.И.Яшин, Е.Я.Яшин, А.Я.Яшин. Газовая Хроматография. / М., изд. "Транслит". 2009. Жидкостная хроматография Спутник хроматографиста. / Под. ред. В.Ф.Селеменева. Воронеж. Изд. "Водолей". 2004. 528 с. Руденко Б.А., Руденко Г.И. Высокоэффективные хроматографические процессы. Том 2. Процессы с конденсированными подвижными фазами. / М., "Наука", 2003. 288 стр. Шаповалова Е.Н., Пирогов А.В. Хроматографические методы анализа. Методическое пособие для специального курса. / М., изд. МГУ. 2007. 109 стр. www.chem.msu.su/rus/teaching/analyt/chrom/part1.pdf. Барам Г.И. Развитие метода микроколоночной высокоэффективной жидкостной хроматографии и его применение для исследования объектов окружающей среды. // В кн. "100 лет хроматографии", (ред. Руденко Б.А.), Москва, Наука, 2003,С.32-60.  

Содержание слайда: Дополнительная литература Полевая экспрессная газовая хроматография для массовых (однотипных) анализов. Гольберт К.А., Вигдергауз М.С. Введение в газовую хроматографию. М.: Химия, 1990. 352 с. Сакодинский К.И., Бражников В.В., Волков С.А. и др. Аналитическая хроматография. М.: Химия., 1993. 464 с. Грузнов В.М., Шишмарев А.Т., Филоненко В.Г., Балдин М.Н., Науменко И.И. Экспрессный анализ объектов окружающей среды с применением портативных газовых хроматографов и поликапиллярных колонок // Журнал аналитической химии. - 1999, т. 54, № 9, с. 957 – 961. Грузнов В.М., Филоненко В.Г., Шишмарев А.Т. Отбор и ввод проб при скоростном газохроматографическом обнаружении паров органических веществ. // Журнал аналитической химии. 1999. т. 54, № 11, с. 1134 – 1139. Грузнов В.М., Филоненко В.Г., Шишмарев А.Т. Экспрессное улавливание паров веществ из воздуха. //Ж. Теплофизика и аэромеханика. 2000, т. 7, № 4. С. 617-620. В.М.Грузнов, В.Г. Филоненко, М.Н. Балдин, А.Т. Шишмарёв Портативные экспрессные газоаналитические приборы для определения следовых количеств веществ.// Российский химический журнал. 2002. Т.46, №4,с. 100 ÷ 108. В.М. Грузнов, В.Г. Филоненко Расчётное моделирование ввода пробы при экспрессном газовом анализе. В книге «Наука на службе экологии и безопасности человека». Под ред. проф. Т.С. Юсупова. Новосибирск: Академическое изд-во «Гео» 2008. С. 140 – 159.