藥品質量管理儀器分析

藥品質量管理儀器分析第一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三儀器分析

第二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三教學目標

1.掌握紫外分光光度法及可見分光光度法的基本原理

2.掌握色譜法基本理論

3.了解分光光度法和色譜法在工業(yè)生產和科學研究中的應用

知識要點

1.吸收光譜與物質結構的關系和光吸收基本定律

2.色譜法基本理論

技能要點

1.紫外-可見分光光度計的應用

2.GC、HPLC、TLC的基本應用

學習目標第三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三第一節(jié)分光光度法一、概述二、紫外-可見分光光度法三、紅外分光光度法第四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三一、概述分光光度法：測定被測物質在特定波長處或一定波長范圍內對光的吸收度，對物質進行定性、定量分析的方法稱為分光光度法。主要包括:第五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三紫外分光光度（電子光譜）法：吸收光波長范圍200～400nm，可用于物質的定性和定量分析。可見分光光度（電子光譜）法：吸收光波長范圍400～760nm，主要用于有色物質的定性和定量分析。二者合稱為紫外-可見分光光度法即UV-ViS紅外分光光度法（IR，分子振-轉光譜）：利用紅外吸收光譜對物質進行分析的方法，吸收光波長范圍2.5—1000m，主要用于已知結構的有機化合物鑒別（定性）第六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三二、紫外-可見分光光度法光的基本特性物質對光的選擇性吸收吸收定律紫外吸收光譜的應用紫外-可見分光光度計

第七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三光的基本特性

光是一種電磁波，具有波粒二象性。光的波動性可用波長、頻率、光速c、波數（cm-1）等參數來描述：

=c；波數=1/=/c光是由光子流組成，光子的能量：

E=h=hc/

（Planck常數：h=6.626×10-34J×S)光的波長越短（頻率越高），其能量越大。第八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三單色光：單波長的光（由具有相同能量的光子組成）白光（太陽光）：由各種單色光組成的復合光如果把適當顏色的兩種光按一定強度比例混合，也可成為白光，這兩種顏色的光稱為互補色光。第九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三白光綠500-580橙600-650黃580-600紅650-780紫400-450藍450-480青藍480-490青490-500光的互補色示意圖第十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三物質對光的選擇性吸收物質的顏色是基于物質對光有選擇性吸收的結果而物質呈現的顏色則是被物質吸收光的互補色。第十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三物質的吸收光譜曲線：

將不同波長的光依次通過某一固定濃度和厚度的有色溶液，分別測出它們對各種波長光的吸收程度，以波長為橫坐標，以吸光度為縱坐標作圖，畫出曲線，此曲線即稱為該物質的光吸收曲線（或吸收光譜曲線）第十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三-胡羅卜素咖啡因阿斯匹林丙酮幾種有機化合物的分子吸收光譜圖第十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三吸收定律吸光度：單色光通過溶液時被吸收的程度，用A表示。朗伯（Lambert）和比耳（beer）分別于1760年和1852年研究了光的吸收與有色溶液按液層的厚度及溶液濃度的定量關系，奠定了分光光度分析法的理論基礎。第十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三如果同時考慮溶液的濃度和液層的厚度都變化，都影響物質對光的吸收，則上述兩個定律可合并為朗伯-比耳定律，得到：A=Kbc此式為光吸收定律的數學表達式。

式中A稱為吸光度；K是比例常數，與入射光的波長、物質的性質和溶液的溫度等因素有關。第十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三吸收系數A=Kbc中比例常數K稱為吸收系數；物理意義：單位濃度的溶液液層厚度為1cm時，在一定波長下測得的吸光度。在藥品檢驗的實際工作中，通常有兩種表示方法：

第十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三質量吸收系數a當c的單位為g/L，b的單位為cm時，K用a表示，稱為質量吸收系數這時朗伯-比耳定律為：

A＝abc。在藥品檢驗中經常使用的是百分吸收系數，用（E1%1cm）表示。物理意義:當吸光物質溶液濃度為1%(1g/100mL)，液層厚度為1cm時，在一定條件下的吸收度。第十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三

摩爾吸收系數ε

當式中濃度c的單位為mol/L，液層厚度的單位為cm時，則用另一符號ε表示，稱為摩爾吸收系數，它表示物質的濃度為1mol/L，液層厚度為1cm時，溶液的吸光度。其單位為L/mol·cm。這時朗伯-比耳定律就變?yōu)椋?/p>

A＝εbc第十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三紫外吸收光譜的應用鑒別：同一物質在相同條件下，測得的紫外-可見吸收光譜應具有完全相同的特征。對比吸收光譜特征參數比較吸收度比值的一致性對比吸收光譜的一致性雜質檢查：藥物與雜質的吸收光譜有明顯差別含量測定：朗伯-比耳定律對照品比較法吸收系數法計算分光光度法第十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三紫外-可見分光光度計儀器的基本組成部件單色器吸收池檢測器顯示光源一般由光源、單色器、吸收池、檢測器和信號顯示器（數據處理系統(tǒng)）五部分組成。

第二十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三光源

鎢燈或鹵鎢燈——可見光源，325～2500nm氫燈或氘燈——紫外光源，185～375nm單色器（分光系統(tǒng)）包括狹縫、透鏡系統(tǒng)（準直鏡）和色散元件第二十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三

吸收池（比色皿）玻璃—能吸收紫外光，僅適用于可見光區(qū)；石英—不能吸收紫外光，適用于紫外和可見光區(qū)；要求：匹配性（對光的吸收和反射應一致）

為了消除誤差提高測量的準確度，兩只比色皿應配套使用第二十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三檢測器（又叫接受器、光電轉化器）光電池光電管光電倍增管（檢測弱光常用）二極管陣列檢測器第二十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三信號顯示器早期使用的是檢流計、微安表、電位計、數字電壓表、自動記錄儀等?，F代的分光光度計廣泛采用數字電壓表、函數記錄儀、示波器及自動記錄型裝置和數據處理臺（稱為工作站）。

第二十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三紫外-可見分光光度計的類型

單光束分光光度計:

常用的有751G型、752型、721型、722型。雙光束分光光度計：常用的有710型、730型、UV-210型等。雙波長分光光度計：與單波長分光光度計的主要區(qū)別在于采用雙單色器。第二十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三T6新世紀紫外-可見分光光度計第二十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三紅外吸收產生的原理與條件紅外光譜法的應用紅外光譜儀三、紅外分光光度法第二十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三紅外吸收產生的原理與條件

原理：當分子中某個基團的振動頻率和紅外光的頻率一致時，分子就吸收紅外光的能量，從原來的基態(tài)振動能級躍遷到能量較高的振動能級。物質對紅外光的吸收曲線稱為紅外吸收光譜。根據試樣的紅外吸收光譜進行定性、定量分析和確定分子結構等分析的方法，稱為紅外分光光度法。第二十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三

紅外光譜產生的條件

紅外光的能量應恰好能滿足振動能級躍遷所需要的能量，當紅外光的頻率與分子中某基團的振動頻率相同時，紅外光的能量才能被吸收。紅外光與物質之間有耦合作用。分子必須有偶極矩的變化?！铩锏诙彭?，共七十六頁，編輯于2023年，星期三紅外光譜法的應用

定性分析研究分子結構：如確定分子的空間構型，求化學鍵的力常數、鍵長和鍵角及未知化合物的結構鑒定等。

定性分析官能團的定性分析、已知化合物的鑒定①官能團的定性分析★第三十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三肯定法：根據紅外光譜的特征吸收峰，確認某基團的存在。如某化合物的IR譜，在官能團區(qū)1740cm-1有吸收→C=O，在指紋區(qū)1300cm-1~1150cm-1范圍內有兩個強吸收峰→C－O，根據官能團區(qū)及指紋區(qū)的這三個相關峰：否定法：基于某個波數區(qū)間內的吸收峰對某個基團是特征的，在譜圖中若無此吸收峰出現，則說明此基團在分子中不存在。第三十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三②已知化合物的鑒定

用標準試樣對照將試樣的譜圖與標準樣品的譜圖進行對照。與標準譜圖對照在沒有純凈的標準物質時，可用標準譜圖比較。第三十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三★未知物結構分析未知物結構分析的一般步驟如下：①了解與試樣性質有關的其他資料了解來源元素分析的結果相對分子質量熔點、沸點等物理性質和有關的化學性質由元素分析結果和相對分子質量推算出分子式計算不飽和度：n1－1價原子數目n3－3價原子數目n4－4價原子數目★☆★規(guī)定：雙鍵(C=C、C=O)、飽和環(huán)狀結構：Ω=1；叁鍵(C≡C)：Ω=2；苯環(huán)：Ω=4。分子結構式中達到飽和時所缺一價元素的對數，每缺兩個一價元素時，不飽和度為一個單位第三十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三②試樣的制備和紅外光譜的制作被分析的試樣應該是純物質

純物質可以通過對試祥進行分離和精制的方法(如分餾、萃取、重結晶、層析等)得到

根據試樣的性質，按照試驗條件制作紅外光譜圖第三十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三③譜圖的解析首先觀察官能團區(qū)，解析第一強吸收峰屬于何種基團的特征吸收峰。如，羰基(C=O)在1820cm-1~1600cm-1有強吸收峰，其中：1820cm-1~1750cm-11750cm-1~1725cm-11740cm-1~1720cm-11740cm-1~1720cm-1

找出該基團的全部或主要相關蜂，包括該基團在指紋區(qū)的吸收峰，進一步確認該基團的存在。然后解析第二強峰及其相關峰。第三十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三確定分子中各個基團或化學鍵所連接的原子或原子團，以及與其他基團的結合方式，并結合相對分子質量、不飽和度以及其他儀器分析結果等有關資料，推測分子的結構。④與標準譜圖進行對照

在相同的實驗條件下操作，將得到的紅外光譜圖與標準譜圖進行比較，若兩張譜圖吸收峰的位置和形狀完全相同，峰的相對強度一樣，可以認為樣品與該種已知物是同一物質。第三十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三例某未知物分子式為C8H8O，其IR譜如圖所示，試推測未知物的分子結構。解：(1)根據分子式計算不飽和度：Ω＝1+8+(0-8)/2＝5苯環(huán)及CH3的C—H伸縮振動苯環(huán)的骨架振動單取代苯C=O的伸縮振動。因分子式中只有一個氧原子，不可能是酸或酯，只可能是酮，而且分子中有苯環(huán)，很可能是芳香酮。CH3的C—H對稱彎曲振動δs(CH)CH3的C—H反對稱彎曲振動δas(CH)(2)圖譜解析第三十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三綜上所述，該化合物中有一個單取代的苯環(huán)、一個羰基(估計是芳香酮羰基)、一個甲基，根據分子式，推測未知物的結構式可能是:總結：3000cm-1、1600cm-1~1500cm-1苯環(huán)的骨架振動、指紋區(qū)760cm-1，692cm-1單取代苯1681cm-1強峰為C=O的伸縮振動1363cm-1CH3的C—H1430cm-1CH3的C—H第三十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三定量分析紅外光譜定量分析是通過對特征吸收譜帶強度的測量來求出組份含量。其理論依據是朗伯-比耳定律。由于紅外光譜的譜帶較多，選擇的余地大，所以能方便地對單一組份和多組份進行定量分析。此外，該法不受樣品狀態(tài)的限制，能定量測定氣體、液體和固體樣品。因此，紅外光譜定量分析應用廣泛。但紅外光譜法定量靈敏度較低，尚不適用于微量組份的測定。第三十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三紅外光譜儀色散型IR譜儀：利用單色器作為色散元件傅立葉IR譜儀：利用光的干涉作用進行測定，沒有色散元件第四十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三第二節(jié)色譜法一、色譜法概述二、薄層色譜法三、氣相色譜法四、高效液相色譜法第四十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三一、色譜法概述

色譜法的來源色譜法(chromatography)早在1903年由俄國植物學家茨維特最先發(fā)明并定義，他在研究植物葉的色素成分時，將植物葉子的萃取物倒入填有碳酸鈣的直立玻璃管內，然后加入石油醚使其自由流下，結果色素中各組分互相分離形成各種不同顏色的譜帶。他稱之為色譜。這種方法因此得名為色譜法，又稱層析法。以后此法逐漸應用于無色物質的分離第四十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三色譜分離過程第四十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三

色譜分離的原理

當流動相中攜帶的混合物流經固定相時，其與固定相發(fā)生相互作用。由于混合物中各組分在性質和結構上的差異，與固定相之間產生的作用力的大小、強弱不同，隨著流動相的移動，混合物在兩相間經過反復多次的分配平衡，使得各組分被固定相保留的時間不同，從而按一定次序由固定相中流出。與適當的柱后檢測方法結合，實現混合物中各組分的分離與檢測。兩相及兩相的相對運動構成了色譜法的基礎

第四十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三

色譜法分類第四十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三二、薄層色譜法(TLC)(thinlayerchromatography)

TLC的概念、分類、特點概念：

TLC法系將供試品溶液點于薄層板上，在展開容器內用展開劑展開，使供試品所含成分分離，所得色譜圖與適宜的對照物按同法所得的色譜圖對比，并可用薄層掃描儀進行掃描，用于鑒別、檢查或含量測定。

第四十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三分類：

吸附薄層色譜：固定相為吸附劑，適于異構體的分離

原理：產生差速遷移而得到分離

分配薄層色譜：固定相為液體，適于同系物的分離

原理：利用樣品中各組分在固定相與流動相之間的分配系數差別而實現分離

膠束薄層色譜：以表面活性劑膠束溶液為展開劑的薄層色譜

原理：被分離組分在水、膠束和固定相三者之間形成分配平衡第四十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三特點

方法簡便易行，容易掌握；不需考慮雜質的污染問題，對樣品凈化程度的要求低；在一塊薄層板上可以同時展開多個樣品，分析時間短；展開后的薄層可以用不同的掃描條件反復掃描比較，只要所測的斑點穩(wěn)定，還可存放到需要時再測定；可選用各種不同顯色劑噴霧顯色，有助于定性鑒別。第四十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三載板：

具有一定機械強度、化學惰性、耐一定溫度、表面平整、厚度均勻，價格合理，常用為玻璃板。

玻璃板的常用規(guī)格：5×20cm、10×20cm、20×20cm，要求光滑、平整、洗凈后不附水珠、干燥。TLC的基本材料第四十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三

固定相或載體：

硅膠：常用極性吸附劑，具表面活性中心，略帶酸性氧化鋁：常用極性吸附劑，具表面活性中心，略帶堿性硅藻土：中性吸附劑纖維素：液-液分配色譜擔體（水為固定液），具一定粘性聚酰胺：特殊有機薄層材料硅膠G(含粘合劑煅石膏)，GF254(含254nm熒光劑)，硅膠H(不含粘合劑)，硅膠HF254第五十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三點樣器：

常用微升毛細管或手動、半自動、全自動點樣器。

展開容器：上行展開可用適合薄層板大小的專用平底或雙槽展開缸，展開時須能密閉；水平展開用專用的水平展開缸。第五十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三

顯色裝置：

噴霧顯色用玻璃噴霧瓶或專用噴霧器；浸漬顯色用專用玻璃器械或用適宜的展開缸代用；蒸氣熏蒸顯色用雙槽展開缸或適宜大小的干燥器代替。

檢視裝置：

為裝有可見光、254nm及365nm紫外光源及相應的濾光片的暗箱，可附加攝像設備供拍攝圖像用。第五十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三TLC的基本操作除另有規(guī)定外，將1份固定相和3份水（或加有黏合劑的水溶液）在研缽中按同一方向研磨混合，去除表面的氣泡后，倒入涂布器中，在玻板上平穩(wěn)地移動涂布器進行涂布（厚度為0.2~0.3mm），取下涂好薄層的玻板，置水平臺上于室溫下晾干后，在110℃烘30分鐘，即置有干燥劑的干燥箱中備用。使用前檢查其均勻度，在反射光及透視光下檢視，表面應均勻、平整、光滑、無麻點、無氣泡、無破損及污染。制備

第五十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三點樣：

一般為圓點狀或窄細的條帶狀，點樣基線距底邊10~15mm，圓點狀直徑一般不大于3mm，條帶狀寬度一般為5~10mm；點間距一般不少于8mm。

第五十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三展開：

準備：在展開缸中加入適量的展開劑，密閉保持15~30分鐘。

展開方式：上行、下行、近水平、雙向展開等，多采用上行展開。

（b）直立式展開1－色譜缸2－薄層板3－展開劑4－展開劑蒸氣（a）傾斜上行法展開1－色譜缸2－薄層板3－展開第五十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三展開：將點好供試品的薄層板放入展開缸中，浸入展開劑的深度為距原點5mm為宜，密閉。一般展開8~15cm。溶劑前沿達到規(guī)定展距，取出薄層板，晾干，待檢測。第五十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三顯色與檢視：

對有色物質，展開后可直接檢視；對無色物質可在紫外燈(254nm或365nm)下，觀察有無暗斑或熒光斑點，記錄其顏色、位置及強弱。適用于有熒光的物質或少數有紫外吸收的物質；

熒光薄層板(如硅膠GF254板)檢測，在254nm紫外光燈下觀察熒光板上的熒光淬滅物質形成的色譜；既無色，又無紫外吸收的物質可用噴霧法或浸漬法以適宜的顯色劑顯色，或加熱顯色，在日光下檢視。

第五十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三定性鑒別：利用Rf值進行定性鑒別定量分析TLC的應用

原點到組分斑點質量中心的距離Rf值=原點到溶劑前沿的距離第五十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三三、氣相色譜法(GC)(gaschromatography)

GC的概念、分類、特點及應用對象分類

氣相色譜

氣液分配色譜

填充柱氣相色譜

毛細管柱氣相色譜

概念

GC法系采用氣體為流動相（載氣）流經裝有填充劑的色譜柱進行分離測定的色譜方法。第五十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三特點

應用范圍廣

應用對象

具有揮發(fā)性或在一定溫度下能夠汽化的物質

不揮發(fā)或熱不穩(wěn)定的物質可衍生化后分析

某些大分子物質和高聚物可用裂解色譜法分析

分離效率高，分析速度快

樣品用量少，靈敏度高選擇性好

第六十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三氣相色譜儀國產氣相色譜儀第六十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三氣相色譜儀的構成

氣路系統(tǒng)進樣系統(tǒng)分離系統(tǒng)檢測系統(tǒng)溫控系統(tǒng)第六十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三氣路系統(tǒng)作用：獲得純凈、流速穩(wěn)定的載氣。包括氣源、壓力計、流量計及氣體凈化裝置等。

常用的載氣：H2、He、N2、Ar

載氣的要求：化學惰性，不與有關物質反應。載氣的選擇除了要求考慮對柱效的影響外，還要與分析對象和所用的檢測器相匹配。

載氣的來源：

氣體鋼瓶和減壓閥：壓力表多為兩級壓力指示氣體發(fā)生器：氮氣、氫氣、空氣及一體機

第六十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三

進樣系統(tǒng)構成：進樣器、進樣口、氣化室等

要求：

進樣量或體積要適宜、準確；采用常規(guī)色譜柱分離，進樣體積幾至幾十微升；對毛細管柱分離，體積約為10-2~10-3μL；體積過大或進樣過慢，將導致分離變差（拖尾）；進樣針最大容量與進樣量要匹配。

汽化室要求：體積?。粺崛萘看?；對樣品無催化作用第六十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三包括：填充柱和毛細管柱（或開管柱）

分離系統(tǒng)

填充柱：多為U形或螺旋形；內徑2~6mm；長1~3m；內填固定相。毛細管柱：分為涂壁、多孔層和涂載體開管柱，內徑0.1~0.5mm，長達幾十至100m，通常彎成直徑10~30cm的螺旋狀；其特點為滲透性好、傳質快，分離效率高（n可達106）、分析速度快、樣品量小。

第六十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三

作用對象：氣化室、柱箱、檢測器

控溫方式：恒溫和程序升溫

溫控系統(tǒng)

第六十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三作用：將經色譜柱分離后順序流出的化學組分的信息轉變?yōu)楸阌诩o錄的電信號，然后對被分離物質的組成和含量進行鑒定和測量。常用的檢測器：氫火焰離子化檢測器(Flameionizeddetector，FID)熱導檢測器(Thermalconductivitydetector，TCD)電子捕獲檢測器(Electroncapturedetector

，ECD)質譜檢測器(MSD)即氣相—質譜聯用儀(GC-MS)檢測系統(tǒng)

主要用于可在H2-Air火焰中燃燒的有機化合物（如烴類物質）的檢測。通用型檢測器主要對含有較大電負性原子的化合物響應。它特別適合于環(huán)境樣品中鹵代農藥和多氯聯苯等微量污染物的分析。質譜是唯一可以給出分子量,確定分子式的方法,而分子式的確定對化合物的結構鑒定是至關重要的第六十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三四、高效液相液相色譜法(HPLC)(highperformanceliquidchromatography)

HPLC的概念、分類、特點及應用HPLC系采用高壓輸液泵將規(guī)定的流動相泵入裝有填充劑的色譜柱進行分離測定的色譜方法。

根據分離機制不同，分為液固吸附色譜、液液分配色譜、化學鍵合色譜、離子交換色譜、分子排阻色譜等概念分類第六十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三利用保