ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ХИМИКО-ФАРМАЦЕВТИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ»
МИНИСТЕРСТВА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
А.З. Абышев
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ
СПЕКТРАЛЬНЫЕ И ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ В ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОЙ ХИМИИ
(Применение методов спектроскопии и хроматорграфии
ванализе фармацевтических субстанций
иих лекарственных форм)
Санкт-Петербург «Изд-во СПХФА»
2016
УДК615.014(075.8)
С71
Рецензенты:
Зав. кафедрой организации и экономики фармации с курсами фармацевтической химии и технологии
лекарственных препаратов СЗГМУ им. И.И. Мечникова, доктор фарм. наук, профессор Л.М. Манойлова
Директор СПб ГУЗ «Северо-западный центр по контролю качества лекарственных средств», канд. хим. наук С.В. Некрасов
Спектральные и хроматографические методы в фармацев-
тической химии: учебно-методическое пособие – 2-е изд., испр. и доп. / А.З. Абышев. – СПб. : Изд-во СПГХФА, 2016. – 392 с.
Второе, исправленное и дополненное издание учебно-методического пособия «Спектральные и хроматографические методы в фармацевтической химии» подготовлено к печати профессором-консультантом кафедры фармацевтической химии, заслуженным деятелем науки РФ, доктором химических наук, профессором А.З. Абышевым.
Учебное пособие содержит систематически подобранные УФ-, ИК-, ЯМР-, массспектры и хроматограммы лекарственных веществ, необходимые для установления их строения, оценки качества и количественного анализа, сведения о структуре и характеристических частотах поглощения химических связей в УФ- и ИК-областях, а также химических сдвигов для ядер 1Н и 13С (δ, м. д.) в спектрах ЯМР. Большое внимание уделено задачам на совместное применение названных методов при определении подлинности и установлении строения рассматриваемых лекарственных веществ. Для типовых задач дается развернутое решение (примеры). Отражены современные тенденции в развитии фармацевтического анализа.
Пособие предназначено прежде всего для преподавателей и студентов фармацевтических и химических вузов, но оно представляет большой интерес и для аспирантов и научных работников, особенно для молодых специалистов в области фармацевтической химии и биохимии.
Рекомендовано методической комиссией фармацевтического факультета
В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ все права на издание принадлежит автору. Никакая часть данной книги не может быть воспроизведена
вкакой-либо форме без письменного разрешения владельцев авторских прав
©Санкт-Петербургская государственная химико-фармацевтическая академии, 2016
ПРЕДИСЛОВИЕ
Выход в свет многих отечественных и переводных учебников по фармацевтической химии служит прочным фундаментом для обучения этой науке в самых современных ее аспектах. Однако совершенно очевидно, что знание фармацевтической химии, как и любой другой дисциплины, должно быть активным: студент должен быть готов применить общие знания типов реакций, их механизмов, основ физико-химических методов для решения конкретных научных проблем. В настоящее время в нашем распоряжении нет учебников и сборника задач по фармацевтической химии, который удовлетворяли бы современным возросшим требованиям к научной подготовке аспирантов и студентов. Предлагаемое вниманию читателей второго переиздания учебно-методического пособия «Спектральные и хроматографические методы в фармацевтической химии» частично восполняет этот пробел. Его отличительной чертой является систематичность и широта охвата материала фармацевтической химии на самом современном уровне.
Курс лекций по фармацевтической химии согласно Примерной программе для специальности 060108 – Фармация включает ознакомительный материал по спектроскопии и хроматографии имеющий свою специфику. Литература, посвященная применению указанных методов в фармацевтической химии, обширна, но, как правило, сложна и носит узкоспециальный характер. Обучению этому разделу курса препятствует отсутствие пособия, содержащего комплекс задач, которые были бы достаточно просты для усвоения материала, но вместе с тем и достаточно разнообразны для развития у аспирантов и студентов начальных навыков активного использования этих методов. В данном пособии в сжатой форме рассмотрены основы УФ-, ИК-, ЯМР- и масс-спектроскопии, применение этих методов для установления строения лекарственных веществ
иколичественного анализа; дается фактический материал, необходимый
идостаточный для выполнения предлагаемых в каждом разделе пособия примеров, приводятся решения типовых задач. Они расположены в порядке возрастающей сложности. Некоторые задачи являются настоящими химическими головоломками, решение которых способно доставить большое удовлетворение любому химику. Эти задачи имеют большое психологическое значение, так как отчетливо показывают обучающемуся не только блестящие достижения химической науки, требующие от исследователя большого интеллектуального напряжения, но и недостаточность наших знаний и теоретических представлений, что является залогом дальнейшего развития науки.
Настоящее пособие по спектроскопии и хроматографии очень ценно
– оно содержит практически все сведения, необходимые химику-про-
3
визору в практической работе. Приводимые в нем подробные таблицы, решение примеров в высшей степени полезны, особенно, если учесть, что они более полны, чем таблицы, приводимые в других руководствах. Одного этого было бы достаточно, чтобы сделать это пособие важным помощником, не только для провизора, но и для химика-органика в его лаборатории. Однако с педагогической точки зрения более важными являются задачи, позволяющие быстро приобрести навыки интерпретации соответствующих спектров. Этот раздел пособия, в частности, окажется очень полезным для совершенствования хорошо подготовленных студентов, специализирующихся по фармацевтической и органической химии.
Особое внимание уделено решению примеров с совместным применением спектральных и хроматографических методов. Ввиду чисто практической направленности пособия теоретические основы методов, а также описание принципов измерения и аппаратуры дается в краткой и упрощенной форме. При работе над рукописью были использованы общеизвестные справочные издания и каталоги по спектроскопии и хроматографии; приведенные спектральные данные получены в стандартных условиях. Почти все задачи взяты из отечественной и английской химической литературы.
Все задачи имеют подробные ответы, что делает данную книгу чрезвычайно полезной в качестве учебного пособия.
Учебно-методическое пособие предназначено для преподавателей, аспирантов и студентов фармацевтических вузов. Оно представляет большой интерес и для научных работников, особенно для молодых специалистов в области нехимического профиля – биологов и медиков.
Таким образом, в представленном учебно-методическом пособии существенно обобщены и систематизированы материалы ряда лекций по фармацевтической химии, читаемых в течение многих лет, заслуженным деятелем науки Российской Федерации, доктором химических наук, профессором А. З. Абышевым.
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ТЕРМИНОЛОГИЯ
СD3OD – дейтерированный метанол СDСl3 – дейтерированный хлороформ СD3COCD3 – дейтерированный ацетон
DMSO-d6 – дейтерированный диметилсульфоксид
D2O – дейтерированная вода
TMS – тетраметилсилан
УФ – ультрафиолетовая спектроскопия
4
ИК – инфракрасная спектроскопия ЯМР – ядерно-магнитный резонанс
Монохроматическое излучение – излучение, имеющее определен-
ную длину волны и одинаковую энергию квантов.
Полоса поглощения – область интенсивного поглощения называется полосой, а совокупность полос представляет собой спектр поглощения.
Характеристическое поглощение – поглощение называется харак-
теристическим, если оно вызывается определенной группой атомов, причем характер поглощения относительно мало изменяется с изменением остальной части молекулы.
Возбужденное состояние молекулы – поглощение органическими веществами электромагнитных колебаний в ультрафиолетовой (200-400 нм) и видимой (400-800 нм) области обусловлено переходом электронов со связывающих орбиталей на разрыхляющие орбитали. Такое состояние молекулы называется возбуждённым.
Хромофоры – это функциональные группы, в которых атом с не поделённой парой электронов связан с соседним атомом кратной связью.
Батохромный и гипсохромный сдвиги – сдвиг максимума в сторону более длинных волн принято называть батохромным сдвигом, а сдвиг сторону более коротких волн – гипсохромным.
Типы колебаний – основными типами колебаний являются валент-
ные и деформационные. Валентными колебаниями называются коле-
бания ядер атомов вдоль линии связи, они обозначаются буквой ν. Деформационные колебания связаны с изменением валентного
угла, образованного связями у общего атома; они обозначаются буквой δ.
Характеристические полосы поглощения – полосы поглощения не-
которых групп атомов, поглощающие ИК-излучение в узком интервале частот независимо от структуры остальной части молекулы, практически не изменяются при переходе от одного соединения к другому. Такие полосы поглощения называются характеристическими.
Химический сдвиг – это различие в частотах поглощения разных типов ядер водорода относительно сигнала протонов ТМS и характеризующийся химическим окружением.
Спин-спиновоевзаимодействие– это такое взаимодействие, которое возникает в результате влияния соседних протонов друг на друга через две (Н-С-Н) или три (Н-С-С-Н) ковалентные связи в виде ряда расщеплённых линий.
НД – нормативные документы ФС – фармакопейная статья
ФСП – фармакопейная статья предприятия
5