Применение метода инфракрасной спектроскопии в анализе лекарственных средств

УДК 543.615.2

Применение метода инфракрасной спектроскопии в анализе лекарственных средств

Н.В. Баранова, М.А. Феофанова

Тверской государственный университет,

химико-технологический факультет

В связи с расширением ассортимента лекарственных веществ на современном фармацевтическом рынке повышаются требования к их качеству, возникает необходимость в применении различных физико–химических методов исследования. В данной работе на основании сравнительного анализа ИК-спектров различных лекарственных форм было установлено присутствие препаратов в исследуемых образцах, сделано заключение об их подлинности. В соответствии с целью работы была показана возможность применения метода ИК-спектроскопии для идентификации лекарственных средств и выявления фальсифицированных препаратов.

Ключевые слова: инфракрасная спектроскопия, лекарственные средства, фальсифицированные препараты

На современном этапе развития фармацевтической промышленности, для которой характерно расширение ассортимента лекарственных веществ и повышение требования к их качеству, возникает необходимость в применении различных физико – химических исследований.

Цель работы: исследовать возможность применения метода инфракрасной (ИК) – спектроскопии в анализе лекарственных средств.

В качестве объектов исследования были выбраны антибиотики широкого спектра действия: ампициллин натриевая соль (порошок для инъекций) – ОАО «Биосинтез», г. Пенза; ампициллин (таблетки) – РУП «Борисовский завод медицинских препаратов»; ампициллина тригидрат (таблетки) – ОАО «Мосхимпрепараты», г. Москва; левомицетин (таблетки) – ОАО «Фармстандарт-Томскхимфарм», г. Томск; левомицетин (таблетки) – ОАО «Тюменский химико-фармацевтический завод», г. Тюмень; ранитидин (таблетки) – ОАО «Химикофармацевтический комбинат «Акрихин»,г. Старая Купавна;ранитидин (таблетки) – ОАО «Мосхимфармпрепараты», г. Москва; ранитидин (таблетки) – ООО «Озон», г. Жигулевск; индометацин (таблетки) – АО «Софарма», Болгария.

Вкачестве методов исследования были выбраны простые качественные реакции и ИК - спектроскопия в области 4000 – 400 см-1

[1].

Внастоящее время ИК – спектроскопия как аналитический метод занимает одно из ведущих мест во многих отраслях науки, в том числе широко используется для анализа и контроля качества лекарственных средств [7,8,9].

Для анализа исследуемых антибиотиков использовали метод получения спектров пропускания в средней ИК – области. Для этой цели готовили образцы лекарственных веществ в виде таблеток в бромиде калия. Около 3 мг вещества смешивалось с 700 мг бромида калия в вибро–мельнице до получения однородного порошка (3 раза по 3 мин.). Полученная смесь помещалась в пресс-форму, удалялся воздух при помощи вакуум – насоса и прессовалась под давлением[4,5,9]. В результате получалась прозрачная таблетка толщиной 1 мм. ИК –

спектры регистрировались на ИК – Фурье спектрофотометре EQUINOX 55 (Bruker) в области 400 – 4000 см-1 .

Наличие или отсутствие каких – либо основных полос на инфракрасном спектре говорит о наличии либо отсутствии в исследуемом веществе функциональных групп, которым поглощение соответствует. Корреляция положения полос поглощения и химического строения вещества является правильной только в случае сохранения стандартных условий определения. Совокупность всех полос поглощения, образующая инфракрасный спектр данного вещества, однозначно определяет его индивидуальность[2,3].

Для ампициллина, ампициллина тригидрата и ампициллина натриевой соли были выделены полосы поглощения четырех наиболее характерных функциональных групп (рис. 1, рис.2): карбонила β- лактамного кольца, карбоксила при тиазолидиновом кольце, первая и вторая полосы амидной связи бокового радикала.

Рис. 1. ИК-спектр ампициллина натриевой соли (порошок для инъекций) – ОАО «Биосинтез»

г. Пенза

Рис.2. ИК-спекрт ампициллина (таблетки)- РУП «Борисовский завод медицинских препаратов»

Положение карбонила β-лактамного кольца не постоянно; это может быть связано со строением данных антибиотиков. Для всех трех образцов характерно наличие диагностических частот поглощения в интервале от 1774 до 1768, что свидетельствует об их групповой принадлежности.

Для карбоксильной группы характерны полосы поглощения, вызванные валентными колебаниями ОН-группы, 3442 – 3409; колебания карбонильной группы в ароматических карбоновых кислотах, 1687 – 1675, для ампициллин натриевой соли – валентные колебания, характерные для солей кислот, 1612.

В области карбонильного поглощения амиды имеют две полосы поглощения, так называемые «Амид І» и «Амид ІІ». Первая из них находится в интервале 1690 – 1630 см-1. Эта полоса обусловлена сложным колебанием, в котором, кроме карбонильной группы, принимают участие связь C – N и углы C–C–O и C–N–C. Вторая амидная полоса связана с деформационными колебаниями N–H. Она расположена в области 1550 – 1510 см-1 для вторичных амидов.

Вследствие ассоциации частота второй амидной полосы повысилась на

25 – 26 см-1.

Полученные спектры соответствуют стандартным. Таким образом было установлено строение ампициллина, ампициллина тригидрата, ампициллина натриевой соли и подтверждена их принадлежность к пенициллинам.

Для левомицетина характерны следующие полосы поглощения: полосы поглощения бензольного кольца 3079, 1606, 1106, 845; полосы поглощения «Амид І», 1686 и «Амид ІІ», 1563»; полоса поглощения нитрогруппы 1521 – 1520, 1350, 816; полоса поглощения карбоксильной группы 3351 – 3350, 1350, 1064 – 1061(рис.3).

Рис.3. ИК-спектр левомицитина (таблетки)-ОАО «Тюменский химикофармацевтический завод», г.Тюмень

Полученные спектры соответствуют стандартным. Таким образом было установлено строение левомицетина и подтверждена его принадлежность к производным n–замещенных нитробензолов.

Ранитидин также имеет сложное строение[7], поэтому для удобства характеристики полос поглощения этого препарата были выделены наиболее характерные пять полос поглощения: поглощение третичного амина, нитрогруппы, пиррольной группы, а также серы и аммониевой соли. Появление специфических полос поглощения в ИК – спектрах аминов связано с колебаниями связей N-H и C-N, которые проявляются в областях3266 – 3256, 1620, 1045, 760 см-1 (рис.4).

Рис. 4. ИК-спектр ранитидина (таблетки) –ОАО «Мосхимфармпрепараты», г. Москва

Поглощение в области 3266 – 3256 см-1 вызвано валентными колебаниями связей =N-H. Вторичные амины имеют в этой области одну полосу валентных колебаний =NH. Третичные амины не имеют полос поглощения в этой области. Аминогруппа склонна к образованию меж- и внутримолекулярных водородных связей. При этом полосы поглощения валентных колебаний NH смещаются в низкочастотную сторону. Это объясняет наличие полос поглощения 1257 и 1256 см-1.

Полосы поглощения 1620, 1221, 1045 и 760 см-1 определяются деформационными колебаниями аминогруппы. Полоса деформационных колебаний аминогруппы 1620 слабая и определяется трудно. Полоса поглощения 1045 вызвана участием связи С-N в скелетных колебаниях молекулы. Также имеется полоса поглощения средней интенсивности 1221 см-1. У третичных аминов в этой области наблюдается две полосы поглощения. Полосы деформационных колебаний аминогруппы в солях смещены в низкочастотную сторону по сравнению с соответствующими полосами свободных аминов.

Аминогруппа влияет на валентные и деформационные колебания углеводородного радикала. Появление полосы поглощения 1620 см-1 служит указанием на наличие группировки–СН2–N<.

Для нитроаминов характерна полоса поглощения антисимметричных колебаний 1577 – 1569 см-1 и полоса симметричных колебаний 1380 см-1.

Поглощение пиррольной группы характеризуется наличием полос поглощения валентных колебаний: 3192 – 3189, 1577 – 1569 см-1 и деформационныхколебаний: 1022– 1021, 800 см-1.

Для серы характерна полоса поглощения 669 см-1.

Таблетки, несмотря на то, что изготовлены разными производителями и по разным технологиям, при визуальном сравнении имеют очень близкие спектры в ближней области. В ряде случаев выявлена однородность спектральных характеристик таблеток ранитидина гидрохлорида внутри серии и между сериями разных производителей [7].

Известно [ 9], что твердый индометацин существует в нескольких кристаллических модификациях и аморфном состоянии, из которых при нормальных условиях стабильной является γ-форма. Согласно структурным данным в элементарной ячейке кристалла находится 2 молекулы индометацина, которые образуют циклические димеры посредством водородных связей.

В ИК – спектре индометацина можно выделить следующие характеристические полосы поглощения (рис.5): поглощение карбонильной группы, с которым перекрываются узкие полосы валентных колебаний групп –СН3 и –СН2; поглощение метоксигруппы; ароматического кольца; индолил – радикала и карбонильной группы.

взаимодействия пока не совсем ясна и требует дальнейших исследований.

В ходе данного исследования было выявлено наличие ампициллина, ампициллина тригидрата, ампициллин натриевой соли, левомицетина, ранитидина, индометацина в исследуемых препаратах. Метод ИК – спектроскопии позволяет установить структуру лекарственного вещества, на основании чего можно подтвердить подлинность исследуемого препарата или сделать заключение о его фальсификации. Для получения правильных однозначных результатов метод прессования таблеток с бромидом калия при изучении инфракрасных спектров поглощения лекарственных препаратов можно рекомендовать только для образцов, которые в условиях эксперимента находятся в устойчивом аморфном или кристаллическом состоянии.

Работа выполнена при поддержке ФЦП «Научные и научнопедагогические кадры инновационной России на 2009-2013 годы», проект НК-595 П/6.

Список литературы

1.Казицина Л. А. Применение УФ-, ИК-, ЯМР- и МАСС-спектроскопии в органической химии/ Л. А. Казицина, Н. Б. Куплецкая. – М.: МГУ, 1979.

2.Орешенкова Е. Г. Спектральный анализ/ Е. Г. Орешенкова. – М.: Высшая школа, 1982.

3.Смит А. Л. Прикладная ИК-спектроскопия/ А. Л. Смит. – М.: Мир, 1982. 4.Арзамасцев А. П., Дорофеев В. Л. и др. Выявление фальсифицированных лекарственных средств с использованием современных аналитических

методов. // Химико – фармацевтический журнал. – 2004. - № 3 – С. 48–51. 5.Арзамасцев А. П., Садчикова Н. П. и др. Современное состояние

проблемы применения ИК-спектроскопии в фармацевтическом анализе лекарственных средств. // Химико – фармацевтический журнал. – 2008. - № 8 – С. 26–29.

6.Милкина С. Е., Степаненко О. Б. и др. Анализ и стандартизация нового отечественного анксиолитического средства афобазол. // Химико – фармацевтический журнал. – 2006. - № 7 – С. 55–56.

7.Арзамасцев А. П., Степанова Е. В., Титова А. Б. Анализ ранитидина гидрохлорида методом ближней ИК – спектроскопии. // Химико – фармацевтический журнал. – 2009. - № 7 – С. 51–53.

8.Дорофеев В. Л. ИК – спектры и строение молекул лекарственных веществ группы фторхинолонов. // Химико – фармацевтический журнал. – 2004. - № 12

– С. 45–49.

9.Федотов А. П., Шахтшнейдер Т. П., Чесалов Ю. А., Суров Е. В. О влиянии таблетирования с бромидом калия на ИК – спектры поглощения

индометацина. // Химико – фармацевтический журнал. – 2009. - № 1 – С. 50– 52.

10.Ковалева Е. Л., Багирова Е. Л., Митькина Л. И., Матвеева О. А., Акопова Э. Р., Виноградова Н. А. Совершенствование методологических подходов к стандартизации препаратов в лекарственной форме «таблетки». // Химико –

Application of the infrared spectroscopy method in the analyses of the pharmaceutical products

N.V.Baranova, M.A.Feofanova,

Tver State University, the faculty of chemistry

In connection with the range expansion of the pharmaceutical products on the modern market their quality requirements increase, the necessity for the application of different physical-chemical research methods arises. In this research the presence of preparations in the test items was established on the ground of the comparative IR-spectral analysis of various pharmaceutical forms, it was concluded about their identity. In accordance with the research objective the possibility of the IR spectroscopy method application for the pharmaceutical products identification and for the disclosure of adulterated preparations was demonstrated.

Key words: infrared spectroscopy, pharmaceutical products, adulterated preparations.

Сведения об авторах

1.БАРАНОВА Надежда Владимировна, кандидат химических наук, доцент кафедры неорганической и аналитической химии Тверского государственного университета,nbaranova78@mail.ru.

2.ФЕОФАНОВА Марианна Александровна, доцент, кандидат химических наук, доцент кафедры неорганической и аналитической химии Тверского государственного университета,m000371@tversu.ru.