chp7 Flashcards
List all the methods of analysis
- Ακτίνες-X (v = 10¹⁷ Hz)
- Υπεριώδεις (v = 10¹⁵ Hz)
- Ορατό (v = 10¹⁴ Hz)
- Υπερύθρο (v = 10¹³ Hz)
- Πυρηνικός Μαγνητικός Συντονισμός (NMR) (v = 10⁷ Hz)
what does a Φασματοφωτόμετρο do
= μέτρηση της απορρόφηση του φωτός και η καταγραφή ενός φάσματος απορρόφηση στην περιοχή υπεριώδους - ορατού - υπερύθρου
name the 2 types of beams used for UV
- Μονοχρωματική δέσμη
—> μια δέσμη ακτινοβολίας ορισμένου μήκους κύματος και απομονώνεται με τη χρήση πρίσματος - πολυχρωμική δέσμη
—> ακτινοβολία που εκπέμπει σε πολλα μηκη κυματος
define ορατό φως and on what theories it’s based
= είναι μια μορφή ενέργειας που περιγράφεται αρχικά με δύο θεωρίες
- Τη θεωρία των κυμάνσεων (Wave theory)
- Τη θεωρια σωματιδίων (corpuscular theory)
what are the wavelength range of visible vs UV
- Ορατή περιοχή —> 400-800 nm
- Υπεριώδης περιοχή —> 190-400 nm
what are the 3 measurements that affect the value of Ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία
- Με το μήκος κύματος λ
= Είναι η απόσταση (παράλληλη με τη διάδοση του κύματος) μεταξύ δύο διαδοχικών κορυφών του κύματος
- Με τον αριθμό κύματος ν:
= Φανερώνει πόσα μήκη κύματος αντιστοιχούν σε ένα εκατοστό (cm). - Με τη συχνότητα ν:
= Είναι ο αριθμός κυμάνσεων (μονάδες μήκους κύματος) που διέρχονται από ένα δεδομένο σημείο στη μονάδα του χρόνου (δευτερόλεπτο, sec)
how is the ποσότητα της ενέργειας που περιέχει κάθε φωτόνιο linked to the electromagnetic radiation
Η ποσότητα της ενέργειας που περιέχει κάθε φωτόνιο είναι ανάλογη της συχνότητας της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας.
E = h. v = h. c/n
h —> planks constant
c —> ταχύτητα φωτός στο κενό
n —> δείκτης διάθλασης
explain the phenomenon behind the UV-Vis mechanism
Όταν μια ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία προσπέσει σε μια ουσία, μέρος της ενέργειας που περιέχεται μεταβιβάζεται στην ουσία
—> Ως αποτέλεσμα αυτού του φαινομένου, μεγάλος αριθμός ηλεκτρονίων μεταβαίνει από τη βασική κατάσταση στη διεγερμένη κατάσταση.
—> Η τιμή λ είναι χαρακτηριστική για κάθε ουσία
how can UV-Vis be used on pharmaceutical substances
They’re complex and contain 4 types of electrons
Name and describe 4 different types of electrons
- Ηλεκτρόνια n του μονήρους ζεύγους:
- βρίσκονται στην εξωτερική στιβάδα
- Μεταβαίνουν στη διεγερμένη κατάσταση π*
- απορροφούν στην περιοχή του υπεριώδους
- Ηλεκτρόνια που βρίσκονται στις εσωτερικές στιβάδες:
- απαιτούν μεγάλα ποσά ενέργειας για να μεταπηδήσουν σε τροχιά μεγαλύτερης ενέργειας
- δεν απορροφούν στην περιοχή υπεριώδους ορατού
- Ηλεκτρόνια π:
- συμμετέχουν σε διπλούς ή τριπλούς δεσμούς
- απορροφούν στην περιοχή υπεριώδους-ορατού
- Ηλεκτρόνια που συμμετέχουν σε σ δεσμούς:
- απαιτούν ικανό ποσό ενέργειας για να μεταβούν στη διεγερμένη κατάσταση σ*
- απορροφούν στην περιοχή του άπω υπεριώδους
Since UV-Vis is based on electron excitation, rank them in order of excitation
Φασματοφωτομετρία Υπεριώδους-Ορατού:
σ → σ* > n → σ* > π → π* > n → π*
—> the * refers to the excited state
—> the hardest to happen are the σ because it’s inside electrons
—> π are the easiest to excite as they need the least energy ( external shell)
do pharmaceutical molecules usually absorb UV? what does it show?
Τα περισσότερα των φαρμακευτικών μορίων δίνουν απορροφήσεις στην περιοχή του υπεριώδους-ορατού επειδή περιέχουν χαρακτηριστικές ομάδες στο μόριό τους
—> η μέγιστη απορρόφηση ενός μορίου που αναφέρεται σε ορισμένο μήκος κύματος (λmax) + το σχήμα της ταινίας απορρόφησης μερικές φορές είναι χαρακτηριστικά μιας συγκεκριμένης ομάδας.
what formula is used to turn the absorption from UV-Vis into actual values
Νόμος των Beer-Lambert
= abC g/L
= εbC mol/L
- α —> απορροφητικότητα (absorptivity) —> σταθερά αναλογίας όταν C εκφράζεται σε g/L
- ε —> μοριακή απορροφητικότητα (molar absorptivity) —> όταν C εκφράζεται σε mol/L
- b —> μήκος διαδρομής (πάχος στοιβάδας ή εσωτερικό πάχος κυψελίδας) σε cm
what is Ειδικός Συντελεστής Απορρόφησης ή Ειδική Απορρόφηση (Specific Absorbance) + when is it used
= θεωρητική απορρόφηση διαλύματος 1% w/v της ουσίας Χ σε κυψελίδα 1 cm
—> Χρησιμοποιείται όταν το ΜΒ της ουσίας δεν είναι γνωστό ή όταν πρόκειται για μείγμα ουσιών
—> Όταν η C εκφράζεται στα % w/v, η σταθερά αναλογίας λέγεται Ειδική Απορρόφηση
Name and explain the 3 methods ποσοτικού προσδιορισμού
- Νόμος των Beer-Lambert:
A =log Io / I = abc = Specific Absorbance x bc
- Προσδιορισμός Συγκέντρωσης σε Βάση Ρουτίνας:
A1/ A2 = C1/C2
A1 —> known absorption
C1 —> known conc
C2 —> what we want to calculate
- Καμπύλη Αναφοράς ή Βαθμονόμησης (excel):
- Γραμμική συσχέτιση της συγκέντρωσης (χ) + της απορρόφησης (ψ)
- σε συγκεκριμένο μήκος κύματος
—> ψ = β.χ + α OR ψ = α.χ
why is the routine conc determination done
- Σε βάση ρουτίνας δεν απαιτείται μεγάλη ακρίβεια
- Η κατασκευή καμπύλης αναφοράς κοστίζει σε χρόνο και χρήμα so this allows us to avoid doing that
- Χρησιμοποιείται η απλή τεχνική του ενός σημείου στην περιοχή ισχύος του νόμου Beer —> assumes the unknown sample’s absorbance is within the linear range of Beer’s Law for the given concentration and wavelength.
on which substances can the routine method be used
Είναι μικρότερη ακρίβεια στον προσδιορισμό μιγμάτων παρά μιας ουσίας
—> Όσο αυξάνονται οι ουσίες τόσο χειρότερος είναι ο προσδιορισμός
so then why is UV technique used
a) Ταυτοποίηση φαρμάκων
b) Ποσοτικός προσδιορισμός των φαρμάκων σε:
- Σκευάσματα
- Αντιδρών μίγμα
- Βιολογικά υγρά
define Χρωμόφορο + give examples
= Είναι ένα κομμάτι του φαρμακομορίου που οφείλεται η απορρόφηση της ακτινοβολίας
Examples are ομάδες με διπλούς και τριπλούς δεσμού
—> όπως C=C / C≡C / C≡Ν / C=O / Ν=Ν
—> απορροφούν σε μικρά μήκη κύματος της UV περιοχής
—> Το χρώμα που φαίνεται είναι το συμπληρωματικό του χρώματος που απορροφάται ( eg 580-620 —> Κυανό)
link chromophores and UV technique
Εμφάνιση των χαρακτηριστικών ταινιών απορρόφησης των διαφόρων χρωμοφόρων είναι ένδειξη της ύπαρξής τους στο μόριο
—> Η UV–Vis φασματοφωτομετρία χρησιμοποιείται κυρίως για την ποσοτική
—> λόγω του ότι συσχετίζεται το ποσοστό απορρόφησης με τη συγκέντρωση
define Βαθυχρωμία
= Μετατόπιση του μέγιστου απορρόφησης σε μεγαλύτερα μήκη κύματος
—> Με την εισαγωγή κάποιων υποκαταστατών που έχουν ακόρεστο σύστημα προκαλείται βαθύχρωμια
define Υψιχρωμία
= Μετατόπιση του μέγιστου απορρόφησης σε μικρότερα μήκη κύματος (αντίθετο βαθύχρωμιας)
compare and define hyper vs hypochromia
- Υπερχρωμία —> Αύξηση απορρόφησης
- Υποχρωμία —> Μείωση της απορρόφησης
what is Αυξοχρωμία
= Είναι τόσο η βαθυχρωμία όσο και η υπερχρωμία
—> Αυξόχρωμες ομάδες είναι κορεσμένες ομάδες με μονήρες/μονήρη ζεύγη ηλεκτρονίων
—> όταν βρεθούν σε συζυγιακή θέση με άλλες χρωμοφόρες ομάδες προκαλούν και τα δύο φαινόμενα της υπερχρωμίας και βαθυχρωμίας
explain what shows in the UV spectrum in a benzene ring
Το βενζόλιο παραχωρεί τρεις ταινίες απορρόφησης στην περιοχή του υπεριώδους
a) πρωταρχικές
1. Ε1184 nm (Εmax 60.000)
2. E2 204 nm (Εmax>900)
b) δευτερεύουσα
3. βενζοειδής Β 254 nm (Εmax 200)
—> caused by διεγερμένες καταστάσεις π→π* ηλεκτρονίων
—> Δεν υπάρχουν παρεμβολές στο φάσμα της ούτε αυτές των εκδοχών
what are excipients and how do they affect the range of wavelengths absorbed in benzene
Τα έκδοχα (excipients and vehicles) γενικά θεωρούνται ανενεργά στη φασματοφωτομετρία
—> Επίσης συνήθως δε διαλύονται στους διαλύτες (νερό, μεθανόλη, αιθανόλη, μίγματα των διαλυτών, αραιό οξύ ή βάση κ.ά.) που χρησιμοποιούνται για την παραλαβή/απομόνωση των δραστικών ενώσεων (εκχύλιση)
—> Παρόλα αυτά, σε κάποια δείγματα, το εκχύλισμα δίνει κάποια απορρόφηση σε χαμηλά μήκη κύματος (σε σχέση με το τυφλό)
—> but usually μειώνεται + τείνει να μην υπάρχει σε μεγάλα μήκη κύματος
how does Mονοϋποκατάσταση στον αρωματικό δακτύλιο του βενζολίου affect the wavelengths absorbed
ελαττώνει τη συμμετρία του μορίου, προκαλεί αλλαγές στην υφήτου φάσματος, στην ένταση των απορροφήσεων και παρατηρείται βαθυχρωμική μετατόπιση του λmax
—> Υποκατάσταση κάποιων υποκαταστατών μικρών σε μέγεθος π.χ μεθύλιο CH3 προκαλεί μικρή βαθυχρωμική μετατόπιση του λmax σε 261 nm
—> Το ίδιο φαινόμενο παρατηρείται και στην υποκατάσταση με τα αλογόνα (χλώριο, φθόριο και άλλα)
what is λmax in benzene
254 nm
how does the wavelength shift for ανιλίνης σε ουδέτερο, αλκαλικό και όξινο περιβάλλον
- NH2 is the characteristic group
—> αυξοχρωμική επίδραση της αμινομάδας στον αρωματικό δακτύλιο αφού το άζωτο φέρει ένα μονήρες ζεύγος ηλεκτρονίων
- acidic environment
—> δεν υπάρχει δυνατότητα αυξοχρωμικής επίδρασης της αμινομάδας στο αρωματικό δακτύλιο
—> Οι μετατοπίσεις είναι σχεδόν ίδιες με του βενζολίου αφού το πρωτόνιο (Η⁺) έχει την ικανότητα να δεσμεύει το ζεύγος των ηλεκτρονίων του αζώτου. - Neutral and alkali env
—> Βαθυχρωμική μετατόπιση των ταινιών και κυρίως της βενζοειδούς Ταινίας Β (σε σχέση με βενζόλιο)
—> the lone pair from NH2 will react with the conjugated bases in the aromatic ring, increasing the conjugation
When adding 2 substituents to the benzene ring, how does that affect the wavelength shifts
- Υποκαταστάτες που και οι δύο μπορεί να είναι δέκτες ηλεκτρονίων ή να προσδίδουν ηλεκτρόνια στο σύστημα —> τότε το φάσμα απορρόφησης είναι όμοιο με του μονο-υποκατεστημένου παραγώγου
- Στην περίπτωση όμως που ένας υποκαταστάτης είναι δέκτης ηλεκτρονίων και ο άλλος δότης ηλεκτρονίων στο αρωματικό δακτύλιο + βρίσκονται σε παρά-θέση —> τότε παρατηρείται βαθυχρωμική μετατόπιση bc of δομές συντονισμού
when adding 2 different substituents, how does it affect the wavelengths if it’s ortho, para or meta position
- παρά-θέση —> παρατηρείται βαθυχρωμική μετατόπιση
- meta —> Δεν αναπτύσσεται αυτό το είδος συζυγίας
- ortho —> Δεν αναπτύσσεται αυτό το είδος συζυγίας + φαινόμενα στερεοχημικής παρεμπόδισης
how does the addition of COOH affect the benzene ring wavelengths
Δινει 3 ταινίες απορρόφησης:
- Ταινία Κ —> 228 nm
- Βενζοειδή ταινία Β —> 273 nm
- Ταινία R —> 280 nm
what shifts in λ are seen in 4-αμινοβενζοϊκό οξύ and why
Περιλαμβάνει 2 υποκαταστάτες σε παρα-θέση:
- Η αμινομάδα —> που είναι δότης ηλεκτρονίων
- η καρβοξυλική ομάδα —> που είναι δέκτης ηλεκτρονίω, so we’ll see αρνητικού φορτίου επί της καρβοξυλικής ομάδας
—> This causes βαθυχρωμική μετατόπιση επδ δομές συντονισμού βενζοϊκού οξέος
explain adding an OH and turning it into a phenol (λ)
Προκαλεί βαθυχρωμική μετατόπιση της βενζοειδούς ταινίας Β
- Όξινο ή ουδέτερο περιβάλλον —> Κατά 15 nm (less bc one of the 3 lp binds with H+)
- Βασικό περιβάλλον —> Κατά 34 nm (stronger bc of the 3 lp of electrons)
explain the wavelength of pyridine ring
Description of the ring:
Το άζωτο βρίσκεται μέσα στο δακτύλιο και όλο το σύστημα είναι αρωματικό (6 π-ηλεκτρόνια). Το μονήρες ζεύγος ηλεκτρονίων του αζώτου δε συμμετέχει στη συζυγία του συστήματος αφού το τροχιακό που περιλαμβάνει το μονήρες ζεύγος βρίσκεται στο επίπεδο του δακτυλίου
Effect:
- Προσομοιάζει με αυτό του βενζολίου λόγω ασυμμετρίας —> η ένταση απορρόφησης της βενζοειδούς ταινίας Β είναι πολύ μεγαλύτερη σε σχέση με αυτή του βενζολίου
- Η πολικότητα του διαλύτη προκαλεί υπερχρωμισμό της βενζοειδούς ταινίας Β από το εξάνιο στην αλκοόλη ή στο νερό
- επειδή σχηματίζονται δεσμοί υδρογόνου με το μονήρες ζεύγος του αζώτου
explain what happens in Φαινυλεθρίνη
All environments there’s βαθυχρωμια, bc of the 3 lp of electrons, but in the acidic it will be a bit less because one of the three lp will interact with the H+
—> the meta position lowers the amount of βαθυχρωμια
how can we use UV-vis to determine the pka
pKa = pH + log (Ai - A / A-Au)
- Α —> απορρόφηση δείγματος σε ορισμένο λ και pH (pH = pKa ± 1)
- Αi —> απορρόφηση της πλήρως ιονισμένης μορφής στο ίδιο λ
- Αu –> απορρόφηση της μη ιονισμένης μορφής
- λ —> είναι αυτό με τη μέγιστη διαφορά μεταξύ ιονισμένης και μη ιονισμένης μορφής
where can we apply UV-Vis + why is it recommended
- Κυρίως στην ποσοτική ανάλυση
—> Χρησιμοποιείται η ειδική απόσβεση
—>NOT the μοριακός συντελεστής απόσβεσης ε - Αλλά και στην ποιοτική ανάλυση (ταυτότητα, καθαρότητα)
- Ταυτοποίηση δομής σπουδαίων φαρμακευτικών ενώσεων (προϊόντα σύνθεσης, φυσικά προϊόντα)
(+) μεγάλης ευαισθησίας —> στηρίζονται στο Beer-Lambert law
describe how UV-Vis helps with identification and purity check
- Identity:
—> Συγκρίνονται αρκετές παραμέτρους σε σύγκριση πάντα με πρότυπες ενώσεις
—> Οι ενώσεις που δεν απορροφούν στην ορατή περιοχή μπορούν να μετατραπούν σε χρωματιστά προϊόντα με αποτέλεσμα να προσδιορίζονται στην ορατή περιοχή
a) Το μέγιστο απορρόφησης
b) Το λόγο απόσβεσης 2 μεγίστων απορρόφησης (Ε1:Ε2) ενός δείγματος
- Purity:
—> Το φάσμα μιας φαρμακευτικής ουσίας με προσμίξεις αποτελείται από το φάσμα καθαρής ουσίας και το φάσμα πρόσμιξης.
—> γίνεται χρήση της απόσβεσης στον έλεγχο καθαρότητας
List all the main Μέθοδοι εύρεσης περιεκτικότητας
- Νόμος Beer-Lambert
- Εύρεση περιεκτικότητας με τη χρήση συγκριτικού πρότυπου διαλύματος γνωστής συγκέντρωσης
- Παρασκευή διαλυμάτων της ουσίας γνωστών συγκεντρώσεων, μετρείται η απόσβεση (απορρόφηση) και κατασκευάζεται η καμπύλη αναφοράς
what do we do if there are substances that can’t be absorbed
Μπορούν να μετατραπούν σε παράγωγο με μια αντίδραση και το συγκεκριμένο παράγωγο να εμφανίζει καθορισμένο μέγιστο απορρόφησης (λmax)
