Tenta frågor Flashcards
Under kursens gång har lösligheten diskuterats i många olika scenarion. Nedan följer enbeskrivning av fyra olika situationer där lösligheten för en svag syra (pKa = 6,00) varierar beroende på omständigheterna. Din uppgift är att rangordna dessa situationer efter ökad till minskad löslighet samt motivera din rangordning.
En svag syra som löses i rent vatten (1)
En svag syra som löses i en buffert med pH 8,00 (2)
En svag syra som löses i en vattenlösning som innehåller en gemensam jon till syran (3)
En svag syra som löses i en buffert med pH 5,00 (4)
(2) mest löslig, (1), (3) och (4) som är minst löslig.
(2) är mest löslig eftersom den kommer lösa sig i en lösning med pH 8, som är två enheter mer än svaga syrans pKa värde. detta kommer att leda till att 99% av syran bli laddat och löser sig
(1) är näst löslig eftersom vattnets pH är 7 som är en enhet mer än syrast pKa, vilket betyder mer än 50% av syrat kommer att lösa sig. eftersom när pKa är lika med pH så är 50% av syrat löst.
(3) Anledning till att (3) kommer efter (1) är den gemensam jon. denna jon kommer att regera med det deprotonerade; ladda syra och neutrilesera det.
(4) anledingen till att (4) är sist och minst löslig är pågrund av den låga pHvärden, dvs väldigt lite av syret kommer att lösa sig, mindre än hälften. Endast 1% löser sig när pH är två enheter under pka.
25,0 ml av en lösning innehållande två olika syror, HA (pK = 1,8) och HB (pK = 6,1),titreras med 0,10 M NaOH. I ekvivalenspunkt 1 har 22,0 ml titrator tillsatts, och i ekvivalenspunkt2 har 38,0 ml tillsatts. Vad var koncentrationerna av de båda syrorna i den ursprungliga lösningen?
C(HA)= 0.088 mol/liter och C(HB)= 0.152
Som nyexaminerad apotekare har du blivit rekryterad till en arbetsplats där analyser av läkemedel genomförs regelbundet. I din hand har du fått ett vattenbaserat prov som innehåller flera olika ämnen med liknande λ , däribland substansen metoprolol (se ovan)i låga koncentrationer. Målsättningen är att halt bestämma mängden metoprolol i provet med hjälp av UV/vis spektroskopi.
a) De tidigare anställda har utvecklat en mycket enkel provupparbetnings metod: 2 mL provlösning (vattenfas med buffert: pH = 9,00) blandas med 1 mL heptan. Tyvärr har denna metod mycket lågt utbyte för metoprolol. Redogör för två tänkbar förändring av LLE metoden som skulle ge ett bättre utbyte. Glöm inte att motivera! (6 p)
b) Efter mycket jobb och diskussion kommer ni fram till att metoprolol är svår att fördela kvantitativt till organfasen. Således föreslår din chef att du istället bör separera dina substanser på ett HPLC-UV system för att på så sätt kunna halt bestämma din substans av intresse. Redogör kortfattat för hur du bör välja din kolonn och din mobilfas till denna analys baserat på målsättningen som ges tidigare i uppgiften. (5 p)
a) 1. Justerningen av pH i vattenfas: Metoprolol ska hamna i organfas därför bör den vara oladdad. Vid pH 9 är mer än 50% av Metoprolol laddat. därför ska bufferten i vatten fas som ska väljas vara minst två enheter över pKa. Eftersom det är en basisk molekyl som kan ses från den sekundär amin och kommer vara 99% oladdat i en basisk buffer med specifikt pH 11.67 eller över.
- Genom ökning av volym organ fas, kommer jämnvikt att gå mot organ fas, dvs metoprolol kommer lösa sig mer i organ fas eftersom det finns mer plats till skillnad av vatten fasen. Detta kan också förklara den dåliga utbyte från tidigare upparbetning, där det fanns mer vatten fas än organfas.
b) Eftersom Metoprolol är svårlöst kommer en Normal Phase- LC användas, det vill säga kolonn (stationära fas) kommer vara hydrofil för att ge bätter retention.
Eftersom Metoprolol har en låg log P, dvs den är relativ hydrofil, detta kommer bidra till bra retention och sepration av metoptolol.
Eftersom det är NPLC kommer den mobila fasen vara opolär, eftersom vi använder oss av principen lika löser lika vi vill inte att metoprolol löser sig i mobila fas och “gå ut” först. eftersom vi vill den ska retarderas av stationära fasen och separera.
Många olika detektionstekniker har beskrivits under kursens gång, vissa har egenskaper som lämpar sig extra väl för både kvantitativa och kvalitativa analyser. Här beskrivs en av dessa detektions tekniker i form av en schematisk bild (se ovan) samt två former av information som kan genereras med hjälp av denna teknik (A och B till höger i bilden). Redogör för vilken teknik som beskrivs i figuren genom att beskriva delarnas (1-3)funktion. Data som genereras kan visas så som i (A) och (B). Förklara vad dessa tvåbilder visar samt beskriv vilka enheter som bör finnas på y- respektive x-axeln i (A) och(B). (8 p)
Tekniken som vissas i figuren är massspektropi och dessa tre delar …
Under HPLC-laborationen gjordes viss validering av riktighet och precision med hjälp av ett”quality control” (QC) prov med känd koncentration. Beskriv kortfattat hur du skall bedöma riktighet samt precisionen med hjälp av ett QC-prov baserat på analys med ett HPLC-UV/vissystem. (4 p)
Med en QC prov känner man konc. och i detta fall absorbation. Med denna data från provet kan man få exempelvis medelvärdet, standard avvikeles och annat värden som behövs för att kunna använda sambanden för att skall bedöma riktighet samt precisionen av vårt data, eftersom QC proven gjordes i samma maskin (HPLC-UV/vis system) av samma person likt proven som skulle undersökas. På så sätt kan vi bestämma precisionen av vårt data; hur upprepart de är och riktighet; hur när de är den riktiga värden. Båda får man i procent
(THC) har utretts som potentiellt läkemedel för flera olika sjukdomstillstånd, bland annat neurologisk smärta och multipel skleros. Faktumet att THC har väldigt låg löslighet i rent vatten med pH 7 (S = 3.2*10 M) hardock försvårat möjligheterna att hitta en formulering av substansen som är lämplig förkliniska studier. Redogör för, utifrån THCs kemiska och fysikaliska egenskaper, hur en THC-vattenlösning där THC har en högre löslighet än angivet ovan skulle kunna beredas och motivera ditt svar. THCs struktur hittar du nedan.
THC är en syra (har en aromatsik hydroxidgrupp) och man skulle därfär kunna höja pH-värdet i lösningen för att göra molekylen laddad och därmed mer polär, vilket skulle göra att THC löste sig bättre. Ett mer opolärt lösningsmedel skulle också kunna användas då tetrahydrocannabinol inte är en speciellt polär molekyl på grund av den långa kolkedjan. Om man väljer ett mer opolärt ämne så skulle THC därför kunna lösa sig bättre.
a. pH-indikatorer är användbara för att fastställa pH i en lösning med okänt pH-värde. Redogör för vad en pH-indikator är, med avseende på dess kemiska struktur och egenskaper. (2poäng)
a) En pH indikator är en lösning/ ämne som har egenskaper som gör att lösningens färg ändras vid olika pH värden (när pH indikatorn tillsatts till en lösning).
Syftet med pH indikatorn är att man ska kunna observera när en lösning når ett visst pH värde. Ett exempel på när pH indikatorer används är vid titrering. Man använder då pH indikatorn för att kunna bestämma var ekvivalenspunkten är, vilket man kan göra med hjälp av en indikator som byter färg inom det intervallet.
40846970 70359518 65241964 3
Beräkna pH i en lösning med totalvolymen 0.3 liter efter upplösning av 150 mg av den svagasyran tiaprofensyra (se bild nedan), som är ett NSAID-läkemedel som används för behandling avatros. Innan tillsats av tiaprofensyra har lösningen pH 4.0. Utgå från att tillsats av benzylpenicillininte påverkar lösningens volym. pKa för tiaprofensyra är 3.0, och tiaprofensyra har molmassan260.3 g/mol. (5 poäng)
pH i lösninghen är 3,01
Nedan ser du ett fördelningsdiagram som illustrerar en analyts fördelning mellan n-oktanol och vatten.
a. Är den aktuella analyten en syra, bas eller aprot? Motivera hur du kan veta detta utifrån att titta på diagrammet! (2 poäng)
b. Inom vilket pH-intervall erhålls kvantitativ extraktion av analyten till organfasen (n-oktanol)?Motivera ditt svar för full poäng. (2 poäng)
c. Inom vilket pH-intervall erhålls försumbar extraktion av analyten till organfasen (n-oktanol)?Motivera ditt svar för full poäng. (2 poäng)
a) analyten är en bas eftersom en bas blir mer och mer laddad ju lägre pH vilket kommer göra att log D värdet minskar, vilket stämmer när man kollar på diagramet
b) För kvantitativ analys ska log D vara större eller lika med 2. Detta betyder det kommer vara en kvalitativ extraktion över pH ca 6,9
c) För försumbar extrakion ska logD vara mindre eller lika med -2. Detta betyder att det kommer vara en försumbar extraktion vid pH lägre än ca 2,8
Du ska använda revese-phase vätskekormatografi (HPLC) för att separera beta-blockerarentimolol och det smärtstillande NSAID-läkemedlet ketoprofen som befinner sig i samma prov från varandra. Som stationär fas använder du en special-C18-kolonn som fungerar vid höga pH-värden, och din mobilfas består av en 80:20-blandning avfosfatbuffert (0.1 M, pH 12.3):metanol.
a. Resonera dig, utifrån timolols och ketoprofens struktur och egenskaper och det experimentella systemet fram till i vilken ordning de två analyterna bör eluera (det vill säga lämna kolonnen och detekteras) då du genomför separationen. (4 poäng)
b. Hur skulle retentionstiden för timolol respektive ketoprofen förändras om mobilfasens sammansättning ändrades till en 60:40-blandning av fosfatbuffert (0.1 M, pH 12.3): metanol. Stationär fasen som används är fortfarande samma special-C18-kolonn som fungerar vid höga pH-värden. För full poäng behöver du förklara mekanismen bakom varför retentionstiden för analyterna ändras då mobilfasens sammansättning ändras som beskrivet ovan i uppgiften.
a) Ketoprofen är en syra och timolol är en bas och eftersom exprimentet sker vid högt pH kan man resonera sig fram till att ketoprofenen kommer vara fullständigt laddad och timololen kommer att vara oladdad. Timololen kommer därför att interagera bättre med den stationära fasen än den mer polära/ laddade analyten ketoprofen. Detta kommer att leda till att ketoprofen kommer ha en kortare retentionstid än timolol.
b) Att öka mängden metanol i mobilfasen skulle det innebära att den mobila fasen blev mer opolär. Detta kommer att leda till att retentionstiden för analyterna kommer att minska, eftersom den mobilfasen kommer att konkurrera mer om bindningarna till den stationära fasen. På grund av att den mobila fasen konkurrerar mer med analyterna kommer mindre analyt kunna interagera med stationär fasen och de kommer lämna kolonnen snabbare –>kortare retentionstid.
a. Efter genomförd kromatografisk separation studerar du det erhållna kromatogrammet närmare, och finner två toppar. Den ena toppen har retentionstiden (tR ) 12.8 minuter, och basvidden (wb ) 0.2 minuter, medan den andra toppen har retentions tiden (tR ) 13.2 minuter, och basvidden (wb ) 0.5 minuter. Beräkna resolutionen (Rs) för det kromatografiska systemet. (2 poäng)
b. Är resolutionen i systemet tillräckligt bra? Var snäll och motivera ditt svar! (2 poäng)
c. Redogör för en förändring av det experimentella systemet som du skulle kunna göra för att förbättra resolutionen. Motivera ditt svar och förklara hur din föreslagna förändring kan bidra till att förbättra resolutionen! Om du redogör för fler än en ändring av det experimentella systemet, kommer endast den först beskrivna förändringen att tas i beaktande vid rättning av uppgiften. (2 poäng)
Rs= 2(t - t )/ (w + w )Rs= 2(13,2- 12,8)/( 0.5 + 0,2)= 1,14
b) Nej, resolutionen är inte tillräckligt bra. För att den ska vara bra ska Rs vara > eller lika med1,5. I detta fall är Rs mindre.
c) Resolutionen kan förbättras genom att använda en längre kolonn. Detta skulle ge en högre effektivitet (större antal teoretiska bottnar) vilket i sin tur skulle leda till en högre resolution. Detta kan jag bland annat se genom att titta på formlerna:H= L/N –> N= L/H (längre kolonn ger högre effektivitet (N).
Beskriv hur du praktiskt skulle genomföra en av nedanstående analyser, inklusive vilka experimentella betingelser du väljer (kom ihåg att motivera varför du väljer just dessa betingelser!). Du behöver inte beskriva hur du validerar din metod eller genomföra några beräkningar i denna uppgift. (10 poäng)
ii. En identifiering av en förorening i en lösning av det tricykliska andtidepressiva läkemedletamitriptylin (svag bas med pKa= 9.4) med hjälp av kapilärelektrofores, kopplat till fluorimetri. Tänk på att förklara hur det elektroosmotiska flödet (EOF) kan påverka mobiliteten och separationen av analyterna i ditt prov. Kom ihåg att förklara hur du identifierar substansen baserat på ditt metodförslag. Utgå från att du känner till all nödvändig fysikalkemisk data för substansen som du ska identifiera.
ii) Kapillärelektrofores: För kapilärelektroforensen ska analyten vara laddad och jag väljer därför en mobil fas med pH lägre eller lika med 7,4 (pKa -2) för att amitriptylin ska vara fullständigt laddad.
Jag vill även välja ett pH-värde där min okända substans är laddad. Detta kommer göra att amitriptylin blir negativt laddad (förlorar en proton pga att det är en syra) och detta kommer göra att amitriptylin rör sig mot anoden. På grund av det elektroosotiska flödet kommer dock molekylerna ändå att röra sig mot katoden. Detta beror på att de positiva molekylerna binder till de negativt laddade silanol grupperna vilket kommer leda till att de positivt laddade molekylerna kommer dra med sig de negativt laddade. De negativt laddade kommer dock nå detektorn senare än de positivt laddade.
Ordning de når detektorn: Små positivt laddade, större positivt laddade, (neutala), större negativt laddade, mindre negativt laddade.
Med hjälp av detta kommer jag alltså kunna separera föroreningen och analyten. Beroende på föroreningens storlek och laddning kommer den alltså komma före eller efter amitriptylin och de är därav separerade.
Fluorimetri: När jag separerat ut föroreningen kan denna analyseras genom fluorimetri. Principen går ut på att man mäter emissionen när provet belyses med en lampa och man kan med hjälp av detta bestämma vilket ämne som finns i provet. För att kunna bestämma vilken förorening det är så mäter jag flourometrin över ett våglängdsband som jag sedan kan jämföra med andra spektrum för att identifiera föroreningen. Utseedet på spektrumet borde se ut som de spektrum som innehåller samma substans
För att undersöka om metoden som du utvecklat och använt i föregående uppgift var ändamålsenlig för den analytiska frågeställningen behöver den valideras. a. Vid kvantitativa analyser är en vanlig validerings parameter metodens linjaritet. Redogör för vad denna valideringsparameter innebär, och exemplifiera hur linjariteten experimentellt kan utvärderas. Ange även en statistisk parameter som vanligen används som ett mått på linjariteten. (4 poäng)
a) Linjäritet är hur bra punkterna i en kurva (tex standardkurva) ligger i en rät linje i förhållande till varandra.
Ett exempel på när linjäritet används som valideringsparameter är när man har en standardkurva. Man vill då ha en så rät standardkurva som möjligt för att kunna få trovärdiga beräkningar när man sedan använder den.
Man använder ofta R värdet som ett mått på linjäriteten eftersom det beskriver hur punkterna i ett diagram förhåller sig till varandra i en rät linje. Man vill ha ett R värde så nära 1 som möjligt vilket kan användas för attvalidera linjäriteten.
Du har fått i uppgift att identifiera vilken av tre olika läkemedelsmolekyler (se bifogad information till höger) som finns i ett prov med hjälp av gaskromatografi (GC) kopplad till electron-impact (EI) masspektrometri med positiv jonisering. Eftersom samtliga substanser är relativt polära har derivatisering använts för att metylera karboxylsyregrupperna (En CH3-grupp har kopplats på OH-gruppen vilket ger en nettoökning med ett kol och två väten: COOH –> COOMe) vilket möjliggör separation med GC. Vid retentionstiden (tR) 8,97 minuter erhålls ett EI-spektrum (se bifogad information till höger). Redogör, med hjälp av tolkning av spektrum (fokusera enbart på m/z 268) för vilken av substanserna som finns i provet.
Det här är en väldigt rak tolkning av ett spektra. Det finns tre stora toppar som är 268, 209 och 105 m/z. Dock skall vi enbart fokusera på m/z 268,3
Substansen som ger spektrat har enligt frågan genomgått en metylering vilket innebär att molekylens vikt har ökat med 14 (En CH3-grupp har kopplats på en OH-grupp vilket ger en nettoökning med ett kol och två väten).
Detta gör att de tre olika molekylernas moderjon borde väga 220.3, 268.3 resp 244.3. Detta gör att ketoprofen kan ge en topp som motsvarar 268 m/z
Som nyexaminerad apotekare har du blivit rekryterad till en arbetsplats där analyser av misstänkta överdoser genomförs regelbundet. I din hand har du fått ett vattenbaserat prov som innehåller flera olika ämnen, däribland den receptbelagda smärtstillande substansen tramadol (se bifogad information till höger).
Nuvarande metod är mycket enkel, 2 mL provlösning (vattenfas) blandas med 2 mL heptan, men har tyvärr mycket lågt utbyte för tramadol. Redogör för en tänkbar förändring av LLE metoden som skulle ge ett bättre utbyte för tramadol.
Det finns fundamentalt tre parametrar som kan vara relevanta i detta sammanhang:
- pH i vattenfasen (oladdad substans kommer extraheras i större utsträckning till organfasen enligt lika-löser-lika; substansen är en bas (aminfunktion), baser är oladdade vid höga pH. Vid pH > 11.4 kommer tramadol vara 99% oladdad vilket leder till ett förbättrat utbyte i jämförelse med ingen pH korrigering (e.g rent vatten som i metoden som beskrivs).
Alternativt använda en större volym organfas (i metoden används ett fasvolymsförhållande på 1:1, mer lämpligt vore 2:1 eller 3:1 (organfas:vattenfas).
