论文光谱在药物检测中的应用

红外光谱 (Infrared Spectroscopy, IR) 的研究始于 20 世纪初，自1940 年红外光谱仪问世，红外光谱在有机化学研究中广泛应用。新技术 （如发射光谱、光声光谱、色红联用等） 出现，使红外光谱技术得到发展。原理编辑当一束具有连续波长的红外光通过物质，物质分子中某个基团的振动频率或转动频率和红外光的频率一样时，分子就吸收能量由原来的基态振(转)动能级跃迁到能量较高的振(转)动能级，分子吸收红外辐射后发生振动和转动能级的跃迁，该处波长的光就被物质吸收。所以，红外红外光谱光谱法实质上是一种根据分子内部原子间的相对振动和分子转动等信息来确定物质分子结构和鉴别化合物的分析方法。将分子吸收红外光的情况用仪器记录下来，就得到红外光谱图。红外光谱图通常用波长(λ)或波数(σ)为横坐标，表示吸收峰的位置，用透光率(T%)或者吸光度(A)为纵坐标，表示吸收强度。当外界电磁波照射分子时，如照射的电磁波的能量与分子的两能级差相等，该频率的电磁波就被该分子吸收，从而引起分子对应能级的跃迁，宏观表现为透射光强度变小。电磁波能量与分子两能级差相等为物质产生红外吸收光谱必须满足条件之一，这决定了吸收峰出现的位置。红外吸收光谱产生的第二个条件是红外光与分子之间有偶合作用，为了满足这个条件，分子振动时其偶极矩必须发生变化。这实际上保证了红外光的能量能传递给分子，这种能量的传递是通过分子振动偶极矩的变化来实现的。并非所有的振动都会产生红外吸收，只有偶极矩发生变化的振动才能引起可观测的红外吸收，这种振动称为红外活性振动；偶极矩等于零的分子振动不能产生红外吸收，称为红外非活性振动。分子的振动形式可以分为两大类：伸缩振动和弯曲振动。前者是指原子沿键轴方向的往复运动，振动过程中键长发生变化。后者是指原子垂直于化学键方向的振动。通常用不同的符号表示不同的振动形式，例如，伸缩振动可分为对称伸缩振动和反对称伸缩振动，分别用 Vs 和Vas 表示。弯曲振动可分为面内弯曲振动(δ)和面外弯曲振动(γ)。从理论上来说，每一个基本振动都能吸收与其频率相同的红外光，在红外光谱图对应的位置上出现一个吸收峰。实际上有一些振动分子没有偶极矩变化是红外非活性的；另外有一些振动的频率相同，发生简并；还有一些振动频率超出了仪器可以检测的范围，这些都使得实际红外谱图中的吸收峰数目大大低于理论值。组成分子的各种基团都有自己特定的红外特征吸收峰。不同化合物中，同一种官能团的吸收振动总是出现在一个窄的波数范围内，但它不是出现在一个固定波数上，具体出现在哪一波数，与基团在分子中所处的环境有关。引起基团频率位移的因素是多方面的，其中外部因素主要是分子所处的物理状态和化学环境，如温度效应和溶剂效应等。对于导致基团频率位移的内部因素，迄今已知的有分子中取代基的电红外光谱仪性效应：如诱导效应、共轭效应、中介效应、偶极场效应等；机械效应：如质量效应、张力引起的键角效应、振动之间的耦合效应等。这些问题虽然已有不少研究报道，并有较为系统的论述，但是，若想按照某种效应的结果来定量地预测有关基团频率位移的方向和大小，却往往难以做到，因为这些效应大都不是单一出现的。这样，在进行不同分子间的比较时就很困难。另外氢键效应和配位效应也会导致基团频率位移，如果发生在分子间，则属于外部因素，若发生在分子内，则属于分子内部因素。红外谱带的强度是一个振动跃迁概率的量度，而跃迁概率与分子振动时偶极矩的变化大小有关，偶极矩变化愈大，谱带强度愈大。偶极矩的变化与基团本身固有的偶极矩有关，故基团极性越强，振动时偶极矩变化越大，吸收谱带越强；分子的对称性越高，振动时偶极矩变化越小，吸收谱带越弱。

方便，可靠。

应用背景 目前，制售假药的现象时有发生，导致药物的安全性往往无法得到保证，严重危害人民健康。在基层监督中开展快速鉴别药品、提高识别假药的能力及工作效率，已是当务之急。假药识别通常有化学反应、薄层色谱、液相色谱及联用技术等多种定性与定量方法。但这些方法由于耗时较长，样品需要量较大，多为破坏性鉴别等原因，普及性存在一定问题。近年来，随着化学计量学的发展，光谱法在药品检测领域受到广泛重视，特别是拉曼光谱法，由于其检测方便快速，样品需要量少，无需前处理，已经成为了一种重要的药品检测方法。2015年新版《中国药典》中也增加了拉曼光谱法作为药品的快速检测方法。 基本原理 拉曼光谱法把激光照射在药品上，激发并收集药品的拉曼光谱，通过光谱仪对药品拉曼光谱进行分析，可以得到药品所含物质成分信息。便携式拉曼光谱仪的激光光斑尺寸约为毫米，因此只需要少量的药品样品即可进行分析。显微拉曼光谱仪则可以将激光光斑进一步聚焦至十几微米，甚至更小，同时结合mapping扫描的方法，可以得到药品中不同物质空间分布信息。 本案例中，我们对甲硝唑、对乙酰氨基酚、卡托普利三种药品进行了拉曼光谱检测。从光谱结果可以看出，药品中由于所含成分物质的不同，表现出不同的拉曼光谱。通过对拉曼光谱结果的分析，可以对药品的成分含量进行定性定量分析；也可以通过光谱识别，对真假药进行快速甄别。 结论 奥谱天成的便携式拉曼光谱仪和显微拉曼光谱仪，能够准确、快速的进行药品成分分析，可用于真假药品的现场快速检测。 参考文献      [1] 王玉,李忠红,张正行,等.拉曼光谱在药物分析中的应用.药学学报,2004, 39(9): 764-768.      [2] 高群,张中湖,陆峰.基于拉曼光谱法的降糖类药物的判别方法比较.光谱学与光谱分析,2012，32(12):3258-3261.

国内外药典对多种药物的紫外吸收波长和吸收系数进行了归纳，为药物分析提供了一个很好的吸收光谱。紫外光谱可以准确地测定有机化合物的分子结构，对于从分子水平上认识物质世界，促进现代有机化学的发展具有重要意义。