İLAÇ ANALİZ TEKNİKLERİ

... konulu sunumlar: "İLAÇ ANALİZ TEKNİKLERİ"— Sunum transkripti:

1 İLAÇ ANALİZ TEKNİKLERİ
III. DERS

2 Analitik Kimya ve İlaç Analizi
Üretim safhalarındaki ve piyasadaki mevcut ilaçların ve diğer organik ve inorganik bileşiklerin nitel ve nicel analizi için; spektrofotometrik, kromatografik vb. diğer analitik yöntemleri geliştirme çalışmaları, ve bunları valide etme çalışmaları, bu yöntemlerin hem ilaç hammaddelerine uygulanması, hem de ticari preparatların rutin analizlerinde kullanılabilir hale getirilmesi çalışmaları, ayrıca geliştirilen yöntemlerin çeşitli ilaç formülasyonlarına, ilaç etken maddelerine, biyolojik materyallere ve çevresel örneklere v.b. uygulanarak ilaç düzeylerinin ölçülmesi çalışmaları yapılmaktadır. 2

3 İlaç Analizinde önemli işlemler nelerdir?
Analiz yöntemleri için dört önemli işlem basamağı mevcuttur. Bunlar: Yöntem geliştirme (çalışma parametrelerinin belirlenmesi), Numune hazırlama, Yöntem geçerlilik testlerinin yapılması (validasyon), Standardizasyon (istatistiki hesaplama ve sonuçların değerlendirilmesi). 3

4 Numune Hazırlama İşlemleri
Numune uygun bir çözücüde çözünmelidir veya seyreltilmelidir. Analitik çalışmalarda analiz edilebilecek en düşük derişimlerde numune hazırlanabilmelidir. Çözücünün dedektör cevabı ise hiç yada çok az olmalıdır. Numune hazırlamada kullanılan başlıca işlemler: Ekstraksiyon: Bir çözelti yada süspansiyon içindeki organik maddeyi, bu çözelti yada süspansiyondaki çözgen ile karışmayan fakat bu organik maddeyi de çözen bir başka organik çözgen yardımıyla ayırmaktır. Saflaştırma değil, bir ayırma yöntemidir. 4

5 Süzme (Filtrasyon): Kolon ömrünü arttırmak ve enjeksiyon sisteminde sorunlarla karşılaşmamak için numuneler cihaza verilmeden önce mutlaka filtre edilmelidir. Filtre yapısının numune ve çözücü ile uyumlu olmasına da dikkat edilmelidir. Türevlendirme: Numune hazırlamada, bazı numunelerde hassasiyeti arttırmak ve numunenin kendisinden kaynaklanabilecek kirlilik oranını düşürmek için türevlendirme gerekmektedir. Önce uygun bir reaktifle türevlendirilen madde floresan veya UV ışığını absorblar hale getirilir. 5

6 Uygulanan ilaç analiz yönteminin temel prensipleri bakımından sınıflandırılması:
ANALİTİK KİMYA Enstrümental (Modern) Klasik Nitel Analiz Nicel Analiz Spektroskopik Elektroanalitik Kromatografik Gravimetrik Volumetrik (titrasyon) İLAÇ ANALİZLERİNDE KULLANILAN BAŞLICA ALETLİ YÖNTEMLER 6

7 Klasik Yöntemler Nitel Analiz: Aranan maddenin (analit) spesifik bir reaktifle verdiği renk, çökelti oluşumu, gaz çıkışı veya ortamdaki başka bir değişimi gözlenerek numune içerisindeki varlığı araştırılarak yapılır. 7

8 xA + yR AxRy (çökelti) KURUT (YAK) ve TART
Nicel Analiz: 1. Gravimetri: Aranan maddenin (A) çözelti içinde bir reaktifle (R) oluşturduğu çökelti süzülüp kurutulur ve gerekirse yakılarak formülü bilinen bir bileşik halinde tartılır ve aranan maddenin ağırlığı (miktarı) tayin edilir. xA + yR AxRy (çökelti) KURUT (YAK) ve TART SO42- + Ba BaSO4(k) 8

9 2. Volumetri: Çözeltideki aranan madde (A) bir bürette bulunan titrant (T) ile reaksiyona girer.
A + T = Ü (ürün) T Titrasyon reaksiyonun bitişi, önceden ortama ilave edilen indikatör denilen bir maddenin renk değiştirmesi veya ortamdaki maddelerle ilgili bir parametrenin (pH, iletkenlik vb.) değişimi izlenerek tespit edilir ve harcanan titrant miktarından bilinmeyen analit miktarı tayin edilir. A 9

10 Volumetri (titrasyon) çeşitleri:
1. Nötralizasyon (asit-baz) titrasyonları (asit, alkalite, fosfat, karbonat tayinleri) 2. Çöktürme titrasyonları (klorür, bromür, sülfat tayinleri) 3. İndirgenme-yükseltgenme titrasyonları (demir, mangan tayinleri) 4. Kompleksometrik (EDTA) titrasyonları (çeşitli metal tayinleri, kalsiyum, magnezyum tayinleri ve su sertliği tayini) 10

11 Enstrümental Yöntemler
1- Spektroskopik Yöntemler: Işık-Madde Etkileşimi, Işığın Davranışları Işığın Özellikleri -UV Görünür Bölge / Moleküler Absorpsiyon Spektroskopisi -IR Spektroskopisi -Raman Spektroskopisi -NMR Spektroskopisi -X-Işınları Spektroskopisi -Kütle Spektroskopisi -Atomik Absorpsiyon Spektroskopisi 11

12 2- Elektroanalitik Yöntemler:
- Voltametri - Polarografi - Amperometri - Kondüktometri (İletkenlik) - Potansiyometri 3- Kromatografik Yöntemler: - Sıvı Kromatografisi - İyon Kromatografisi - Gaz Kromatografisi 12

13 Enstrümental Analiz İlaç etken maddeleri ve ilaçların miktar tayinleri için çeşitli analiz yöntemleri kullanılmakta ve bunlar arasında, klasik analiz yöntemlerinden daha çabuk ve daha kolay sonuç verdiği için genellikle aletli analiz yöntemleri ve özellikle de spektroskopik yöntemler tercih edilmektedir. 13

14 Spektroskopi: Işın madde etkileşimine dayanan bir dizi nicel ve nitel analiz yöntemidir.
Işın; Dalgasal olarak ilerleyen bir enerji türü veya enerji fotonlarıdır. 14

15 Işın Enerjisi: E = h.V = h.c/λ
Işık, elektromanyetik bir dalga olduğuna göre; dalga ise, enerji taşıyan bir harekettir (ışık dalgası, radya transistörünün yayınladığı dalgalar, X-ışınları, gama ışınları gibi). Ancak frekans veya dalga boyları elektromanyetik dalgadan farklıdır (su dalgaları, ses dalgaları, sismik dalgalar gibi). Işık dalga özelliği gösterdiğine göre, bir frekansı (belli bir noktadan 1 sn de geçen dalga sayısı: 1/sn) ve bir dalga boyu (ard arda gelen iki min. yada iki max. arasındaki uzaklık: cm) olmalıdır. Bir dalga hareketi için frekans ve dalga boyunun çarpımı, dalganın birim zamanda aldığı yolu gösterir ki buna dalga hızı denir. Aynı şekilde ışık için ışık hızı ise ; c = λ . ν : cm/s ile gösterilir. Vakumda tüm elektromanyetik dalgaların hızı, aynı ışık hızına ( cm/s) eşittir. Işın enerjisi ise; Işın Enerjisi: E = h.V = h.c/λ λ: Dalgaboyu V: Frekans c: ışın hızı ( km/s) h: Plank Sabiti (6,62x10-27 erg.s)

16 RD-MD-IR-GB–UV-vakum UV-X-Gama
Elementler katı yada gaz durumunda iken dışarıdan yeteri kadar enerji alırsa, belli dalga boylarında ışınlar yayarlar. Bir elementin yaydığı elektromanyetik dalgaların bütünü o elementin spektrumunu oluşturur. Gözümüz spektrumun dalga boyu cm olan kırmızı ışık ile (en uzun) dalga boyu 4, cm olan mavi-mor ışık (en kısa) arasındaki kısmını görür. Oysa bu aralığın dışındaki en uzun dalga boylu ışınlar olan Radyo ve TV dalgaları ile en kısa dalga boylu ışınlar olan Röntgen ışınlarını görmez. Röntgen RD-MD-IR-GB–UV-vakum UV-X-Gama Enerji azalır 16 1 nm= cm

17 Bazı Işın-Madde Etkileşim Türleri
Refraksiyon: Işının ortamdan geçerken ve ortama bağlı olan kırılma açısı ölçülür ve kırılma indisi belirlenir (Refraktometre aleti ile). n=c/v (n: bir ortamın kırılma indisi, c: elektromanyetik ışımanın vakumdaki hızı ve v: elektromanyetik ışımanın bu ortamdaki hızı) Kırılma indisi, madde cinsine ve konsantrasyonuna bağlı bir özelliktir. Türbidite (Bulanıklık): Işının ortamdaki partiküller tarafından saçılması sonucu saçılan ışın miktarının ölçülmesidir (Türbidimetre). Absorpsiyon: Maddeye özgü bazı dalga boylarının (ışın enerjilerinin) moleküller veya atomlar tarafından alıkonmasıdır (absorpsiyonu). Absorplanan ışın dalga boyları nitel analiz, absorplama miktarı ise nicel analiz için değerlendirilir. Absorpsiyon sonucu, madde kısa süreliğine yüksek enerjili bir seviyeye geçer ve tekrar temel seviyeye döner. 17

18 Emisyon: Bir enerji kaynağı (elektron demeti, ısı, ışın vb) tarafından uyarılan bir maddenin temel enerji düzeyine ışın yayarak dönmesi ya da bir atomun uyarılmış halden temel hale dönerken, enerji yayması ve ışıma yapması olayıdır. Uyarılmış emisyonun en güzel örneği laserdir. Floresans: Belirli bir dalga boyunda ışık ile uyarılan bazı maddelerin kimyasal yapısından kaynaklanan moleküler özelliğinden dolayı aldıkları foton enerjisini farklı bir dalga boyunda geri verme özelliğidir. Maddenin ışın ile uyarılıp tekrar temel düzeye ışın yayarak dönmesidir. Emisyon(Işın) Uyarma M + IŞIN M* M + IŞIN 18

19 Absorbans = A= log Io/I = εbC
ABSORPSİYON Absorbans = A= log Io/I = εbC Işın (I0) Işın (I) C b T Bir maddenin çözeltisinden polikromatik bir ışın (farklı dalgaboylarından meydana gelen ışın) demeti geçirilirse, demette bulunan bazı ışınlar madde tarafından absorplanır ve demet madde çözeltisinden geçerken şiddetinden bir miktar kaybederek çıkar. 19

20 Absorbans= A= log Io/I = εbC (Beer Yasası)
Absorpsiyonu yöneten Lambert-Beer Yasası: Bir çözeltiden geçen ışık miktarı, ışığın çözelti içinde aldığı yol ve çözelti derişimi ile logaritmik olarak ters orantılı, soğurulan (absorplanan) ışık miktarı ise doğru orantılıdır. Konsantrasyonla absorbans arasındaki lineer bağıntı: Absorbans= A= log Io/I = εbC (Beer Yasası) Io : Ortama giren ışın şiddeti (foton sayısı) I: Ortamdan çıkan ışın şiddeti ε : Absorpsiyon katsayısı (absorptivite veya molar absorptivite, lt/g.cm veya lt/M.cm) b: Işının absorpsiyon ortamında katettiği yol (cm) C: Konsantrasyon (mol/lt, gr/lt vb) A: Molar absorbans Formüldeki ε değeri deneysel olarak bulunur. Bunun için standart çözeltilerden absorbans-derişim grafiği çizilir. Elde edilen doğrunun eğimi, bize ε değerini verir. 20

21 Spektroskopik Yöntemler
UV-VIS ABSORPSİYONU, EMİSYONU ve FLORESANSI: Atomdaki dış kabuk elektronları ve moleküler bağ elektronları uyarılır veya uyarılma sonucu temel enerji seviyesine inerler. (AAS, ICP, ALEV FOTOMETRE, UV-VİS MOLEKÜLER SPEKTROTOMETRE ve FLOROMETRE): Atomik ve moleküler eser analizler yapılır. INFRARED ABSORPSİYONU: Molekül, atomlar arası bağların titreşimi ile uyarılır. Organik madde yapı analizi, örneklerin aynı olup olmadığını anlamak için spektrumları alınarak genel bir karşılaştırma ile yapılır. 21

22 NÖTRON AKTİVASYONU: Nötron akısı ile radyoaktif hale getirilmiş çekirdeklerin ışıması olayıdır.
Örneğin; eser element analizinde kullanılır. X-IŞINLARI FLORESANSI VE DİFRAKSİYONU: Atomdaki iç kabuk elektronları ile x ışınlarının ve elektron akısının etkileşmesi olayıdır. Elementel analiz, kristal yapı analizi, yüzey görüntüleme ve yüzeyde noktasal element analizi (SEM, XRD, XRF gibi) yapılır. KÜTLE SPEKTROSKOPİSİ: Moleküllerin gaz fazında enerji kaynakları ile iyonlaştırılması ve m/e oranlarına göre ayrılması işlemidir. Yapı analizi, nitel ve nicel analizler yapılır. NMR (Nükleer Manyetik Rezonans): Manyetik alanda çekirdek spin enerjilerinin ayrılması ve radyo dalgalarının absorpsiyonu ile yapı analizi yapılır.

23 Bir ilaç müstahzarındaki (ürünlerindeki) belirli bir aktif maddenin miktarı tayin edilirken absorpsiyonu etkileyecek başka maddeler ya da kirlilikler de bulunabileceğinden, çözeltiyi hazırlamadan önce bu yan maddelerin aktif maddeden ayrılması ve ancak bundan sonra aktif maddenin uygun bir çözücüye alınarak absorpsiyonunun ölçülmesi gerekir. Bunun için ayırma ve saflaştırma işlemleri gerekmektedir: 23

24 AYIRMA VE SAFLAŞTIRMA YÖNTEMLERİ:
EKSTRAKSiYON: Ekstraksiyon, çözeltilerden veya katı karışımlardan bir maddeyi ayırmak için, çözünen ve istenmeyen safsızlıkları karışımlardan uzaklaştırmak için yapılan bir işlemdir. Kelime anlamı, çekip çıkarma ya da çekip almadır. Dört şekli vardır: 1. Çözeltilerden yapılan ekstraksiyonlar 2. Kimyasal etkileşmeye dayanan ekstraksiyonlar 3. Sürekli çekmeye dayanan sıvı-sıvı ekstraksiyonları 4. Katılardan yapılan ekstraksiyonlar Ekstraksiyon İşlemi: Laboratuvarda en çok uygulanan işlemlerden biri organik maddeyi çözeltisinden veya süspansiyonundan organik bir çözücü ile çekmektir. Çözelti veya süspansiyon, genellikle su fazıdır. Ekstraksiyonda eter, kloroform, benzen, karbontetraklorür, petrol eteri gibi organik çözücüler kullanılır. Hangi çözücünün kullanılması gerektiği ise ekstraksiyonu yapılacak maddenin çözücüdeki çözünürlüğü ve sonradan yapılacak olan kristalizasyon ya da destilasyona uygun olup olmadığına göre saptanır. En çok kullanılan çözücü ise dietileterdir. Belli bir miktar çözücüyü birkaç defa kullanarak yapılan çekme işlemi, daha fazla madde kazandırır.

25 UYGULAMA: Benzoik asit ve asetanilid'in kloroformdaki çözeltisinden 5 ml alınarak ayırma hunisine konur, %10'luk NaOH çözeltisinden 5 ml ilave edilerek ekstraksiyon yapılır. Ayırma hunisi, birkaç defa 8 biçiminde çevirilerek karıştırılır, iki fazın ayrıldığı görülünceye kadar beklenir. İki fazın ayrıldığı çizgi, musluğun ağzına gelene kadar bir erlene alınır (alt faz: kloroformlu-faz). Bu işlem, ayrılan kloroformlu sıvı sabit kalmak süretiyle 3 kez tekrarlanır. (3 kez 5 ml %10'luk NaOH ilave edilir) Sonuçta: 15 ml NaOH fazı ve 5 ml kloroformlu faz bulunmaktadır. Kloroform bir miktar NaOH tuttuğu için 3 kez destile su ile ekstrakte edilir. Destile sular da atılır (Toplam 15 ml). Sonuçta kloroformlu tabakada asetanilid, NaOH'li tabakada ise benzoik asit sodyum tuzu halinde bulunur. Daha sonra bu iki faz İnce Tabaka Kromatografisi (İTK) ile kontrol edilir. İTK solvanı olarak ise; Kloroform:etilasetat (8:2) kullanılır.

26 DESTİLASYON: Organik sıvı bileşikler için kullanılan ayırma ve saflaştırma yöntemlerinden en önemlisi destilasyondur. Destilasyon ile saf olarak elde edilmesi istenen madde ayrılabileceği gibi kaynama noktaları birkaç derece ile farklı olan karışım halindeki sıvılar da birbirlerinden ayrılabilirler. Her sıvı ve katının bir buhar basıncı vardır. Sıvılar sabit basınçta , örneğin atmosfer basıncında ısıtılırsa, buhar basıncı verilen ısı ile orantılı olarak artar. Sıvının buhar basıncı, dış atmosfer basıncına eşit olduğu andan itibaren sıvı kaynamaya başlar. Buhar basıncının dış atmosfer basıncına eşit olduğu sıcaklığa da sıvının kaynama noktası denir. Kaynama noktasında olan bir sıvıya daha fazla ısı verilirse, sıvının sıcaklığı artmaz, ancak verilen ısı sıvının buhar haline gelmesini sağlar ve sıcaklık sıvının tamamen buhar halinde uzaklaşmasına kadar sabit kalır. İşte bu şekilde, sıvıların ısı yardımı ile buhar haline dönüştürülmesi, daha sonra bu buharında yoğunlaştırılarak tekrar sıvı haline dönüştürülmesi suretiyle saflaştırılmasına destilasyon veya damıtma denir.

27 UYGULAMA: Fischer Esterifikasyonu ve Adi Basınçta Destilasyon 30 ml asetik asit ve 40 ml (%95 lik) etanol karıştırılır. Üzerine yavaşça 5 ml sülfürik asit ilave edilip 30 dakika geri soğutucu altında muamele edilir. 30 Dakika sonunda geri soğutucu, destilasyon soğutucusuna çevrilir ve etilasetat (ester) destillenerek ayrılır.

28 SÜBLİMLEŞTİRME: Damıtma ve süblimleştirme işlemleri maddenin saflaştırılmasında kullanılan birbiri ile yakından ilgili yöntemlerdir. Katı maddelerin saflaştırılmasında, çözünürlük şartlarından ya da uygun bir çözücü bulunamamasından dolayı bir güçlükle karşılaşıldığında, kristalizasyon yerine süblimleştirme özelliği gösteren bileşikler için bu yol tercih edilir. Örneğin; benzoik asit, hekzakloroetan, kinonlar, naftalen, antrasen, kafur bu yol ile saflaştırılabilir. Destilasyon ve süblimasyon işlemlerinde faz değiştirme olayından yararlanılır. Destilasyon maddenin sıvı fazdan gaz fazına geçişi ile yapılır. Süblimasyonda ise bu maddeler ısıtıldıklarında katı fazdan sıvı fazı atlayarak, direkt gaz fazına geçerler ve soğutulduklarında da gaz fazından direkt katı faza dönerler. Süblimasyon katı halinin buhar basıncı yüksek olan maddelere uygulanır. Az miktarda maddenin süblimleştirilmesi için en basit olarak, eşit büyüklükte iki saat camı arasında işlem yapılır. Alttaki saat camının içine süblimleştirilecek madde konur. Bunun üstüne camdan daha büyük olmak üzere yuvarlak ve ortasında iğne ile açılmış birkaç delik bulunan bir süzgeç kağıdı yerleştirilir. En üste diğer saat camı şişkin tarafı yukarı gelecek şekilde konur. Bir kum banyosu üzerinde ısıtıldığı zaman buharlaşan madde üstteki saat camının iç kısmında kristallenir, süzgeç kağıdı ise kristallerin alttaki saat camı üzerindeki maddenin içine düşmesini önler.

29 KRİSTALİZASYON: Organik reaksiyonlar sonucunda elde edilen katı organik bileşikler, genellikle saf değildirler. Safsızlık içeren bu organik kimyasal bileşiklerin saflaştırılması, genellikle uygun çözücü veya çözücü karışımlarından kristallendirilerek yapılır. Ancak safsızlığı fazla olan ham ürünlere direkt kristalizasyon işlemi uygulanamaz. Çünkü bazı safsızlıklar kristallenme hızını düşürür, hatta kristal oluşumunu tamamen önleyebilirler, böylece önemli miktarda madde kaybı olabilir. Bu nedenle kristalizasyondan önce ekstraksiyon veya destilasyon gibi ön saflaştırma işlemleri uygulanmalıdır. Kristallendirme İşlemi: Katıların kristallendirilerek saflaştırılmaları uygun çözücü veya karışımlardaki farklı çözünürlük özelliklerine dayanır. Kristalizasyon işleminin safhaları şu şekildedir: 1. Saf olmayan maddenin uygun çözücüde kaynama noktası veya kaynama noktasına yakın bir sıcaklıkta çözülmesi. 2. Sıcak çözeltinin çözünmemiş madde veya tozlardan süzülerek ayrılması. 3. Sıcak çözeltinin soğumaya bırakılıp, çözünmüş maddenin kristalizasyonunun sağlanması. 4. Kristallerin çözücü fazından süzülerek alınması ve kurutulması.

30 Kristalizasyon Tekniği:
Oluşan kristallerin kurutulduktan sonra saflıkları, erime noktasına bakılarak kontrol edilir, saf değilse çözücü ile yeniden kristallendirilir. Bu işleme rekristalizasyon denir. Erime noktası sabitleşene dek bu işleme devam edilir. Kristalizasyon Tekniği: Kimyasal bileşik için uygun bir çözücü bulunup çözelti kaynama noktasına ulaşılana dek ısıtılır. Kaynamakta olan çözelti soğumaya bırakılmadan önce hızla süzülmelidir. Bunun için genellikle pileli süzgeç kağıdı ve geniş kısa boyunlu bir huni kullanılır. Geniş ve kısa boyun, çözeltinin soğuyup, kristallerin oluşmasını ve tıkanıklık yaparak süzmede güçlük çıkmasını önler. İyi bir süzme ile süzgeç kağıdında kristal kalmaz. Süzülen çözeltinin üzeri saat camı ile kapatılarak soğumaya bırakılır. Oluşan kristallerin büyüklüğü soğutma işlemine bağlıdır. Hızlı soğutma ile küçük, yavaş soğutma ile büyük kristal oluşumu sağlanır. Büyük kristaller önemli miktarda solvan içerirler. Küçük kristaller de ise birim yüzey hacim artacağı için daha fazla safsızlık adsorblayabilirler. Bu nedenle, soğutma genellikle orta ısıda yapılmalıdır. Oluşan kristaller süzgeç kağıdından veya vakumda buchner hunisi kullanılarak süzülür. Kurutma işlemi; açık havada, erime noktasının altında, sabit etüvde veya vakum desikatöründe yapılabilir.

31 UYGULAMA Saf Olmayan Asetanilidin Kristalizasyonu
0,5 g kirli asetanilid tartılır, üzerine çözünebileceği kadar destile su konur kaynayana dek bek alevinde ısıtılır, bir spatül ucu kadar aktif kömür ilave edilir ve pileli süzgeç kağıdından süzülür. Süzüntü kristallenmek üzere pencere kenarına bırakılır. Oluşan kristaller buchner hunisinden veya düz süzgeç kağıdından süzülür, etüvde veya oda ısısında kurutulur ve tabanca tüp yardımı ile erime noktası (E. N.) tayini yapılır. Her maddenin sabit bir erime noktası vardır. Deney sonucunda bu değere ulaşılamamışsa, saflaştırma işlemi tekrar yapılır. E. N. tayini için kılcal borunun bir ucu kapatılıp, diğer tarafından bir miktar madde konur, kılcal boru termometreye bağlanır ve tabanca tüpe konur. Tabanca tüpün içine sıvı vazelin, gliserin, sıvı parafin gibi kaynama noktası (K. N.) yüksek ve ısıyı homojen olarak dağıtabilecek maddelerden biri konur ve tabanca tüp bek alevinde alttan ısıtılır. Asetanilid: C6H5NHCOCH3 Asetanilid E.N.: °C