Infravörös spektroszkópia. Semmelweis Egyetem Gyógyszerészi Kémiai Intézet



Hasonló dokumentumok
Infravörös spektroszkópia. Semmelweis Egyetem Gyógyszerészi Kémiai Intézet

Műszeres analitika. Abrankó László. Molekulaspektroszkópia. Kémiai élelmiszervizsgálati módszerek csoportosítása

Műszeres analitika II. (TKBE0532)

Az infravörös (IR) sugárzás. (Wikipédia)

Abszorpciós fotometria

Az infravörös spektroszkópia analitikai alkalmazása

Orvosi Biofizika I. 12. vizsgatétel. IsmétlésI. -Fény

Abszorpciós fotometria

Az elektromágneses hullámok

Abszorpciós fotometria

Tartalomjegyzék. Emlékeztetõ. Emlékeztetõ. Spektroszkópia. Fényelnyelés híg oldatokban 4/11/2016. A fény; Abszorpciós spektroszkópia

Abszorpció, emlékeztetõ

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

Tartalomjegyzék. Emlékeztetõ. Emlékeztetõ. Spektroszkópia. Fényelnyelés híg oldatokban A fény; Abszorpciós spektroszkópia

Műszeres analitika II. (TKBE0532)

Fizikai kémia és radiokémia labor II, Laboratóriumi gyakorlat: Spektroszkópia mérés

A fény tulajdonságai

A kémiai kötés magasabb szinten

Infravörös, spektroszkópia

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

Molekulaspektroszkópiai módszerek UV-VIS; IR

Abszorpciós spektroszkópia

JASCO FTIR KIEGÉSZÍTŐK - NE CSAK MÉRJ, LÁSS IS!

Hogyan bírhatjuk szóra a molekulákat, avagy mi is az a spektroszkópia?

Modern Fizika Labor. 12. Infravörös spektroszkópia. Fizika BSc. A mérés dátuma: okt. 04. A mérés száma és címe: Értékelés:

2. ZH IV I.

Abszorpciós spektrometria összefoglaló

ALKALOIDOK MEGHATÁROZÁSAMÁKGUBÓBAN

E (total) = E (translational) + E (rotation) + E (vibration) + E (electronic) + E (electronic

A diffúz reflektancia spektroszkópia (DRS) módszerének alkalmazhatósága talajok ásványos fázisának rutinvizsgálatában

Röntgensugárzás az orvostudományban. Röntgen kép és Komputer tomográf (CT)

Mézerek és lézerek. Berta Miklós SZE, Fizika és Kémia Tsz november 19.

Ragyogó molekulák: dióhéjban a fluoreszcenciáról és biológiai alkalmazásairól

Optikai spektroszkópiai módszerek

Spektroszkópiai módszerek 2.

A kémiai kötés magasabb szinten

Szerves oldott anyagok molekuláris spektroszkópiájának alapjai

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal

Dr. JUVANCZ ZOLTÁN Óbudai Egyetem Dr. FENYVESI ÉVA CycloLab Kft

OPTIKA. Fénykibocsátás mechanizmusa fényforrás típusok. Dr. Seres István

Atommodellek de Broglie hullámhossz Davisson-Germer-kísérlet

Minta feladatsor. Az ion neve. Az ion képlete O 4. Szulfátion O 3. Alumíniumion S 2 CHH 3 COO. Króm(III)ion

1. mérés: Benzolszármazékok UV spektrofotometriás vizsgálata

Bevezetés a modern fizika fejezeteibe. 4. (a) Kvantummechanika. Utolsó módosítás: november 15. Dr. Márkus Ferenc BME Fizika Tanszék

Szójabab és búza csírázási folyamatainak összehasonlítása NIR spektrumok segítségével

Modern Fizika Labor. A mérés száma és címe: A mérés dátuma: Értékelés: Infravörös spektroszkópia. A beadás dátuma: A mérést végezte:

Röntgendiffrakció, tömegspektrometria, infravörös spektrometria.

Jegyzet. Kémia, BMEVEAAAMM1 Műszaki menedzser hallgatók számára Dr Csonka Gábor, egyetemi tanár Dr Madarász János, egyetemi docens.

9 gyak. Acél mangán tartalmának meghatározása UV-látható spektrofotometriás módszerrel

A kvantummechanika kísérleti előzményei A részecske hullám kettősségről

UV-VIS spektrofotometriás tartomány. Analitikai célokra: nm

Atomfizika. Fizika kurzus Dr. Seres István

ABSZORPCIÓS SPEKTROFOTOMETRIA AZ INFRAVÖRÖS SZÍNKÉPTARTOMÁNYBAN

Modern Fizika Labor. Fizika BSc. Értékelés: A mérés dátuma: A mérés száma és címe: 12. mérés: Infravörös spektroszkópia május 6.

Vízben oldott antibiotikumok (fluorokinolonok) sugárzással indukált lebontása

Szervetlen komponensek analízise. A, Atomspektroszkópia B, Molekulaspektroszkópia C, Elektrokémia D, Egyéb (radiokémia, termikus analízis, stb.

Modern Fizika Labor. 5. ESR (Elektronspin rezonancia) Fizika BSc. A mérés dátuma: okt. 25. A mérés száma és címe: Értékelés:

Modern fizika laboratórium

Szerves kémiai analízis TANTÁRGYI KOMMUNIKÁCIÓS DOSSZIÉ

Név... intenzitás abszorbancia moláris extinkciós. A Wien-féle eltolódási törvény szerint az abszolút fekete test maximális emisszióképességéhez

A fény és az anyag kölcsönhatása

Makromolekulák szerkezetvizsgálati módszerei: IR, CD

Speciális fluoreszcencia spektroszkópiai módszerek

Röntgen-gamma spektrometria

Mágneses módszerek a mőszeres analitikában

Röntgensugárzás. Röntgensugárzás

Atomfizika. Fizika kurzus Dr. Seres István

Modern Fizika Labor. 11. Spektroszkópia. Fizika BSc. A mérés dátuma: dec. 16. A mérés száma és címe: Értékelés: A beadás dátuma: dec. 21.

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

Biomolekuláris szerkezeti dinamika

ÁLTALÁNOS KÉMIA. vetített anyag és egyéb infók helye!!!!!!!

Abszorpciós fotometria

Kémiai anyagszerkezettan

6. változat. 3. Jelöld meg a nem molekuláris szerkezetű anyagot! A SO 2 ; Б C 6 H 12 O 6 ; В NaBr; Г CO 2.

Mérés és adatgyűjtés

Szalay Péter (ELTE, Kémia Intézet) Szentjánosbogár, trópusi halak, sarki fény Mi a közös a természet fénytüneményeiben?

A csillagközi anyag. Interstellar medium (ISM) Bonyolult dinamika. turbulens áramlások MHD

KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI- FELVÉTELI FELADATOK 1997

Anyagvizsgálati módszerek Elemanalitika. Anyagvizsgálati módszerek

Detektorok tulajdonságai

Általános Kémia, BMEVESAA101

Lumineszcencia. Lumineszcencia. mindenütt. Lumineszcencia mindenütt. Lumineszcencia mindenütt. Alapjai, tulajdonságai, mérése. Kellermayer Miklós

Polimerek fizikai, mechanikai, termikus tulajdonságai

Szakképesítés-ráépülés: Műszeres analitikus Szóbeli vizsgatevékenység A vizsgafeladat megnevezése: Analitikai elemző módszerek

Laboratóriumi technikus laboratóriumi technikus Drog és toxikológiai

SZAK: KÉMIA Általános és szervetlen kémia 1. A periódusos rendszer 14. csoportja. a) Írják le a csoport nemfémes elemeinek az elektronkonfigurációit

KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI-FELVÉTELI FELADATOK 2003.

dinamikai tulajdonságai

CD-spektroszkópia. Az ORD spektroskópia alapja

Általános Kémia, BMEVESAA101 Dr Csonka Gábor, egyetemi tanár. Az anyag Készítette: Dr. Csonka Gábor egyetemi tanár,

Biofizika. Sugárzások. Csik Gabriella. Mi a biofizika tárgya? Mi a biofizika tárgya? Biológiai jelenségek fizikai leírása/értelmezése

Feladatok haladóknak

Periódusosság. Általános Kémia, Periódikus tulajdonságok. Slide 1 of 35

Modern Fizika Laboratórium Fizika és Matematika BSc 12. Infravörös spektroszkópia

Környezetvédelmi mérések fotoakusztikus FTIR műszerrel

A TÖMEGSPEKTROMETRIA ALAPJAI

Kamarás Katalin. Minden optikai spektroszkópiai mérés lényege fényintenzitás meghatározása a frekvencia

1. feladat Összesen: 15 pont. 2. feladat Összesen: 10 pont

1. feladat Összesen: 8 pont. 2. feladat Összesen: 11 pont. 3. feladat Összesen: 7 pont. 4. feladat Összesen: 14 pont

SZABADALMI IGÉNYPONTOK. képlettel rendelkezik:

Átírás:

Infravörös spektroszkópia Kökösi József Semmelweis Egyetem Gyógyszerészi Kémiai Intézet

Infravörös Spektroszkópia A molekula funkciós csoportjaiban zajló rezgési és rotációs változások információinak elemzése A molekulákban funkciós csoportok jelenlétét, jellegét, kölcsönhatásait jellemezhetjük az IR spektrumok alapján.

IR spektroszkópia rövid történeti áttekintése 1800 Herschel (napfény prizma hőmérők) 1845 ifj. Herschel (alkoholos koromréteg) 1880-1900 Infravörös emulziók, bolométer 1908 Coblentz Első spektrumkatalógus 1927 Czerny Rotációs szinképek felfedezése 1950 Regisztráló spektrofotométerek 1960-70 Szerkezetkutatási módszer 1980 után FT-IR, Laser-FT-IR

Optikai Spektroszkópia Fotonok belépése Fotonok kilépése Kis energiájú fotonok Nem destruktiv Lineáris kölcsönhatás (absorption) vagy nem-linearis (Raman, harmonic generation) Fotonok kilépése

IR spektroszkópia abszorpciós és experimentális spektrális optikai analitikai módszer Anyag és fény kölcsönhatása szerkezeti információk Jelhozzárendelés statisztikailag valószínüsített értékhatárok alapján

Az elektromágneses spektrum jellemzői

Spektrális technikák és információs tartalmak Moleculáris szabad mozgás (gátolt rotációk) Molekuláris vibrációk Elektron Abszorpció Külső vegyértékelektronszintek (atomok) Belső elektronhéj szintek (atomok) Microhullám, THz Infravörös, Raman, EELS UV abszorpció UV photoemisszió Electron vesztés Látható Fluoreszcencia Luminescencia Röntgensugár fotoemisszió (XPS, ESCA) Auger Electron (AES)

Elektromágneses sugárzás közös egységei Infravörös tartomány: hullámhossz :1 mm- 700 nm Frekvencia :10 12-10 14 Hz

Elektronspinek gerjesztett elektron állapotokban Alapállapot két elektron egy orbitálon ellenkező spinnel Singlet állapot Egy elektron magasabb energiájú orbitálon egy elektron alacsonyabb energiájú orbitálon ellenkező spinekkel Triplet állapot Az elektronok mindkét orbitálon azonos spinekkel

Nem-radiativ folyamatok tulajdonságai S 2 -S 1 belsö konverzió gyors és spin megengedett S 1 -T 1 belső rendszerek közötti kereszt átlépés spin tiltott S 1 -S 0, T 1 -S 0 Vibrációs relaxáció gyors, az energia hö formában eloszlik.

Infravörös spektroszkópia: Vibrációs átmenetek Alapállapot Minden rezgési módra jellemzö V=0 V=1 alap hullámsáv V=0 - V=2,3 felhang sávok

Felhangsávok Erös, intenzív sávok mutatnak felhangsávokat A bázis csúcs általában háromszor intenzivebb Felhang Bázis csúcs

Kvantummechanika: A frekvencia ( ) függ a vibrációs szintek közti energiakülönbségtől E = h = hc/ (cm -1 ) Csak a naturalis frekvencia abszorbeálódik (9 x 10 13 s -1 ) frekvenciájú foton abszorbeálódik szelectíven

Analitikai Infravörös Spektroszkópia A leghasználhatóbb infravörös régió 2.5-25 mm (4000-400 cm-1) (~10 kcal/mol=~40 kj/mol). Vibrációs energiaállapotok közötti átmenetek Vegyérték (stretching) rezgések Deformációs (bending) rezgések

CH 2 csoport vegyérték rezgései Szimmetrikus Antiszimmetrikus

CH 2 csoport deformációs rezgései síkban síkon kívül

Standard IR spektrumok Két fontos parametere :A jel frekvenciája, A jel intenzitása, I Milyen molekulaszerkezeti sajátságoktól függ a and I értéke?

IR: Korpuszkulum modell A kétatomos molecula atomjait mint pont tömegeket hajlékony rugók kötik össze. Mint elsö megközelités használható a Hooke Törvény F = -kx F = erö,az egyensúlyi pozíció eléréséhez szükséges k = karakterisztikus vegyérték konstans x = elmozdulás az egyensúlyi pozícióból

Rezgések, potenciális energia és elmozdulás

IR kötési frekvencia két atom között Milyen tényezők befolyásolják,, értékét? Hooke Törvény 1 2 k m r m r m 1 m 2 m 1 m 2 = frekvencia k = kötéserösség (kötés merevsége) m r = redukált tömeg

A kötésrend korreláció a vegyérték rezgési frekvenciákkal és a kötési energiákkal Kötéserő* Kötésrend C-C 350 1 1000 cm -1 C=C 600 2 1600 cm -1 C C 840 3 2200 cm -1 * kj/mol Azonos redukált tömeg

Szubsztituált cianidok IR sávjai _ X C C=N = (cm -1 ) _

Az abszorpciós jelek intenzitása Az abszorpció intensitása attól függ, hogy milyen hatásfokkal képes frekvenciájú electromágneses hullám energiáját transferálni rezgésben lévő atomra. Nagyobb változás a dipólmomentumban a vibráció során, a foton abszorpciójának nagyobb intenzitását indukálja.

Molekuláris rezgések száma N szabad atom: 3N független mozgás = 3N szabadsági fok Molekula: N kötött atom 3 transláció 3 rotáció 3N - 3-3 = 3N - 6 a vibrációs szabadságfok szám

Acetonitril 3 x 6-6 = 12 a vibrációs szabadságfokok száma Maximum 12 vibrációs abszopció az IR spektrumban 5 kötés = 5 vegyértékrezgés 12-5 = 7 deformációs rezgés

Folyamatos hullámú Infravörös Spektrofotométer -A spectrofotométer átfogja az egész frekvencia tartományt -A mintát egyidejüleg egy frekvencián vizsgálja -A teljes frekvenciatartomány átvizsgálása után generálja a frekvencia-intenzitás jelgörbét.

FourierTranszformációs Spektrofotométerek -A minta egyidejüleg kölcsönhat az egész frekvenciatartománnyal -- -A szignál csillapodását követi idöben, FID (Free Induction Decay) szignálként veszi fel, és Fourier tranform eljárással alakitja a szignál-idő görbét a hagyományos szignál-frekvencia görbévé.

Keskeny éles sávok Jel / zaj arány nő Nagyszámú scan Rövid felvételi idő: CW-IR 5-7 perc FT-IR 1-3 sec

Interferogram IR Spektrum

IR Gas Sample Cell

IR folyadékfilm minta készítése

IR Folyadékminta Cellák

KBr pasztilla sajtolása

KBr pasztilla készítő felszerelés

Infravörös tartományban használatos anyagok mérési tartománya NaCl 625 KBr 385 CsBr 250 CsCl 200 ZnS 357 TiCl 250 AgBr 286 BaF2 759 CaF2 1111 SiO2 2500

IR készülék kalibrálása

Infravörös spektroszkópia Elönyök Hátrányok 1.Gyors, olcsó, egyszerü technika 2. Minden halmazállapotban használható (gáz, folyadék, szilárd) 3. Kis anyagmennyiség 4. Sokrétű Információ 5. Kvalitativ és kvantitativ célokra 6. Biológai kölcsönhatásokra 1. Frekvencia függő Érzékenység 2. Pontosság 3. Reprodukálhatóság 4. Információ szeparálás 5. Mintaelökészítés 6. Felvételi körülmények

Funkciós csoport koncepció a szerves kémiában Karakterisztikus kötési és csoportfrekvenciák IR spektroszkópia a funkciós csoportokat azonosítja!

Infravörös spektrumok kiértékelési stratégiája Kvalitativ analizis, szerkezetfelderítés 1. Hagyományosan az intenziv és közepes abszorpciós jelek asszignációja korrelációs táblázatok rezgési intervallumainak alkalmazásával Csatolt adatbázisok alapján számitógépes értékelés %-os valószinüségi sorrend 2. Spektrumok kiértékelése balról jobbra halad (vegyértékrezgéseket azonositunk és ezekhez keressük meg a megfelelő deformációs rezgéseket.) 3. 3600-2800cm -1 tartományban az O-H, N-H, C-H vegyértékrezgések asszignálása (1 széles jel OH, kettös maximum NH2, 3000cm -1 felett telitetlen CH, alatt alifás CH) 4. 2720 cm -1 H-C=O aldehid jel elkülönül. 5. 2850-1850 cm -1 COOH diffuz sáv, HCl-sók, S-H, Hármas és kumulált C=C=X 6. 1850-1470 cm-1 C=X kettös kötések azonositása. 7. 1500-1000(-650)cm-1 ujjlenyomat tartomány (vegyérték, deformációs és csoport sáv) 8. Kis intenzitású sávok vizsgálata (kombinációs és felhangsávok) 9. Azonositott funkciós csoportok közötti kapcsolatok vizsgálata (konjugált, asszociált) 10. Molekuláris kölcsönhatások elemzése

Infravörös Absorpciós Frekvenciák Szerkezeti egység Frekvencia, cm -1 Vegyértékrezgések (X-H) O H (alkoholok) 3200-3600 O H (karbonsavak) 3000-3100 N H 3350-3500

Infravörös Absorpciós Frekvenciák Szerkezeti egység Frekvencia, cm -1 Vegyértékrezgések(egyes kötések) sp C H 3310-3320 sp 2 C H 3000-3100 sp 3 C H 2850-2950 sp 2 C O 1200 sp 3 C O 1025-1200

Infravörös Absorpciós Frekvenciák Szerkezeti egység Frekvencia, cm -1 Vegyértékrezgések(töbszörös kötések) C C 1620-1680 C C 2100-2200 C N 2240-2280

Infravörös Absorpciós Frekvenciák Szerkezeti egység Frekvencia, cm -1 Vegyértékrezgések (Karbonilcsoportok) Aldehidek and ketonok 1710-1750 Karbonsavak 1700-1725 C O Savanhidridek 1800-1850 and 1740-1790 Észterek 1730-1750 Amidok 1680-1700

Infravörös Absorpciós Frekvenciák Szerkezeti egység Frekvencia, cm -1 Deformációs rezgések : alkenek RCH R 2 C CH 2 CH 2 910-990 890 cis-rch trans-rch CHR' CHR' 665-730 960-980 R 2 C CHR' 790-840

Infravörös Absorpciós Frekvenciák Szerkezeti egység Frekvencia, cm -1 Deformációs rezgések : benzol származékok Monosubsztituált 730-770 and 690-710 Orto-disubsztituált 735-770 Meta-disubsztituált 750-810 and 680-730 Para-disubsztituált 790-840

Néhány fontos és karakteristikus Infravörös Absorpciós Frekvencia and hullámhossz közös vegyértékrezgési mozgásokra Atom Csoport Funkció Frekvencia (cm -1 ) Hullámhossz (m) O-H (szabad) Alcohols (dilute) 3550-3650 cm -1 2.8 m O-H (H kötés) Alcoholok 3200-3400 cm -1 3.0 m (koncentralt) Karbonsavak C C H Acetylen (CH) 3300 cm -1 3.0 m C C H Benzol (CH), 3010-3100 cm -1 3.3 m Etilén (CH) C C H Etán (CH) 2950-3000 cm -1 3.5 m C C Acetilén 2100-2260 cm -1 4.5 m C N Nitrilek 2000-2300 cm -1 4.5 m C O Karbonil 1650-1750 cm -1 5.5-6.0 m C C Alken 1620-1680 cm -1 6.0 m C C Alkan 600-1500 cm -1 6.7-17 m C O Alcoholok, Éterek 1000-1300 cm -1 10-7.7 m Általában csak azokat az IR spektrum vegyértékrezgési adatokat használjuk,amelyek energiája magasabb mint 1620 cm -1. Az 1620 cm -1 alatti régióban az egyes kötésű vegyértékrezgéseket (ld. C-C and C-O táblázat.) és a C-H deformációs rezgéseket szoktuk asszignálni.

Hexan Infravörös Spectruma C H vegyértékrezgés Deformációs rezgés Def. r. Def. r. CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 Hullámszám, cm -1 Francis A. Carey, Organic Chemistry, Fourth Edition. Copyright 2000 The McGraw-Hill Companies, Inc. All rights reserved.

Infrared Spectrum of 1-Hexene C=C H H C C=C H 2 C=C H 2 C=CHCH 2 CH 2 CH 2 CH 3 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 Wave number, cm -1 Francis A. Carey, Organic Chemistry, Fourth Edition. Copyright 2000 The McGraw-Hill Companies, Inc. All rights reserved.

Infrared Spectrum of 2-Hexanol H C O H CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CHCH 3 OH 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 Wave number, cm -1 Francis A. Carey, Organic Chemistry, Fourth Edition. Copyright 2000 The McGraw-Hill Companies, Inc. All rights reserved.

Infrared Spectrum of 2-Hexanone CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CCH 3 H C O C=O 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 Wave number, cm -1 Francis A. Carey, Organic Chemistry, Fourth Edition. Copyright 2000 The McGraw-Hill Companies, Inc. All rights reserved.

Infrared Spectrum of tert-butylbenzene Ar H C 6 H 5 C(CH 3 ) 3 H C Monoszubsztituált benzol 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 Wave number, cm -1 Francis A. Carey, Organic Chemistry, Fourth Edition. Copyright 2000 The McGraw-Hill Companies, Inc. All rights reserved.

Vegyérték rezgés Deformációs rezgés

Vegyérték rezgés Deformációs rezgés

Vegyérték rezgés Deformációs rezgés

Vegyérték rezgés Deformációs rezgés

Vegyérték rezgés Deformációs rezgés

Calculated IR bands for CH 2 in formaldehyde Formaldehyde spectrum from: http://www.cem.msu.edu/~reusch/virtualtext/spectrpy/infrared/infrare d.htm#ir2 Results gene rate d using B3LYP//6-31G(d) in Gaussian 03W.

Infravörös spektrószkópia a gyakorlatban Szerveskémiaszerkezetfelderítés funkcióscsoport meghatározás tautoméria vizsgálata szerves reakciók követése szilárdfázison lejátszódó reakciók követése kombinatorikus kémia konformációs egyensúlyok vizsgálata

Lehetöségek és korlátok IR spektrum egyedül nem határozza meg a szerkezetet Néhány szignál bizonytalan lehet A funkciós csoportok általában kimutathatók A szignálok jelenléte határozott bizonyiték a funkciós csoport jelenlétére Ismert minta IR spektrumával való megegyezés a vegyület azonosságát igazolja

IR a gyakorlatban: Példák Redox átalakulások C=O COOR CONHR CN C=NR C=NOH NO 2 CH 2 -OH CH 2 NHR Spektrumváltozás 1725cm -1 3400cm -1 2250 cm -1 1600 cm -1 3250cm -1 1620 cm -1 1580 cm -1

Keto-enol tautomer egyensúly (acetilciklohexanon)

Infravörös spektrószkópia a gyakorlatban Gyógyszerkémia- Azonosítás gyógyszerkönyvi leírások Stabilitási vizsgálatok (hömérs. nedvesség..) Hatóanyag segédanyagok kölcsönhatása Kristályformák, hidrátok, szolvátok Micronizáció (kristály-amorf arány) Gyógyszerkioldódás Polimerhordozók (Folding, ionizáció..) Felszínen kötött szubsztrátok vizsgálata Metabolikus folyamatok vizsgálata Szerkezet-hatás kapcsolatok elötesztelése

Azonositás 72

Azonositás 73

Azonositás 74

Azonositás 75

IR azonosítás tablettában atorvastatin calcium (Lipitor) FT-IR FT-Raman 76

Lorazepam tabletta IR jellemzése lorazepam standard (vörös spektrum) 0.5mg lorazepam tabletta (kék spektrum) 77

Azonositás kapszula 78

L-efedrin IR-spectruma D-pszeudoefedrin IR-spectruma 79

1.8mg GC-FTIR Azonositás Biológiai közegből 0.032mg 80

Penicillin bomlástermékek IR jellemzése 3401 and 3196 (br and s), 2935(m) CH3 stretch; 1715(m) C O stretch (carboxyl); 1652(s) C O stretch (amide); 1602, 1510(s) C C and C N stretch; 780(m) C Cl stretch, 732(m) C H out of plane bend. FT-IR absorption frequencies (cm 1): 3269 (br) NH stretch; 3072 Aryl CH stretch; 2982, 2936 CH3 and CH2 stretch; 1732 C O stretch of COOH; 1669 C O stretch (amide); 1607; 1532 C C and C N; 784(m) C Cl stretch FT-IR absorption frequencies (cm 1): 3397(m) NH stretch; 3086 Aryl CH stretch; 2972, 2933 CH3 stretch; 1735 C O stretch of COOH; 1659 CONH; 1603; 1518, 1432 C C and C N; 780(m) C l stretch Európai Gyógyszerkönyv Fő bomlástermékek : impurity-i 530, impurity-ii 329 impurity-iii 799 81

Azonosítás és szennyezés IR jellemzése.. 82

Azonosítás és szennyezés IR jellemzése Xemilofiban stabilitása és bomlástermékei Bomlástermékek elválasztása HPLC Chiracel OD oszlopon 83

Kinolonok IR jellemzése O O OH H 3 C N N Nalidixsav CH 3 O O O OH O N Oxolinsav CH 3 84

Fluorokinolonok IR jellemzése IR Raman 85

86

87

IR a gyakorlatban: Példák Fizikai-kémia Molekula állandók kiszámítása (Atomtávolság, kötés eröállandók, vegyértékszögek, H-hidak, dipól-kölcsönhatások) Termodinamikai mennyiségek meghatározása (dh, ds, dg ) Izotóparányok meghatározása Izomer arányok vizsgálata Reakciókinetikai vizsgálatok Tautomer és konformációs viszonyok tanulmányozása Ipari termékek azonosságának és tisztaságának elemzése Szilárd és oldat egyensúlyok analizise

Polimorfia Klasszikus példák a polimorfiára -- Konformációs and konfigurciós polimorfia -- Szulfonamidok -- Steroidok -- Barbituratok -- Egyebek -- Szénhidrátok -- Polimorf antibiotikumok -- Polimorfia és kémiai stabilitás -- Polimorfia és biohozzáférhetöség -- Polimorfia és gyógyszerészeti alkalmazásai Hidrátok és Szolvátok Hidrátok - Képzödési körülmények- Hidrát levegőn: hidrátok stabilitása különbözö relativ nedvességtartalom mellett-- Deliquescence and efflorescence -- Szolvátképzödést befolyásolótényezök oldószerelegyekben -- Szerves szolvátumok stabilitása levegön -- Amorf szilárd anyagok tuladonságai

Carbamazepine polimorf módosulatai Carbamazepine (CBZ) 90

Polimorf analizis Dehydration of caffeine monohydrate NO 2 O CH 3 H 3 C N N O N N CH 3 91

Hidrátok IR jellemzése Diclofenac COOH NH Cl Cl 92

Polimorf analizis 93

Formulálási és drug delivery laborok Szerkezet tisztázása NMR spektroszkópia IR spektroszkópiák Egy kristály szerkezet meghatározás tömegspektroszkópia Fizikai jellemzés Röntgen por diffrakió (XRPD) optikai mikroszkópia differential scanning calorimetry (DSC) termogravimetria (TG) olvadáspont meghatározás nedvesség szorpciós/deszorpciós isotermák infravörös (IR) spektroszkópia Raman spektroszkópia szilárd-állapotú mag mágneses resonancia (NMR) spektroszkópia ultraibolya (UV)spektrum részecske méret eloszlás felületi felszín scanning elektron mikroszkópia Preformulálási Adatok Oldódási egyensúlyok ph oldhatóság pka meghatározás Log P Log D gyorsított fizikai and kémiai szilárd és oldat stabilitás 94

Amfetamin származékok IR jellemzése 95

Amfetamin származékok IR jellemzése O O R-NH 2 NaBH 4 O HN 96

Természetes eredetű extraktumok IR jellemzése 97

Infravörös spektroszkópia Elönyök Hátrányok 1.Gyors, olcsó, egyszerü technika 2. Minden halmazállapotban használható (gáz, folyadék, szilárd) 3. Kis anyagmennyiség 4. Sokrétű Információ 5. Kvalitativ és kvantitativ célokra 6. Biológai kölcsönhatásokra 1. Frekvencia függő Érzékenység 2. Pontosság 3. Reprodukálhatóság 4. Információ szeparálás 5. Mintaelökészítés 6. Felvételi körülmények

IR Kvantitativ analizis Lambert-Beer törvény E = lg I o / I = e.c.l e= abszorpciós koefficiens (cm 2 /g) c= koncentráció (g/cm 3 ) l= rétegvastagság (cm) Az abszorpciós koefficiens értéke hullámszámtól függ!

Kvantitativ analizis szempontjai Érzékenység hullámszámfüggö A legintenzivebb ill. legszelektívebb, átfedéstöl mentes sáv abszorpciós maximumán végezzük a méréseket. Igen hasonló szerkezetek Eltérö infravörös spektrumok Elegyek komponenseinek IR spektrumai összegezödnek. Egymás melletti mérés roncsolásmentes, gyors, egyszerű Kombinált IR spektroszkópia IR-kromatográfia (GC,TLC, HPLC, CE) IR- spektrális módszerek (MS, NMR, UV, Röntgen) Dinamikus IR-módszerek (Ipari folyamatok követése, komponensarányok egyidejű vizsgálata)

Kvantitativ analizis korlátai Túlságosan sávdús spektrumok A legfeljebb 3-4 komponensű elegy vizsgálható. Abszorpciós sávok intenzitása jelentősen eltér Nincs általánosan megadható érzékenység. Főkomponens pontossága 1-2 % Komponensek közötti kölcsönhatás Felvételi körülmények azonosságának biztositása Kombinált módszerek hibái összeadódnak. Referencia és standard anyagok biztosítása Módszervalidálás független módszerrel is!

IR spektroszkópia hibaforrásai Sugárzási veszteség (reflexió, szóródás ) Minta nem megfelelő szemcseméretei Minta inhomogenitás Készülék szórt fényének zavaró hatása Pontatlan rétegvastagság meghatározás Készülék instabil müködése Sávok átfedése Lambert-Beer törvénytöl való eltérés

Mérési eljárások az IR-spektroszkópiában Kompenzációs módszer Referencia sugárútba helyezett referencia anyaggal kompenzálunk Alapvonal módszer Spektrum kompezálatlan részét megfelelő kiértékeléssel küszöböljük ki Extinkciókülönbség módszere Két különböző hullámszámnál mért extinkció különbségét határozzuk meg Differenciál módszer Átfedő abszorpciós maximumok esetén a csúcsok jól elkülöníthetőek.

Standardok és belső standardok Standard (tiszta anyag, alkotó komponens) Kvalitativ azonositás, tisztaság Kvantitativ kalibrációs sorozat készítése Belső standard- (inert, független anyag) abszorpciós koefficiensek nem határozhatók meg. Intenziv abszorpciós sávú, de nem sávdús anyagok. Koncentráció 30-70 % között legyen.

Megbízhatóság és pontosság

Térbeli feloldóképesség

Borok szerves savtartalmának analizise Fourier-transform infravörös spektroszkópiával Totál savtartalom : 1732-1728 cm -1 Egyedi deformációs rezgések pl. citromsav : 1393-1397 cm -1

Motorolajok zsiralkohol és zsirsavészter tartalmának meghatározása 3604 és 1743cm -1 értékeknél

110

111

Izomrostok collagén szerkezetének FT-IR vizsgálata 1,690 cm-1 (parallel β-sheets), ca. 1,680 cm-1 (anti-parallel β-sheets), ca. 1,668 cm-1 (β-turns), ca. 1,658 cm-1 (α-helix), ca. 1,647 cm-1 (unordered), 1,638 cm-1 (triple helix), ca. 1625 cm-1 (parallel β-sheets), and ca. 1,612 cm-1 (β-turns).

Ancient biodeterioration: an FT Raman spectroscopic study of mammoth and elephant ivory

Fourier transform infrared imaging of osteoarthritis

Biohatárfelületek FTIR jellemzése Biomolekulát csatoló linker (pl.. antitest) immobilizálása Szilikon szubsztráton MPS models a tiny antibody!

Karbamid csatolás követése

Szukcinimid képzödés (evidencia tioéter kötés kialakulására)

Attenuated Total Reflection (ATR) Multiple internal reflection: IR in IR out In-situ wet chemistry/electrochemistry contact IR in liquid out electrodes IR out liquid in Multiple internal transmission: (Handbook of Vibrational Spectroscopy, Wiley, Vol.1, p. 1117, 2002) IR in IR out Buried interface

Klinikai kémia reagensek nélkül? IR technika klinikailag relevans testfolyadék komponensek meghatározására

Nem invázív glukózmérés

Infravörös diagnosztika Testfolyadékok analizise Karbamid, kreatinin, protein, aceton, tejsav Termográfia Pl. Gyulladásos folyamatok 121

122

Infravörös diagnosztika 123

Infravörös alkalmazások 124

Infravörös alkalmazások 125

Infravörös alkalmazások 126

Infravörös alkalmazások 127

Infravörös alkalmazások 128

Infravörös alkalmazások 129

Köszönöm a figyelmet! 130

Köszönöm a figyelmet! 131