Краткий исторический очерк. Вклад русских ученых

ЛЕКЦИИ №1-№2

«ВВЕДЕНИЕ»

П Л А Н:

1.Фармацевтический анализ и содержание предмета аналитической химии. Роль аналитической химии в системе профессиональной подготовки фармацевта.

2. История развития аналитической химии и вклад русских учёных.

3. Связь аналитической химии с другими науками.

4. Методы химического анализа.

5. Требования к анализу веществ.

Литература:

1. В.Д. Пономарёв «Аналитическая химия» 1983год 3-13,84-92
2. А.А. Ищенко «Аналитическая химия» 2004 год стр 5-11. 72-77

1.ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ И СОДЕРЖАНИЕ ПРЕДМЕТА АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ. Роль аналитической химии в системе профессиональной подготовки фармацевта.

ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ — это наука о химической характеристике и измерении биологически активных веществ на всех этапах производства: от контроля сырья до оценки качества полученного лекарственного вещества, изучения его стабильности, установления сроков годности и стандартизации готовой лекарственной формы. Фармацевтический анализ имеет свои специфические особенности, отличающие его от других видов анализа.

Особенности фарманализа

1)Анализу подвергаются вещества различной химической природы (неорганические, элементорганические, радиоактивные, органические соединения) - от простых алифатических УВ до сложных природных биологически активных веществ.

2)Чрезвычайно широк диапазон концентраций анализируемых веществ.

3)Объектами фармацевтического анализа являются не только индивидуальные лекарственные вещества, но и смеси, содержащие различное число компонентов.

4)Количество лекарственных средств с каждым годом увеличивается. Это вызывает необходимость разработки новых способов анализа.

Способы фармацевтического анализа нуждаются в систематическом совершенствовании в связи с непрерывным повышением требований к качеству лекарственных средств, причем растут требования как к степени чистоты лекарственных веществ, так и к определению количественного содержания. Поэтому необходимо широкое использование не только химических, но и более чувствительных физико-химических методов для оценки качества лекарств.

К фармацевтическому анализу предъявляют высокие требования.

Он должен быть достаточно

специфичен и чувствителен,

точен по отношению к нормативам, обусловленным ГФ XI, ВФС, ФС и другой НТД,

должен выполняться в короткие промежутки времени с использованием минимальных количеств испытуемых лекарственных препаратов и реактивов.

Фармацевтический анализ в зависимости от поставленных задач включает различные формы контроля качества лекарств:

фармакопейный анализ,

постадийный контроль производства лекарственных средств,

анализ лекарственных форм индивидуального изготовления,

экспресс-анализ в условиях аптеки

и биофармацевтический анализ.

Составной частью фармацевтического анализа является фармакопейный анализ. Он представляет собой совокупность способов исследования лекарственных препаратов и лекарственных форм, изложенных в Государственной фармакопее или другой нормативно-технической документации (ВФС, ФС). На основании результатов, полученных при выполнении фармакопейного анализа, делается заключение о соответствии лекарственного средства требованиям ГФ или другой нормативно-технической документации. При отклонении от этих требований лекарство к применению не допускают.

Заключение о качестве лекарственного средства можно сделать только на основании анализа пробы (выборки). Порядок ее отбора указан либо в частной статье, либо в общей статье ГФ XI (вып. 2).

Выполнение фармакопейного анализа позволяет установить

а) подлинность лекарственного средства,

б) его чистоту,

в) определить количественное содержание фармакологически активного вещества или ингредиентов, входящих в состав лекарственной формы.

Несмотря на то, что каждый из этих этапов имеет свою конкретную цель, их нельзя рассматривать изолированно. Они взаимосвязаны и взаимно дополняют друг друга. Так, например, температура плавления, растворимость, рН среды водного раствора и т.д. являются критериями как подлинности, так и чистоты лекарственного вещества.

Необходимость внутриаптечного контроля обусловлена высокими требованиями к качеству лекарственных форм, изготавливаемых в аптеках. Поскольку изготовление лекарств в аптеках ограничивается сжатыми сроками, оценку их качества осуществляют экспресс-методами

Основные требования, предъявляемые к экспресс-анализу: —

1. расход минимальных количеств лекарственных форм,

2.простота и быстрота выполнения,

3.достаточная точность и возможность проведения анализа без изъятия приготовленного лекарства.

В настоящее время в аптеках широко используют различные методы как качественного, так и количественного экспресс-анализа. Для этого применяют различные физические, химические и физико-химические методы.

Все вещества и материалы характеризуются химическим составом и структурой. Различают качественный и количественный состав вещества.

Качественный состав дает сведения о присутствии элементов, функциональных групп и других частей в веществах, а также индивидуальных соединений в различных материалах.

Количественным составом называют количество отдельных частей в материалах или в веществах количество может выражаться в виде доли (%, моль\дм³ и т. д.) Содержание части в веществах или материале, либо в виде количества атомов, функциональных групп в молекуле веществ.

Структура описывает пространственные расположения составных частей вещества.

Функциональной группой называется часть вещества, включаемую как правило-несколько атомов элементов и обладающую химическими свойствами, например: сложные ионы ЅО₄^2-,ŃО₃^-,РО₄^3-, группировки: - СООН,-ОН

Вещества: индивидуальные соединения, существующие в свободном состоянии и имеющие определенный химический состав. Вещества могут быть простыми – состоять из атомов одного элемента (например, кислород) и сложными – включать атомы нескольких элементов (СО₂- углерода и кислорода).

Материалами называются природные или искусственные смеси нескольких веществ технического или другого назначения. Материалами является древесина, уголь, цемент, сложные лекарства и другие.

Качество веществ и материалов.

Возможность использования материалов для тех или иных целей определяется их качество – прочность, устойчивость определенным биологическим действием, способностью выдерживать высокие температуры и т. д. Качество вещей и материалов зависит от их химического состава.

Параметры качества задаются специальными документами – Государственными стандартами(ГОСТ), техническими условиями(ТУ). В фармации качество лекарств нормируется Государственной фармакопеей ГФ, имеющей законодательный характер. Фармакопейные статьи ФС разработаны и утверждены на все лекарственные препараты и лекарства, выпускаемые фармацевтической промышленностью, и в них изложены требования к химическому составу лекарств и методам его определения.

Определение состава веществ и материалов является одной из основных операций оценки их качества.

Химический анализ.

Определение состава вещества и материала проводят с помощью химического анализа, в этапы которого входят:

1. отбор проб вещества и материалов на анализ,

2. подготовка проб веществ и материалов для анализа,

3. подготовка проб к проведению анализа (включая разделенных смесей)

4. проведение анализа,

5. расчет результатов

6. определение соответствия полученных результатов требованиям нормативных документов.

Наука аналитическая химия разрабатывает

теорию,

общие методы

и частные методики химического анализа, необходимые для оценки качества различных объектов (в т.ч. фармацевтической продукции).

Задачи качественного анализа. Качественный анализ предназначен для исследования качественного состава вещества. Проводят его с помощью химических качественных реакций – реакций обнаружения или по физическим свойствам анализируемых веществ.

Задачи количественного анализа. Определение количественного содержания отдельных частей в веществах и материалах проводят методами количественного анализа.

Задачи структурного анализа.

Структурный анализ направлен на изучение структуры химических соединений. Структурный анализ проводят, изучая различные физические и химические свойства веществ – оптические спектры, угол преломления, диэлектропроницаемость и др.

Идентификация веществ. Вещества идентифицируют по данным качественного и количественного анализа и физическим константам.

Методы химического анализа.

Химический анализ осуществляется с помощью химических, инструментальных и биологических методов.

Химические методы (классические)– используют химическую взаимосвязь строения и свойств веществ.

Проводят химические реакции между веществом и реагентом,(иногда с катализатором).

Аналитический эффект (визуальный) – образование осадков, окрашенных соединений, газов с различным запахом.

Инструментальные методы анализа

Называются методы, использующие специальные аналитические приборы, позволяющие измерить физические свойства веществ(которые зависят или определяются химическим составом и строением). Инструментальные методы делятся на физические и физико-химические методы.

В физических методах измеряют физические свойства вещества. Качественный анализ- например - снятие спектров поглощения и др. свойства.

При количественном анализе физическими методами измеряют интенсивность физических свойств веществ, которые зависят от их количества.

Физико-химические методы объединяют физические и химические процессы. В этих методах проводят химические реакции с веществом и результат реакции наблюдают инструментальным путем.

Биологические методы.

Многие методики обнаружения и определения веществ основаны на использовании их биологических свойств, например, способности подавлять рост и развития микроорганизмов (антибактериальная), переваривать животные ткани (ферментативная) и т. д.

КРАТКИЙ ИСТОРИЧЕСКИЙ ОЧЕРК. ВКЛАД РУССКИХ УЧЕНЫХ

Уже в древние века появились некоторые зачатия химического и другого анализа. Одним из основателей физического анализа можно считать великого ученого древности Архимеда, сумевшего с помощью открытого им закона определить качество драгоценных металлов.

Возникновение и развитие отдельных методов анализа было связано с необходимостью распознавания материалов, которые использовались в первых химических производствах (керамике, металлургии, получении лекарственных препаратов, парфюме­рии). Анализ зародился в виде «пробирного искусства» и был тесно связан с производственной деятельностью человека и то­варообращением. По существу анализ представлял собой умень­шенную копию производства. Целью анализа была проверка возможности получения нужного продукта из небольших коли­честв сырья при определенных условиях. Для раннего периода развития аналитической химии характерно составление разроз­ненных практических указаний к проведению отдельных прие­мов анализа. Первым успехом аналитической химии можно считать то, что научились выделять и различать отдельные металлы (зо­лото, серебро, медь, железо, олово), кислоты и щелочи. В алхи­мический период развития химии зародились и чисто химиче­ские методы анализа в XIII веке было установлено, что «крепкая водка» (азотная кислота) растворяет серебро и не растворяет золото, а «царская водка» (смесь азотной и соляной кислот) растворяет и золото.

Основателем аналитической химии как науки считают Р. Бойля (1627-1691). Он первый (1661 г.) ввел понятие о хи­мическом элементе как неразложимой далее составной части вещества, из которой образуются химические соединения и сме­си. Разложение веществ на элементы Бойль назвал анализом. Он разработал основы «мокрого» метода, заложив начала ка­чественного анализа; ввел термин «химический анализ» для обозначения химических реакций, используемых для идентифи­кации различных веществ; привел в систему известные до него качественные реакции и предложил ряд новых; впервые приме­нил лакмус и другие природные красители в качестве индика­торов.

Первые научные труды в разработке теории и практики хи­мического анализа в России связаны с именем М. В. Ломоно­сова (1711-1765). Он внес большой вклад в становление атомно-молекулярной теории, именно ему принадлежит первое опре­деление элементарных частиц-корпускул. Сформулировав в 1748 году закон сохранения материи.

Один из основателей Русского химического общества Н. А. Меншуткин (1842-1907)-автор учебного руководства по качественному и количественному анализу «Аналитическая химия», которое было издано в России в 1871 году. В учебнике курс аналитической химии был представлен как система зна­ний, опирающихся на важнейшие достижения теоретической хи­мии. Учебник выдержал 16 изданий и был переведен на многие иностранные языки.

В XX веке появляются новые методы химического анализа. Многие из них основаны на измерении различных физических величин и поэтому получили название физико-химических. Так, использование электрохимических явлений привело к появле­нию различных электрохимических методов анализа. Работы В.Нернста (1864-1941), создавшего теорию гальванического элемента, способствовали появлению потенциометрического ме­тода анализа. Одним из методов ионометрии является рН-метрия, в развитие теории и практики которой большой вклад внесли ленинградские химик Б. П. Никольский и М. М. Шульц. Чешский химик Я. Гейровский (1890-1967) разработал в 1925 году полярографический анализ, большой вклад в развитие которого внесли советские ученые А. Н. Фрумкин и И. П Алимарин. Развиваются и другие электрохимические методы: кулонометрия и кондуктометрия.

В настоящее время широко распространены спектральные методы анализа, начало которым положили работы Б. Бунзена (1811-1904) и Кирхгофа (1804 - 1887). Применение получили спектрофотометрические методы анализа: атомно-абсорбционная спектроскопия, разработанна австралийским ученым А. Уолшем в 1955 году, эмиссионный спектральный анализ, рентгеноспектральный микроанализ. Успешно используется лю­минесцентный анализ, развитию которого способствовали работы С. И. Вавилова и его школы.