Спектрофотометрия — метод количественного и качественного анализа веществ на основе их способности поглощать световые волны определенной длины. В фармацевтической химии этот метод широко применяется для определения концентрации активных веществ, контроля чистоты лекарственных средств и мониторинга кинетики реакций.
В ультрафиолетовой (УФ, 200–400 нм) и видимой (ВИ, 400–800 нм) областях спектрофотометрия позволяет выявлять хромофоры — структурные элементы молекул, способные поглощать электромагнитное излучение. Основным законом, лежащим в основе метода, является закон Бугера–Ламберта–Бера, выражающий зависимость оптической плотности раствора от концентрации вещества:
[ A = l c]
где:
Закон обеспечивает линейную зависимость при низких концентрациях и является фундаментом для количественного анализа.
Прибор состоит из источника света, монохроматора, кюветы с образцом и детектора. Источник света в УФ-области обычно представлен дуговой лампой с высоким содержанием коротковолнового излучения (например, ртутной лампой), а в видимой области — лампой накаливания или светодиодами. Монохроматор выделяет узкий диапазон длин волн для анализа, обеспечивая селективность метода.
Детектирование и регистрация сигнала осуществляется фотоприёмником, который преобразует интенсивность пропущенного через образец света в электрический сигнал, а затем в оптическую плотность. Современные спектрофотометры оснащены цифровой обработкой данных и возможностью регистрации спектров с высокой разрешающей способностью.
Качественное определение основано на характере спектра поглощения вещества. Положение максимумов ((_{max})) и форма спектральных полос служат «спектральным отпечатком» молекулы. Для фармацевтических веществ типично наблюдать:
Эти переходы дают возможность различать родственные соединения и контролировать наличие посторонних примесей.
Количество вещества в растворе определяется через измерение оптической плотности при фиксированной длине волны ((_{max})), где поглощение максимальное. Для обеспечения точности и линейности используют:
В фармацевтической химии спектрофотометрический анализ применяется для определения содержания активных ингредиентов в таблетках, капсулах и растворах, а также для контроля стабильности лекарственных форм.
Выбор длины волны критически важен для точного анализа. Оптимальным считается (_{max}) вещества, так как поглощение максимально и влияние погрешностей минимально. Для сложных смесей применяют метод дифференциального спектрофотометрического анализа, где выделяется сигнал конкретного компонента на фоне остальных.
Подготовка образцов включает растворение вещества в подходящем растворителе, учитывая его химическую совместимость и прозрачность в анализируемой области спектра. Часто используют воду, спирты, ацетон и смеси этих растворителей.
Линейный диапазон определяется экспериментально. В концентрациях, превышающих допустимый предел, происходит отклонение от закона Бугера–Ламберта–Бера из-за ассоциации молекул или насыщения поглощения. В таких случаях образцы разбавляют до достижения линейной зависимости.
Развитие технологии позволило внедрять многоячеечные и микрообъемные спектрофотометры, которые обеспечивают параллельный анализ множества проб. Используются компьютерные алгоритмы обработки спектров, включая многокомпонентный анализ, что особенно важно при контроле сложных лекарственных препаратов.
Интеграция спектрофотометрии с другими методами, такими как хроматография, позволяет идентифицировать вещества и одновременно определять их концентрацию в сложных матрицах.
Эти подходы обеспечивают высокую точность, воспроизводимость и безопасность анализа, что делает спектрофотометрию незаменимым инструментом в фармацевтической химии.