Pharmazeutische Anwendungen
IMPP-Score: 2.1
Anwendungen der MIR-Spektroskopie
Identifikation von funktionellen Gruppen durch Absorptionsbanden
Ein starker Fokus der MIR-Spektroskopie liegt auf der Identifizierung und Differenzierung von funktionellen Gruppen in Molekülen. Jede funktionelle Gruppe - sei es ein Alkohol, Keton, Alkan, Alken, Alkin oder eine Carbonylgruppe - verfügt über charakteristische Absorptionsbanden im MIR-Bereich. Zum Beispiel signalisiert eine Bande bei 1717 \(cm^{-1}\) die Anwesenheit einer Carbonylgruppe. Diese spezifischen Banden erlauben es, die Identität und Reinheit von Substanzen zu verifizieren.
Polymorphie und deren Analyse
Ein interessanter Aspekt in der pharmazeutischen Analytik ist die Polymorphie von Arzneistoffen. Die MIR-Spektroskopie ermöglicht durch den Vergleich von IR-Spektren im Fingerprint-Bereich die Identifizierung verschiedener polymorpher Formen eines Stoffes. Werden dabei homogene Kristallstrukturen durch Rekristallisation erzeugt, kann dies zur Identitätsprüfung herangezogen werden.
Das IMPP fragt besonders gerne nach der Identifizierung spezifischer funktioneller Gruppen durch MIR-Spektroskopie und deren spezifische Absorptionsbanden. Kenntnisse über solche Banden und deren Zuordnung, wie zum Beispiel die Bande für Carbonylgruppen bei 1717 \(cm^{-1}\), sind daher goldwert.
Techniken und Best Practices für die Interpretation von MIR-Spektren in der pharmazeutischen Analytik
Die Mittelinfrarot (MIR) Spektroskopie ist ein mächtiges Werkzeug in der pharmazeutischen Analytik, das zur Identifizierung unbekannter Substanzen und zur Durchführung von Reinheitsprüfungen eingesetzt wird. Die Technik basiert auf der Messung der Absorption von infraroter Strahlung durch Materialien, wobei bestimmte Wellenlängen von spezifischen molekularen Bindungen absorbiert werden und so charakteristische Spektren erzeugen. Dieser Abschnitt konzentriert sich darauf, wie MIR-Spektren interpretiert werden und was dabei besonders zu beachten ist.
Identifikation von funktionellen Gruppen
Die Identifikation von funktionellen Gruppen anhand ihrer charakteristischen Absorptionsbanden im MIR-Spektrum ist eine Kernkompetenz in der pharmazeutischen Analytik. Jede funktionelle Gruppe, beispielsweise Carbonylgruppen (C=O), Hydroxylgruppen (O-H), oder C-C-Dreifachbindungen, hat typische Absorptionsbereiche, die ihre Präsenz in einer Substanz anzeigen können.
So absorbiert eine Carbonylgruppe typischerweise um 1700 cm-1, während C-H Valenzschwingungen in einem breiten Bereich von etwa 2900 bis 3100 cm-1 zu finden sind.
Es ist entscheidend, das Spektrum korrekt zu interpretieren und die Banden den jeweiligen funktionellen Gruppen zuzuweisen. Nicht nur die Lage, sondern auch die Intensität und Form der Absorptionsbanden können Hinweise auf die Art der Schwingung (Valenz- oder Deformationsschwingung) und damit auf die Struktur der funktionellen Gruppe geben.
Unterscheidung von Verbindungen
Das IMPP fragt besonders gerne nach der Fähigkeit, unterschiedliche Verbindungsklassen anhand ihres IR-Spektrums zu unterscheiden. Zum Beispiel zeigen Alkane, Alkene und Alkine unterschiedliche Muster im Spektrum, insbesondere im Hinblick auf C-H und C=C bzw. C≡C Valenzschwingungen. Die Identifizierung von Isotopen, wie der Unterscheidung zwischen H2O und D2O, ist ein weiteres Beispiel für die Feinheit der MIR-Spektroskopie.
Die Unterscheidung zwischen Leitungswasser und \(D_2O\) durch MIR-Spektroskopie exemplifiziert die Fähigkeit dieser Technik, feine Unterschiede in der molekularen Zusammensetzung aufzulösen.
Anwendung von Ausschlussverfahren und Referenzspektren
Ein geschickter Umgang mit Referenzspektren und das Anwenden von Ausschlussverfahren bei der Interpretation von MIR-Spektren sind essenzielle Fähigkeiten. Durch den Vergleich des unbekannten Spektrums mit einer Datenbank von Referenzspektren kann die Identität der Probe eingegrenzt oder direkt bestimmt werden. Dies ist besonders hilfreich bei der:
- Identitätsprüfung von Arzneistoffen
- Untersuchung von spektralen Merkmalen pharmazeutisch relevanter Substanzen wie Coffein oder Hexan-2-on
Umgang mit interferierenden Signalen
Beim Einsatz spezieller Techniken wie der Attenuated Total Reflectance (ATR) können Materialien des ATR-Kristalls Signale im Spektrum beeinflussen. Ein gutes Verständnis der Spektren und möglicher Interferenzen ist daher unerlässlich.
Praxisbeispiele
Die praktische Anwendung des erworbenen Wissens kann anhand von Beispielen verdeutlicht werden:
- Coffein: Identifikation durch charakteristische Absorptionsbanden wie die der C=N-Gruppe im Bereich von 1600 cm-1.
- Hexan-2-on: Erkennung der spezifischen Carbonylgruppe bei 1717 cm-1.
Zusammenfassung
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