Analisi dei Medicinali II Mod.2 - Corso A - Corsi di studio inFarmacia - Chimica e tecnologia farmaceutiche

Oggetto:

Analisi dei Medicinali II Mod.2 - Corso A

Oggetto:

Anno accademico 2009/2010

Docente

Prof. Donatella BOSCHI (Titolare del corso)

Corso di studi

[f003-c501] laurea a ciclo unico in farmacia - a torino

Anno

3° anno

Tipologia

Di base

Crediti/Valenza

SSD dell'attività didattica

CHIM/08 - chimica farmaceutica

Oggetto:

Obiettivi formativi

Conoscere le basi delle principali tecniche strumentali prescritte dalla Farmacopea Europea per determinare quali e quantitativamente un farmaco

Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

Essere in grado di eseguire in laboratorio le analisi strumentali quali e quantitative riportata nella Farmacopea Europea

Oggetto:

METODI SPETTROSCOPICI^1,2,4Spettroscopia molecolare. Definizioni: lunghezza d’onda, numero d’onda, frequenza. Energia molecolare: e. translazionale, rotazionale, vibrazionale, elettronica. Interazione tra onda elettromagnetica e molecola. Intensità di un assorbimento: trasmittanza, assorbanza, legge di Lambert e Beer. SPETTROSCOPIA ULTRAVIOLETTA^1,4 Caratteristiche strutturali di uno spettrofotometro UV. Calibrazione dello strumento. Applicazioni qualitative: spettri UV di alcuni farmaci rappresentativi. Applicazioni quantitative: vantaggi della spettroscopia UV; dettagli procedurali. Saggio di purezza. Determinazione della pK_a.Determinazione log P. Determinazione solubilità e rilascio di un farmaco. SPETTROSCOPIA INFRAROSSA ^{1, 4}Principi. Frequenze caratteristiche di alcuni gruppi funzionali. Strumentazione: strumenti dispersivi e a trasformata di fourier. Calibrazione dello strumento. Preparazione del campione. Identificazione di composti con la spettroscopia IR. Identificazione di polimorfi. SPETTROMETRIA DI MASSA^1,3Principi. Spettrometro di massa: deflessione a campo magnetico; filtro di massa a quadrupolo. Tecniche di ionizzazione del campione. Frammentazione. Riarrangiamenti. Esempi di EI-Massa di alcuni farmaci. METODI ANALITICI ELETTROCHIMICI^1,2Metodi Potenziometrici. Esempi di determinazioni quantitative secondo Farmacopea. Determinazione della pK_a per via potenziometrica. Titolazioni automatiche. Metodi Coulombometrici: determinazione dell’acqua secondo Karl Fischer. INTRODUZIONE ALLE SEPARAZIONI CROMATOGRAFICHE ^1,2Classificazione dei metodi cromatografici. Cromatografia di eluizione su colonna. Velocità di migrazione: coefficiente di ripartizione, tempo di ritenzione, fattore di capacità, fattore di selettività. Allargamento di banda ed efficienza della colonna. Parametri usati per valutare le prestazioni di una colonna. Ottimizzazione delle prestazioni di una colonna. Applicazioni della cromatografia: analisi qualitativa, analisi quantitativa, analisi basate sull’altezza del picco, analisi basate sulle aree del picco, calibrazione e standard, metodo dello standard interno. GASCROMATOGRAFIA^1,2 Strumentazione. Tipi di colonne. Fasi stazionarie. Fasi stazionarie chirali. Rivelatori. Uso della derivatizzazione in GC. Applicazioni all’analisi qualitativa e quantitativa. Accoppiamento tra GC e spettrometria di massa. HPLC ^1,2 Strumentazione. Rilevatori. Cromatografia di ripartizione: riempimenti a fase diretta ed inversa. Fattori che governano la velocità di eluizione di composti neutri e ionizzabili. Cromatografia di adsorbimento. Cromatografia ionica. Cromatografia a coppia ionica. Cromatografia di esclusione dimensionale. Derivatizzazione del campione nelle analisi HPLC. Separazione di enantiomeri con HPLC chirale. Applicazioni di tecniche HPLC nell’analisi quantitativa. HPLC-MS.

TLC ^1,4 Principi e usi. Fase stazionaria e fase mobile. Metodi di visualizzazione delle macchie, determinazione R_f..Uso della TLC nei saggi limite della FUI XI ed.

Esercitazione in aula:Interpretazione di spettri. Risoluzione di problemi stechiometrici relativi alle tecniche analitiche affrontate a lezione.

Determinazione della pK_a di un farmaco per via potenziometrica e per via spettrofotometrica. Calibrazione dello spettrofotometro UV e determinazione quantitativa di un farmaco con retta di taratura. Titolazione potenziometrica. Determinazione quantitativa di un farmaco presente in compresse attraverso HPLC con retta di taratura. Identificazione di un farmaco incognito attraverso TLC e spettroscopia IR.

Didactic goals of this course

This course is focused on all the major instrumental methods for qualitative (identification) and quantitative (assay, limit tests, titration) analysis of pharmaceuticals. Practical laboratory sessions will have the purpose of applying the concepts learnt during the lectures.

Pre-requirements

Good knowledge of organic chemistry: functional groups, their eventual acid/base properties, degree of polarity, etc. Inorganic chemistry: properties of inorganic ions (solubility, acid/base behaviour, etc.). Quantitative analytical chemistry: generalities on titrations.

Teaching language

Italian.

Examination

The examination consists in a written examination and an oral interview dealing with the course’s topics.

Contents

Spectroscopic Methods of Analysis.

Overview of Spectroscopy. Electromagnetic radiation: wavelength, wavenumbers, frequency. Energy of electronic, vibrational, rotational transitions. Absorbance of Electromagnetic Radiation. Transmittance and Absorbance. Beer-Lambert Law.

Ultraviolet-Visible Spectrophotometry. Instrumentation. Instrument calibration. UV spectra of some representative drug molecole: Steroid enones, Ephedrine: the benzoid chromophore, Ketoprofen: estende benzene chromophore, Procaine: amino group auxochrome, Phenylephrine: hydroxy group auxochrome. Application of UV-visible spectrophotometry to pharmaceutical analysis: quantitative assay, pKa determination, Log P determination, solubility determination, release of a drug from a formulation.

Infrared Spectrophotometry. Principles. Principal characteristic group absorption of organic molecole. Instrumentation: dispersion IR spectrophotometer, Fourier Transform Infrared Spectrophotometer. Instrument calibration, sample preparation. Application of IR spectrophotometry in structure elucidation. Examples of IR spectra of drug molecole. Determination of polymorphs.

Mass Spectrometry. Principles. Instrumentation: magnetic sector instruments, quadrupole instruments. Ionization methods: electron impact ionization and chemical ionization. Molecular fragmentation patterns: hemolytic and heterolytic α-cleavage. Cleavage with proton transfer: Mc Lafferty rearrangement. Determination of a molecular formula: unit-mass molecular ion and isotope picks, high resolution molecular ion. EI mass spectra of some drug molecules.

Electrochemical Methods of Analysis

Potentiometric Methods of Analysis. Potentiometric Measurements. pH Sensitive glass electrodes. Calibration of the pH electrodes. Potentiometric titrations. Potenziometric end-point detection. Use of potentiometric titration to determine pKa values.

Coulometric Methods of Analysis. Quantitative Applications: Karl Fischer titration (coulometric end-point detection).

Chromatographyc methods of analysis

Chromatographic Theory. Principles. Void volume and Capacity Factor. Calculation of Column Efficiency. Origins of band broadening in HPLC. Van Deemter equation in liquid chromatography. Parameters used in evaluating column performance: Resolution, peak asymmetry. Data acquisition. Report generation. Quantitative Applications.

Gas Chromatography. Instrumentation: syringes, injection system, GC oven, mobile phase. Stationary Phases. McReynold’s constant and column polarity. Chromatographic Columns: packed and capillary columns. Detectors. Qualitative Applications: Kovats indices. Quantitative Applications. Gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). Ionisation techniques used in GC-MS. Derivatisation in GC analysis. Application of GC-MS to impurity profiling.

High-Performance Liquid Chromatography. Instrumentation. Detectors. Stationary and mobile phases. Direct and Reverse-phase chromatography. Structural factors which govern rate of elution of drugs: elution of neutral compounds. Control of elution rate of ionisable compounds by adjustment of the pH of the mobile phase. Liquid–Solid Adsorption Chromatography. Ion-Exchange Chromatography. Size-Exclusion Chromatography. Derivatisation in HPLC analysis. Separation of enantiomers by chiral HPLC. Application of HPLC to the quantitative analysis of drugs. Liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS). Application of LC-MS in pharmaceutical analysis.

Thin layer chromatography. Principles. TLC chromatogram. Stationary phases. Elutropic series and mobile phases. Detection of compounds on TLC plates following development. Applications of TLC analysis in qualitative identity test and limit tests.

Reference textbooks

• VI Edition of the European Pharmacopoeia (and supplements).

• XII Edition of the Italian Pharmacopoeia (and supplements).

• D. G. Watson, "Pharmaceutical analysis: a textbook for pharmacy students and pharmaceutical chemists", Churchill Livingstone, Edimburgh, 2005.

• F. Savelli, O. Bruno, "Analisi chimico-farmaceutica", Piccin-Nuova Libraria, Padova, 2005.

• Silverstein, Robert M. , Webster, Francis X. , Kiemle, David “The Spectrometric Identification of Organic Compounds” John Wiley & Sons, International Edition, 2005.

• Douglas A. Skoog, F. James Holler, Stanley R. Crouch, “Principles of Instrumental Analysis” Thomson Brooks/Cole. VI ed. 2007.

Descrizione

Testi consigliati e bibliografia

Oggetto:

Testi consigliati:
1. D. G. Watson, Analisi Farmaceutica, EdiSES, Napoli, 2003.
Testi di consultazione:
2. D. A. Skoog, J. J. Leary, Chimica analitica strumentale, C. Ed. EdiSES, Napoli, 1995.
3. R. M. Silverstain, F. X. Webster, Identificazione spettroscopica di composti organici C. Ed. Ambrosiana, Milano, 1999.
4. A. I. Vogel. Chimica Organica Pratica. C. Ed. Ambrosiana, Milano 1988.
5. F. Savelli, O. Bruno. Analisi Chimico Farmaceutica. C. Ed. Piccin, Padova, 2005.
6. Farmacopea Ufficiale della Repubblica Italiana, XI edizione
7. European Pharmacopoeia, edizione corrente.

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