Analisi dei medicinali II - modulo 1

O H N H C H C N C C C O C C C O C C- F C

Ci sono prima legami singoli, poi doppi e poi tripli perché più il legame è corto e più energia

dobbiamo fornire al sistema per allontanare i due atomi coinvolti nel legame.

> >

A parità di legame singolo l’ordine è OH NH CH

Questo per il discorso dell’elettronegatività: l’ossigeno è più elettronegativo dell’azoto che è più

elettronegativo del carbonio, quindi c’è una maggiore separazione di caricare tra OH rispetto a CH.

Troveremo a numeri d’onda maggiori lo stretching dell’OH, poi NH e poi CH.

Se ci fosse NH+ si ha che il doppietto non è più a disposizione ma è stato messo in condivisione, c’è

la carica negativa e quindi ci vorrà meno energia e si ha minore numero d’onda.

Questi sotto sono tutti legami singoli tra il carbonio e eteroatomo o un altro atomo di carbonio:

> > - > > -C-

C- O C-Cl C N C-C- OH C H

Il segnale si sposterà a numeri d’onda molto minori. Noi troviamo il segnale in funzione

dell’elettronegatività dell’atomo a cui l’atomo di carbonio è legato.

Il cloro è in mezzo tra ossigeno e azoto, è più elettronegativo dell’ossigeno quindi dovrebbe stare

prima però il peso atomico è molto maggiore rispetto all’ossigeno.

Qui gioca di più il peso atomico.

Nell’ultimo esempio vediamo:

> > = > = > = > =

C- F C- OH C NH C S C C- OH C C- H

Il legame carbonio-fluoro darà stretching a numeri d’onda maggiore del carbonio-ossigeno.

Questo perché il fluoro è ancora più elettronegativo del cloro, ma rispetto al cloro ha un peso

atomico più simile all’ossigeno.

Quindi gioca di più l’elettronegatività.

Spettrofotometro

Gli spettrofotometri IR possono essere classificati in due gruppi:

- strumenti a dispersione

- strumenti a trasformata di Fourier (FT-IR)

di dispersione

àStrumenti

Abbiamo sorgente che mette un raggio nel range di competenza dell’IR.

Il raggio colpirà il campione e i raggi in uscita verranno analizzati e

noi avremo spettro IR.

Campione è tra 2 dischi di KCl perché questo materiale è quello

che dà meno interferenze possibili, cioè dà 1 segnale. Andremo a

registrare il bianco e sottraiamo quel segnale lì.

Non ci devono essere molecole di acqua che darebbero altri

segnali all’IR, quindi KCl deve essere anidro. 34

a trasformata di Fourier

àStrumenti

Lo spettrofotometro ha l’interferometro di Michelson.

La lampada emette la radiazione e arriva al separatore del raggio

che divide il raggio in 2 componenti: uno va verso l’altro e uno

prosegue la sua strada.

Poi i raggi raggiungono gli specchi, vengono riflessi e tornano

indietro. Nel tornare indietro arrivano al campione, ma non

arriveranno nello stesso tempo.

Lo specchio fisso impiegherà un tempo fisso, quello mobile si troverà a distanze sempre diverse.

Il raggio luminoso quindi raggiungerà lo specchio mobile in tempi diversi.

Taratura

Per verificare che il mio strumento è efficiente va calibrato. Bisogna verificare che ci siano tutti i

segnali che dovremmo avere, ai numeri d’onda corretti e l’intensità.

Se ci sono anomali allora il nostro IR non funziona in maniera corretta.

Per essere certi che gli strumenti siano conformi alle norme specificate dalla BP si controlla la scala

delle lunghezze d’onda registrando lo spettro IR di un film di polistirene.

Registrazione

Se abbiamo il farmaco solido, lo si disperde in KCl solido e preparare il nostro dischetto.

Un altro sistema, che si usa raramente, è avere una cella con un cammino ottico molto ampio per

l’IR di un gas. Si usa una cella ampia perché un prodotto in fase gassosa occupa un volume molto

ampio.

Per le sostanze in soluzione più recentemente si sono

studiati spettrofotometri dotati di cella con riflessione

diffusa. Si mette KCl anidro in un mortaio, aggiungiamo

piccola quantità del nostro farmaco, riduciamo tutto in

polvere e poi lo mettiamo in un contenitore che è un

piattino metallo.

Lo spettrofotometro è dotato di una piccola cella in più perché il raggio anziché attraversare il

disco, entrerà e attraverserà la polvere colpendo il contenitore di metallo.

In questo modo la luce verrà riflessa e le fotocellule analizzeranno la luce riflessa.

Il farmaco però deve essere SOLIDO.

Se il farmaco NON è solido:

- sostanze solide possono essere analizzate come tali

in cui si prendono 1-2 mg di sostanza e la si

disperde in ~ 400 mg di KBr. La miscela viene

compressa ad alta pressione per ottenere un sottile

dischetto che deve essere trasparente ed il più possibile

uniforme

Spettro del KBr bianco i segnali sono pochi e non tanto intensi

à

Il KBr però è fortemente igroscopico e quindi l’eventuale

presenza di acqua può interferire a causa di un forte

-1

assorbimento di stiramento dell’O-H a 3450 cm .

35

- Oppure si disperde in paraffina liquida (Nujol) con catena alchilica lunga, viscosa, sospende

sia solidi che liquidi al suo interno.

Si avranno tutti i segnali di tutti i CH presenti nella struttura.

Se facciamo noi la pastiglia è KBr, senò si prendono 2 parallelepipedi di NaCl e si mette al

centro una goccia di paraffina e si appoggia l’altro parallelepipedo. Si forma un film e si

mette il tutto nello strumento. NaCl darà un solo segnale e il raggio attraverserà il

campione registreremo lo spettro IR.

- Si può anche preparare una soluzione del farmaco in opportuno solvente. Qui il problema è

che la cella è fatta in NaCl quindi possiamo usare solventi clorurati che non sciolgano NaCl

e sciolgano i farmaci.

Spettro infrarosso

Nell’asse delle x abbiamo i numeri d’onda perché direttamente proporzionali al lavoro che

dobbiamo fare per allungare il legame a cui stiamo facendo attenzione.

Ci vuole maggiore energia per stirare triplo legame rispetto a quello singolo.

Bassi numeri d’onda forniamo più energia e abbiamo più legami, abbiamo più segnali

à

Alti numeri d’onda il numero di segnali sono minori

à

Zone

Lo spettro IR viene solitamente suddiviso in due zone:

• -1

zona dei gruppi funzionali: si estende da 4000 a 1350 cm ; più caratteristica per verificare

se un certo legame è presente nella struttura del nostro farmaco

-1

- zona delle impronte digitali: si estende da 1350 a 400 cm ; è una zona molto affollata di

bande strette ed affilate la cui attribuzione non è sempre facile. In questa zona ogni

molecola dà uno spettro molto caratteristico, sempre esattamente riproducibile e

sovrapponibile, di qui il nome di “zona delle impronte digitali”

Segnale forte/medio/debole

Tutte le tabelle IR dicono sempre se un segnale è forte (molto intenso, lo vedo bene), medio

(media intensità) e debole (facciamo fatica a vederlo).

Queste info servono perché se un segnale è debole e cade in una zona dove cade solo lui, o

individueremo comunque.

Però se è una in una zona dove cadono molti segnali (es.zona impronte digitali) sarà difficile

individuarlo.

Segnale stretto/allargato

Le tabelle ci dicono anche se il segnale è stretto o allargato.

Perché magari nella stessa zona cadono segnali simili ma differenti che non riusciamo a

differenziare dalla forma della banda dello spettro.

Maggiore è la variazione maggiore è l’assorbimento; i legami C-C danno bande deboli, i legami C-O

e C-N danno bande di media intensità. 36

Bande

All’interno di queste zone abbiamo dei segnali particolari:

- Bande armoniche (overtone): sono dovute a transizioni doppie o triple rispetto a quelle

fondamentali. -1

- Es. il C=O oltre alla banda fondamentale a 1715 cm può presentare una banda armonica

-1

debole a circa 3430 cm , questo perché il segnale è forte. Questo segnale lo vediamo solo se in

quella zona non c’è nient’altro in quanto segnale piccolino e poco intenso.

Se in questa zona ci fosse qualcos’latro che prevale, allora noi non lo vedremmo.

- Bande di combinazione: sono dovute alla somma o alla differenza tra 2 bande fondamentali.

Sono deboli e difficilmente identificabili.

- Bande di risonanza di Fermi: sono relative ai CH quando abbiamo gli aromatici, sono in una

zona intermedia dello spettro, di solito non ci sono segnali. Nonostante ci siano segnali poco

intensi, molto spesso si possono individuare e ci confermano che abbiamo CH in anello

aromatico.

- Bande di accoppiamento: segnali in cui abbiamo gruppi funzionali che hanno 2 legami identici.

Es. nitrogruppo che ha due doppi legami con l’atomo di ossigeno, questi 2 doppi legami

possiamo allungarli entrambi, o accorciarli entrambi (stretching simmetrico) oppure possiamo

allungarle uno e accorciare l’altro (stretching asimmetrico).

Se questi 2 segnali si stretching sono entrambi forti e vicini si hanno 2 segnali

à

Es. anidridi hanno 2 doppi legami C=O che sono simili ma differenti, possiamo stirarli

simmetricamente o asimmetricamente.

Avremo 2 numeri d’onda -

Es. carbossilati sono COO , hanno 2 doppi legami C=O simili ma differenti. Anche qui si può

avere lo sdoppiamento del segnale.

Es. amidi primarie CONH , hanno 2 legami simili ma differenti.

2

Posizione della banda Il numero d’onda aumenta passando dal legame singolo, secondo

triplo. Quello singolo è più corto ed è più forte.

Il legame singolo cade nella zona delle impronte digitali.

Quando passiamo al doppio legame ci spostiamo a numeri d’onda maggiori e ci spostiamo nella

zona dei gruppi funzionali.

Il triplo legame (Carbonio-carbonio e carbonio-azoto) è il più facile da individuare nello spettro

perché sono in una zona dove non ci sono segnali. Possono cadere solo questi tripli legami, c’è il

vuoto.

Segnale dell’OH cade lì perché H pesa 1 e O pesa 16.

Cade a valori così bassi perché è dovuto al valore di massa media.

Segnale del legame ossigeno-deuterio cade a numeri d’onda molto più bassi.

Qui il deuterio pesa 3 e ossigeno pesa 16. Così la forza media aumenta e

quindi l’energia che dobbiamo fornire per allungare questo legame sarà minore.

La massa media quindi influenza notevolmente il numero d’onda a cui troveremo il sagnale nello

spettro IR. 37

Se aumentiamo l’elettronegatività dell&rsquo