计算药物分析药学与生物信息学第七章

计算药物分析药学与生物信息学第七章Contents1.对照品比较法2.吸收系数法3.计算分光光度法中华人民共和国药典（2005年版）二部附录ⅣA紫外-可见分光光度法第2页,共39页，2024年2月25日，星期天第3页,共39页，2024年2月25日，星期天第4页,共39页，2024年2月25日，星期天二部收载:Ⅰ、复方磺胺嘧啶片（磺胺嘧啶+甲氧苄啶）复方磺胺甲恶唑片（磺胺甲恶唑+甲氧苄啶）双波长法(等吸收点法，对照品)Ⅱ、维生素A及其制剂三波长校正法（二部附录ⅦJ维生素A测定法）优点:不经分离直接测定多组分；简便局限性:重现性差第5页,共39页，2024年2月25日，星期天药典二部附录ⅥA规定（2000）采用计算分光光度法应慎重。本法有多种，使用时均应按照各品种项下规定的方法进行。当吸收度在吸收曲线的陡然上升或下降的部位测定时，波长的微小变化可能对测定结果造成显著影响，故对对照品和供试品测试条件应尽可能一致。若测定时不用对照品，则应在测定时对仪器作仔细的校正和检定。第6页,共39页，2024年2月25日，星期天中华人民共和国药典（2005年版）

中华人民共和国药典（2005年版）

第7页,共39页，2024年2月25日，星期天快速简便，仪器价格低廉；适合复杂体系不经分离的测定，可用于消除各种干扰；不宜用于定量分析的标准方法。第8页,共39页，2024年2月25日，星期天基本方法紫外、可见吸收光谱中的吸收定律吸光度的加和性两类:1.消除共存组分

2.并行计算方法双波长等吸收点法双波长系数倍率法三波长法导数分光光度法

线性方程组、最小二乘法、卡尔曼滤波法第9页,共39页，2024年2月25日，星期天一、双波长计算分光光度法定量分析的依据根据朗伯-比尔定律，待测溶液在不同的两个波长下，存在以下关系：第10页,共39页，2024年2月25日，星期天图7-1图解法选择波长组合常首选待测组分的最大吸收波长作为测定波长λ1，因而这里将苯酚的最大吸收波长270nm选做λ1，在这一波长位置作一垂直于x轴的直线，交于共存组分吸收曲线上的一点，在从这一点，画一平行于x轴的直线，在共存组分的吸收曲线上便有一个或几个交点，此交点的波长作为参比波长λ2。第11页,共39页，2024年2月25日，星期天图7-2一波长固定、一波长扫描法选择波长组合第12页,共39页，2024年2月25日，星期天系数倍率法二组份混合体系的测定若给定一个比例常数K，使，则有其中若则消除了

组份对组份的测定干扰K=1时，即为等吸收点法第13页,共39页，2024年2月25日，星期天图7-3系数倍率法示意图第14页,共39页，2024年2月25日，星期天1、越大越好波长对的选择原则系数倍率法2、测定波长，一般选择待测组份的最大吸收波长处，且尽量避免在吸收曲线的陡坡处。3、K值不宜过大，一般以小于3为宜

第15页,共39页，2024年2月25日，星期天复方感冒胶囊中对乙酰氨基酚的含量测定200—300nm范围内扫描

测定波长的选择249nm262nm第16页,共39页，2024年2月25日，星期天

K值的测定精密称取马来酸氯苯那敏适量，用乙醇配成15，20，25的溶液

在249nm和262nm处测定吸收度得K为1.350第17页,共39页，2024年2月25日，星期天

精密称取对乙酰氨基酸适量，用乙醇制成浓度为5、6、7、8、9的溶液在249nm和262nm处测定吸收度得到浓度与的回归方程平均回收率99.5%，RSD=0.5%工作曲线的绘制第18页,共39页，2024年2月25日，星期天

三波长法

（1）计算公式：利用三角形相似原理

（2）调节m、n，使组分△A足够大，干扰△A趋于0第19页,共39页，2024年2月25日，星期天根据相似三角形原理有因为则有从图可知所以第20页,共39页，2024年2月25日，星期天例7-1氨基C酸偶氮氯膦(R)可与过渡元素La、Sc分别形成络合物，它们的吸收光谱如图7-5所示。试用三波长分光光度法消除Sc的干扰。解待测组分La的吸收曲线上选取吸光度差较大的B、C两点，对应于波长λ1（672.5nm）和λ2(626.5nm)，由此交于干扰组分Sc吸收曲线的D和E（本例中E和B重合）。连结此两点，并外延交于第三点F，该点对应的波长即为λ3,由此通过作图得到λ3的初选值（700nm）。第21页,共39页，2024年2月25日，星期天维生素A及其制剂含量测定的三波长校正法本法由莫顿·斯塔布斯(MortonStubbs)提出,目前主要用于维生素A及其制剂的测定,也有人将其用于某些激素类药物制剂的含量测定。由于维生素A制剂中含有稀释用油和维生素A原料药中混有其他杂质，所测得的吸光度不是维生素A独有的吸收。中国药典附录ⅦJ规定了维生素A测定法使用三波长校正法校正非维生素A物质的无关吸收所引入的误差。

第22页,共39页，2024年2月25日，星期天用校正公式计算；应用三波长校正法需注意由于要在斜坡上测定吸光度，对仪器波长精度要求较高，应按规定对仪器校正后方可测定。国家药典委员会.中华人民共和国药典.北京:化工出版社.附录46页.2005.第23页,共39页，2024年2月25日，星期天

7.3导数光谱法仪器微分法（光学法，电子学法）数值微分法（微机信号处理法）一阶，二阶，四阶消去干扰提高分辨率第24页,共39页，2024年2月25日，星期天①零阶光谱的峰在奇数阶导数光谱中为零；而在偶数阶导数光谱中是极值（极小和极大交替出现），可用于对吸收曲线峰值的测定；零阶光谱的拐点在单数阶导数光谱中是极值；而在偶数阶导数光谱中为零，由此可鉴别肩峰位置；②导数阶数增加，极值的数目也增加（极值数=导数阶数＋1），原高斯谱为一个峰，经求四阶导数后，其峰谷数总和变为5，由此可导出n阶导数谱的峰谷数N=n+1。也就是说，原来在限定的波长区间内，仅容纳一个峰的原谱，经n阶求导转换后，变化成容纳n+1个峰和谷的图形，谱带变锐，这就是应用导数技术提高分辨效应的依据。

第25页,共39页，2024年2月25日，星期天对导数曲线的测量方法（1）切线法：对相邻两峰（谷）作切线，平行于纵轴测量切线与谷（峰）之间的距离，如图的d，这种方法适用于具有线性背景的谱图。（2）峰-谷法：测量相领峰谷间的距离，见图中的P1和P2。此法多用于多组分分析中。（3）峰-零法：测量峰值到零线间的垂直距离，如图中的Z，适用于对称于横轴的高阶导数曲线的测定。（4）面积法：根据一阶或二阶导数曲线面积正比于有关物质的浓度的关系，可进行定量分析。第26页,共39页，2024年2月25日，星期天定量依据：定量方法：切线法：d

峰-谷法：P1、P2

峰-零法：z

面积法：面积和浓度的关系

第27页,共39页，2024年2月25日，星期天零阶光谱一阶导数1、标准品2、样品3、空白人工牛黄溶液例1导数光谱法测定人工牛黄中胆酸的含量第28页,共39页，2024年2月25日，星期天从上述图谱中可以看出，在310~290nm范围内一阶导数光谱的最大全振幅值做为胆酸定量依据，可消除干扰。线性范围测定：（略）回归方程为：D=3.1294c+0.15r=0.9999第29页,共39页，2024年2月25日，星期天零阶吸收光谱二阶导数光谱a：酮基布洛芬b：空白基质a：在255nm处的波长处的吸收谷；b：不干扰例2二阶导数光谱法测定酮基布洛芬栓的含量第30页,共39页，2024年2月25日，星期天第一类方法的缺点1、仅适用于2～3组分2、一次测定一个组分3、原理基于干扰组分光谱特征，误差较大

第二类方法：多个组分同时计算获得

1、最小二乘法及派生方法：LS（最小二乘法），PCA

（主成分分析法），PLS（偏最小二乘法），Kalman

（卡尔曼滤波法）

2、寻优方法：线性规划法（单纯形法），目标因子分析法第31页,共39页，2024年2月25日，星期天7.4多元校正分光光度法

7.4.1多元线性回归法多元线性回归法（multiplelinearregression,MLR）是建立在多元统计分析基础上的处理二维数据的计算方法。

1.最小二乘法

2.卡尔曼滤波分光光度法第32页,共39页，2024年2月25日，星期天7.4.2因子分析法因子分析（factoranalysis）是通过对数据矩阵进行特征分析、旋转变换等操作，以获取有关信息的数学方法。通过对数据进行解析，获得有影响的因子数目，可快速计算复杂体系的大批量数据，进行定量分析、模式识别，还可用于数据压缩、分类及解释。因子分析在化学中的应用十分广泛，大量用于处理复杂体系的色谱数据以及紫外、红外、质谱、核磁共振谱、X-射线谱等各种光谱数据。第33页,共39页，2024年2月25日，星期天1、主成分分析法2、主成分回归法3、偏最小二乘法4、目标转换因子分析第34页,共39页，2024年2月25日，星期天7.5线性规划和非线性规划法优化方法；应用最小二乘法测定混合物浓度时有时会出现负解,显然不合理。可考虑对研究体系设立约束条件，规定各组分的浓度为正值，即cj≥0，应用线性规划或非线性规划法求得最优解。第35页,共39页，2024年2月25日，星期天线性规划法第36页,共39页，2024年2月25日，星期天第37页,共39页，2024年2月25日，星期天A=-[32];B=[21;13];C=[815];%A：目标函数（按最小值，故取负值