Aplicaciones de la espectrometría de absorción molecular

ultravioleta/visibleCap. 14

• La absorción de la radiación UV/VIS por una molécula puede considerarse en dos etapas:

1. excitación electrónica

2. relajación

- El calor desarrollado no es detectable.- Vida media de la especie excitada M* es de 10-8 a 10-9 segundos.

• La relajación también puede ocurrir por: - descomposición de M* en dos especies

nuevas (reacción fotoquímica)

- reemisión de fluorescenciaa o fosforescenciab (recordar que a dura menos tiempo que b)

• La absorción de radiación UV/VIS resulta de la excitación de los electrones de enlace; los picos de absorción pueden relacionarse con los tipos de enlace (identificación de grupos funcionales en una molécula).

• Sin embargo, la aplicación más importante es la determinación cuantitativa de compuestos que contienen grupos absorbentes.

Reconocemos tres tipos de transiciones electrónicas:

1.Las que incluyen electrones π, σ y n.2.Las que incluyen electrones d y f. 3.Las de los electrones de transferencia de

carga.

Las especies absorbentes son:

• Iones y moléculas orgánicas así como algunos aniones inorgánicos.

• TODOS los compuestos orgánicos son capaces de absorber radiación porque todos contienen electrones de valencia (π, σ o n) que pueden ser excitados a niveles de energía superiores.

Tipos de electrones absorbentes

• Aquellos que participan directamente en la formación del enlace entre átomos.

• Electrones no enlazantes o electrones que no participan en ningún enlace que están en gran parte localizados alrededor de átomos como oxígeno, halógenos, azufre o nitrógeno.

Transiciones posibles

- Compuestos saturados con enlaces simples.

- λ: menor que 150 nm (UV de vacío, poco accesible).

- Metano λmax = 125 nm; enlaces simples C-H.

- Etano λmax = 135 nm; enlaces simples C-C y C-H, este último de mayor energía que el C-C, por eso λmax es menor.

- Requiere mayor energía que cualquiera de las otras transiciones permitidas.

- Compuestos saturados con pares de electrones compartidos.

- λ: entre 150 a 250 nm.

- ε: es baja a intermedia, 100 a 3000 L cm-1 mol-1

- En presencia de solventes polares λmax se desplaza a λ más cortas.

- En pocos grupos funcionales se detecta con facilidad.

• Ambas requieren la presenci a de grupos funcionales no saturados que aportan los electrones π.

• Producen picos de absorción dentro de una región espectral experimentalmente accesible.

• A estos centros absorbentes no saturados se aplica el término cromóforos.

- Compuestos no saturados con pares de electrones no compartidos.

- λ: entre 200 a 700 nm.

- ε: es baja, 10 a 100 L cm-1 mol-1

- Al aumentar la polaridad del solvente λmax se desplaza a λ más cortas (desplazamiento hipsocrómico o hacia el azul).

- En muchos grupos funcionales se detecta con facilidad.

- Compuestos no saturados.

- λ: entre 200 a 700 nm.

- ε: es media a alta, 1000 a 10000 L cm-1 mol-1

- Al aumentar la polaridad del solvente λmax se desplaza a λ más largas (desplazamiento batocrómico o hacia el rojo).

- En muchos grupos funcionales se detecta con facilidad.

Efecto de la conjugación de cromóforos

• La absorción de los multicromóforos en una molécula orgánica es aproximadamente aditiva, siempre que estén separados por más de u enlace sencillo.

• Si los cromóforos estan conjugados las propiedades espectrales cambian, λmax se desplaza a λ más largas (desplazamiento batocrómico o hacia el rojo).

Absorción por sistemas aromáticos

• Los espectros UV de los aromáticos se caracterizan por tres grupos de bandas debidas a transciones .

• Ej: benceno, • λmax = 184 nm, ε =60,000; Banda E2 λdébil = 204

nm, ε =7,000; Banda B λ+débil = 256 nm, ε =200.

• Se ven muy afectadas por la sustitución del anillo y por los disolventes.

Tienden a reducir o eliminar la estructura fina de los picos agudos de los aromáticos.

Efecto de los disolventes

Efecto de los sustituyentes

• Auxocromo: grupo funcional que no absorbe en la región UV pero que tiene el efecto de desplazar los picos del cromóforo hacia longitudes de onda más largas, e incrementar sus intensidades.

• Tienen al menos un par de electrones n capaces de interaccionar con los electrones π del anillo.

En la tabla 14-4 se ve que –OH y –NH2 tienen un efecto auxocrómico sobre el cromóforo benceno, en relación con la banda B particularmente.

Absorción por aniones inorgánicos

• Presentan picos de absorción UV que son consecuencia de transiciones .

• Ejemplos: - Nitrato 313 nm- Carbonato 217 nm- Nitrito 360 y 280 nm- Azida 230 nm - Tritiocarbonato: 500 nm

Absorción por los elementos de la 1era. y 2da. serie de los metales de

transición• Los iones y complejos de los 18 elementos de

1era. serie de los metales de transición tienden a absorber radiación VIS en uno o en todos sus estados de oxidación.

• Transiciones de electrones entre los distintos niveles de energía de los orbitales d (3d en la 1era. serie y 4d en la 2da).

• Las bandas de absorción son anchas, influenciadas por los factores químicos del entorno.

• Ejemplo: Ión cobre II acuoso es azul pálido; ión cobre II con amoníaco forma un complejo azul oscuro.

Absorción por iones lantánidos y actínidos

• Absorben en la región UV/VIS.

• Transiciones de electrones entre los distintos niveles de energía de los orbitales f (4f en los lantánidos y 5f en los actínidos).

• Espectros formados por picos de absorción característicos, bien definidos y estrechos, muy poco afectados por los factores químicos del entorno, o por el tipo de ligando asociado con el ión metálico.

• Difieren de la mayoría de los espectros de los absorbentes inorgánicos y orgánicos.

http://chrom.tutms.tut.ac.jp/JINNO/DRUGDATA/35diazepam.html#UV

http://webbook.nist.gov/chemistry/

diazepam

Resultados de análisis por HPLC Tiempo de retención: 12.33min · Longitud de onda óptima: 240nm· Sensibilidad : 5.63ng · Absorbancia / 100ng : 0.3851 abs.sec

Aparato y condiciones de análisisFase móvil: (10mM HClO4 + 10mM NaClO470%) + (CH3CN30%)Velocidad de flujo: 1.0mL/min. Columna : FineSIL C18T (25cm x 4.0mm i.d.) (monomericODS, particle size 5 x 10-6 m ) (Jasco).Longitud de onda : 210-350nm.Temperatura de columna: 50c 880 PU LC pump (Jasco, Hachioji, Japan) System controller 801-SC Gradient device 880-02 Detector MULTI-320 Sistema de procesamiento de datos: DP-L320/98(Jasco, Hachioji, Japan)(Tiempo Acumulación 0.8sec.)

Propiedades Físicas Fórmula Molecular : C16H 13ClN2OPeso Molecular : 284.75Nombre químico: 7-chloro-1,3-dihydro-1-methyl-5-phenyl-2H-1,4-benzodiazepin-2-onePropiedades : White, Light yellow crystalline powder. Non smell. Taste is slightly bitter.Punto de fusión: 130-134c log P : 2.80 ( Experimentally determined value ) 3.18 ( Calculated value ) Constante de ionización pKa : 3.3Solubilidad

Chloroform : easily soluble acetic anhydride, Ethanol : partially solubleEther : hardly solubleWater : almost insoluble

Administración oral / 1day : 30-60mgClasificación Actividad de la Droga: Tranquilizer

Diazepam

Ácido acetilsalicílico

Resultados de análisis por HPLC· Tiempo de retención: 4.14min · Longitud de onda óptima: 230nm· Sensibilidad : 4.59ng · Absorbancia / 100ng : 0.1853abs.sec

Aparato y condiciones de análisisFase móvil: (10mM HClO4 + 10mM NaClO470%) + (CH3CN30%)Velocidad de flujo: 1.0mL/min. Columna : FineSIL C18T (25cm x 4.0mm i.d.) (monomericODS, particle size 5 x 10-6 m ) (Jasco).Longitud de onda : 210-350nm.Temperatura de columna: 50c 880 PU LC pump (Jasco, Hachioji, Japan) System controller 801-SC Gradient device 880-02 Detector MULTI-320 Sistema de procesamiento de datosDP-L320/98(Jasco, Hachioji, Japan)(Tiempo Acumulación 0.8sec.)

Propiedades Físicas Fórmula Molecular : C9H 8O4Peso Molecular : 180.16log P : 1.19 ( Experimentally determined value ) 1.10 ( Calculated value ) Constante de ionización pKa : 3.5Administración oral / 1day : 500-1000mgClasificación Actividad de la Droga: Analgesic; antipyretic

Ácido acetilsalicílico

Barbital

Resultados de análisis por HPLC· Tiempo de retención: 3.00min · Longitud de onda óptima: 210nm· Sensibilidad : 3.95ng· Absorbancia / 100ng : 0.1833 abs.sec

Aparato y condiciones de análisisFase móvil: (10mM HClO4 + 10mM NaClO470%) + (CH3CN30%)Velocidad de flujo: 1.0mL/min. Columna : FineSIL C18T (25cm x 4.0mm i.d.) (monomericODS, particle size 5 x 10-6 m ) (Jasco).Longitud de onda : 210-350nm.Temperatura de columna: 50c 880 PU LC pump (Jasco, Hachioji, Japan) System controller 801-SC Gradient device 880-02 Detector MULTI-320 Sistema de procesamiento de datosDP-L320/98(Jasco, Hachioji, Japan)(Tiempo Acumulación 0.8sec.)

Propiedades Físicas Fórmula Molecular : C8H 12N2O3Peso Molecular : 184.20Nombre químico: 5,5-diethyl barbituric acidPropiedades : colourless or white crystalline powder. Non smell. Taste is slightly bitter.Punto de fusión: 189-192c pH : 5.0-6.0log P : 0.65 ( Experimentally determined value ) 0.65 ( Calculated value ) Constante de ionización pKa : 7.97Solubilidad

Acetone, Ethanol : solubleWater, Chloroform, Ether : hardly soluble

Administración oral / 1day : 300mgClasificación Actividad de la Droga: Hypnotic

Barbital

Acetaminofén

Resultados de análisis por HPLC· Tiempo de retención: 2.41min · Longitud de onda óptima: 245nm· Sensibilidad : 2.81ng · Absorbancia / 100ng : 0.3225 abs.sec

Aparato y condiciones de análisisFase móvil: (10mM HClO4 + 10mM NaClO470%) + (CH3CN30%)Velocidad de flujo: 1.0mL/min. Columna: FineSIL C18T (25cm x 4.0mm i.d.) (monomericODS, particle size 5 x 10-6 m ) (Jasco).Longitud de onda: 210-350nm.Temperatura de columna: 50c 880 PU LC pump (Jasco, Hachioji, Japan) System controller 801-SC Gradient device 880-02 Detector MULTI-320 Sistema de procesamiento de datosDP-L320/98(Jasco, Hachioji, Japan)(Tiempo Acumulación 0.8sec.)

Propiedades Físicas Fórmula Molecular : C8H 9NO2Peso Molecular : 151.17Nombre químico: N-(4-hydroxyphenyl)acetamidePropiedades : White crystal or Crystalline powder. Non smell. Taste is slightly bitter.Punto de fusión: 169-172c log P : 0.51 ( Experimentally determined value ) 0.49 ( Calculated value ) Constante de ionización@pKa : 9.71Solubilidad

aceton : easily solubleether,benzene : hardly soluble

Saturated solution : slight acidity

Administración oral / 1day : 300-500mgClasificación Actividad de la Droga: Analgesic; antipyretic

Acetaminofén

Titulaciones fotométricas