计算药物分析药学与生物信息学第七章课件.ppt

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1、计算算药物分析物分析药学与学与生物信息学第七章生物信息学第七章第1页，此课件共39页哦Contents1.1.对照品比较法2.2.吸收系数法3.3.计算分光光度法计算分光光度法中华人民共和国药典（中华人民共和国药典（2005年版）年版）二部附录二部附录A 紫外紫外-可见分光光度法可见分光光度法第2页，此课件共39页哦第3页，此课件共39页哦第4页，此课件共39页哦二部收载二部收载:、复方磺胺嘧啶片、复方磺胺嘧啶片 （磺胺嘧啶（磺胺嘧啶+甲氧苄啶）甲氧苄啶）复方磺胺甲恶唑片（磺胺甲恶唑复方磺胺甲恶唑片（磺胺甲恶唑+甲氧苄啶）甲氧苄啶）双波长法双波长法(等吸收点法，对照品等吸收点法，对照品)、维生

2、素维生素A及其制剂及其制剂 三波长校正法三波长校正法 （二部附录（二部附录 J 维生素维生素A测定法）测定法）优点优点:不经分离直接测定多组分；不经分离直接测定多组分；简便简便局限性局限性:重现性差重现性差第5页，此课件共39页哦药典二部附录药典二部附录A规定（规定（2000）采采用用计计算算分分光光光光度度法法应应慎慎重重。本本法法有有多多种种，使使用用时时均均应应按按照照各品种项下规定的方法进行。各品种项下规定的方法进行。当当吸吸收收度度在在吸吸收收曲曲线线的的陡陡然然上上升升或或下下降降的的部部位位测测定定时时，波波长长的的微微小小变变化化可可能能对对测测定定结结果果造造成成显显著著影影

3、响响，故故对对对对照照品品和和供供试试品品测测试试条件应尽可能一致。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。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，此课件共39页哦中华人民共和国药典（中华人民共和国药典（2005年版）年版）中华人民共和国药典（中华人民共和国药典（20052005年版）年版）第7页，此课件共39页哦快速简便，仪器价格低廉；快速简便，仪器价格低廉；适合复杂体系不经分离的测定，可用于消除各种干适合复杂体系不经分离的测定，可用于消除各种干扰；扰；不宜用于定量分析的标准方法。不宜用于定量分析的标准方法。第8页，此课件共39页

4、哦基本方法基本方法紫外、可见吸收光谱中的吸收定律紫外、可见吸收光谱中的吸收定律吸光度的加和性两类两类:1.消除共存组分消除共存组分 2.并行计算方法并行计算方法 双波长等吸收点法双波长等吸收点法 双波长系数倍率法双波长系数倍率法三波长法三波长法导数分光光度法导数分光光度法 线性方程组、最小二乘法、线性方程组、最小二乘法、卡尔曼滤波法卡尔曼滤波法第9页，此课件共39页哦一、双波长计算分光光度法一、双波长计算分光光度法定量分析的依据根据朗伯根据朗伯-比尔定律，待测溶液在不同的两个波长下，存在以下比尔定律，待测溶液在不同的两个波长下，存在以下关系：关系：第10页，此课件共39页哦图图7-1 图解法选

5、择波长组合图解法选择波长组合 常常首首选选待待测测组组分分的的最最大大吸吸收收波波长长作作为为测测定定波波长长1，因因而而这这里里将将苯苯酚酚的的最最大大吸吸收收波波长长270nm选选做做1，在在这这一一波波长长位位置置作作一一垂垂直直于于x轴轴的的直直线线，交交于于共共存存组组分分吸吸收收曲曲线线上上的的一一点点，在在从从这这一一点点，画画一一平平行行于于x轴轴的的直直线线，在在共共存存组组分分的的吸吸收收曲曲线线上上便便有有一一个个或或几几个个交交点点，此此交交点点的的波波长长作作为为参参比波长比波长2。第11页，此课件共39页哦图图7-2 一波长固定、一波长扫描法选择波长组合一波长固定、

6、一波长扫描法选择波长组合第12页，此课件共39页哦P系数倍率法系数倍率法v二组份混合体系的测定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，即为等吸收点法时，即为等吸收点法第13页，此课件共39页哦图图7-3 系数倍率法示意图系数倍率法示意图第14页，此课件共39页哦1、越大越好越大越好波长对的选择原则波长对的选择原则v系数倍率法系数倍率法2、测定波长，一般选择待测组份的最大吸收波长、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。处，且尽量避免在吸收曲线的陡坡处。3、K值不宜过大，一般以小于值不宜过大，一般以小于

7、3为宜为宜 第15页，此课件共39页哦复方感冒胶囊中对乙酰氨基酚的含量测定复方感冒胶囊中对乙酰氨基酚的含量测定200300 nm范围内扫描 测测定定波波长长的的选选择择249nm262nm第16页，此课件共39页哦 K值的测定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，此课件共39页哦 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%工作曲线的绘制工作曲线的绘制第18页，此课件共39页哦

8、三波长法三波长法 （1）计算公式：计算公式：利用三角形相似原理利用三角形相似原理 （2）调节调节m、n，使组分使组分A足够大，足够大，干扰干扰 A趋于趋于0第19页，此课件共39页哦根据相似三角形原理有根据相似三角形原理有因为因为则有则有从图可知从图可知所以所以第20页，此课件共39页哦例例7-1 氨氨基基C酸酸偶偶氮氮氯氯膦膦(R)可可与与过过渡渡元元素素La、Sc分分别别形形成成络络合合物物，它它们们的的吸吸收收光光谱谱如如图图7-5所所示示。试试用用三波长分光光度法消除三波长分光光度法消除Sc的干扰。的干扰。解解 待待测测组组分分La的的吸吸收收曲曲线线上上选选取取吸吸光光度度差差较较大

9、大的的B、C两两点点，对对应应于于波波长长1（672.5nm）和和2(626.5nm)，由由此此交交于于干干扰扰组组分分Sc吸吸收收曲曲线线的的D和和E（本本例例中中E和和B重合）。重合）。连连结结此此两两点点，并并外外延延交交于于第第三三点点F，该该点点对对应应的的波波长长即即为为3,由此通过作图得到由此通过作图得到3的初选值（的初选值（700nm）。）。第21页，此课件共39页哦维生素维生素A及其制剂含量测定的三波长校正法及其制剂含量测定的三波长校正法本本法法由由莫莫顿顿斯斯塔塔布布斯斯(Morton Stubbs)提提出出,目目前前主主要要用用于于维维生生素素A及及其其制制剂剂的的测测定

10、定,也也有有人人将将其其用用于于某某些激素类药物制剂的含量测定。些激素类药物制剂的含量测定。由由于于维维生生素素A制制剂剂中中含含有有稀稀释释用用油油和和维维生生素素A原原料料药药中中混混有有其其他他杂杂质质，所所测测得得的的吸吸光光度度不不是是维维生生素素A独独有的吸收。有的吸收。中中国国药药典典附附录录J规规定定了了维维生生素素A测测定定法法使使用用三三波波长长校校正正法法校校正正非非维维生生素素A物物质质的的无无关关吸吸收收所所引引入入的的误差。误差。第22页，此课件共39页哦v用校正公式计算；用校正公式计算；v应应用用三三波波长长校校正正法法需需注注意意由由于于要要在在斜斜坡坡上上测测

11、定定吸吸光光度度，对对仪仪器器波波长长精精度度要要求求较较高高，应应按按规规定定对对仪仪器器校校正后方可测定。正后方可测定。国国家家药药典典委委员员会会.中中华华人人民民共共和和国国药药典典.北北京京:化化工工出出版版社社.附录附录46页页.2005.第23页，此课件共39页哦 7.3 导数光谱法导数光谱法仪器微分法（光学法，仪器微分法（光学法，电子学法）电子学法）数值微分法数值微分法 （微机信号处理法）（微机信号处理法）一阶，一阶，二阶，二阶，四阶四阶消去干扰消去干扰提高分辨率提高分辨率第24页，此课件共39页哦零零阶阶光光谱谱的的峰峰在在奇奇数数阶阶导导数数光光谱谱中中为为零零；而而在在偶

12、偶数数阶阶导导数数光光谱谱中中是是极极值值（极极小小和和极极大大交交替替出出现现），可可用用于于对对吸吸收收曲曲线线峰峰值值的的测测定定；零零阶阶光光谱谱的的拐拐点点在在单单数数阶阶导导数数光光谱谱中中是是极极值值；而而在在偶偶数阶导数光谱中为零，由此可鉴别肩峰位置；数阶导数光谱中为零，由此可鉴别肩峰位置；导导数数阶阶数数增增加加，极极值值的的数数目目也也增增加加（极极值值数数=导导数数阶阶数数1），原原高高斯斯谱谱为为一一个个峰峰，经经求求四四阶阶导导数数后后，其其峰峰谷谷数数总总和和变变为为5，由由此此可可导导出出n阶阶导导数数谱谱的的峰峰谷谷数数N=n+1。也也就就是是说说，原原来来在在

13、限限定定的的波波长长区区间间内内，仅仅容容纳纳一一个个峰峰的的原原谱谱，经经n阶阶求求导导转转换换后后，变变化化成成容容纳纳n+1个个峰峰和和谷谷的的图图形形，谱谱带带变变锐锐，这这就就是是应应用导数技术提高分辨效应的依据。用导数技术提高分辨效应的依据。第25页，此课件共39页哦对导数曲线的测量方法对导数曲线的测量方法（1）切切线线法法：对对相相邻邻两两峰峰（谷谷）作作切切线线，平平行行于于纵纵轴轴测测量量切切线线与与谷谷（峰峰）之之间间的的距距离离，如如图图的的d，这这种种方方法法适适用用于于具具有有线线性性背景的谱图。背景的谱图。（2）峰峰-谷谷法法：测测量量相相领领峰峰谷谷间间的的距距离

14、离，见见图图中中的的P1和和P2。此此法法多多用用于多组分分析中。于多组分分析中。（3）峰峰-零零法法：测测量量峰峰值值到到零零线线间间的的垂垂直直距距离离，如如图图中中的的Z，适适用用于于对称于横轴的高阶导数曲线的测定。对称于横轴的高阶导数曲线的测定。（4）面面积积法法：根根据据一一阶阶或或二二阶阶导导数数曲曲线线面面积积正正比比于于有有关关物物质质的的浓浓度的关系，可进行定量分析。度的关系，可进行定量分析。第26页，此课件共39页哦定量依据：定量依据：定量方法：定量方法：切线法：切线法：d 峰峰-谷法：谷法：P1、P2 峰峰-零法：零法：z 面积法：面积法：面积和浓度的关系面积和浓度的关系

15、 第27页，此课件共39页哦零阶光谱零阶光谱一阶导数一阶导数1、标准品、标准品2、样品、样品3、空白人工牛黄溶液、空白人工牛黄溶液例例1 导数光谱法测定人工牛黄中胆酸的含量导数光谱法测定人工牛黄中胆酸的含量第28页，此课件共39页哦从从上上述述图图谱谱中中可可以以看看出出，在在310290nm范范围围内内一一阶阶导导数数光谱的最大全振幅值做为胆酸定量依据，可消除干扰。光谱的最大全振幅值做为胆酸定量依据，可消除干扰。线性范围测定线性范围测定：（略）（略）回归方程为：回归方程为：D=3.1294c+0.15 r=0.9999第29页，此课件共39页哦零阶吸收光谱零阶吸收光谱二阶导数光谱二阶导数光谱

16、a：酮基布洛芬：酮基布洛芬 b：空白基质：空白基质a：在：在255nm处的波长处的吸收谷；处的波长处的吸收谷；b：不干扰：不干扰例例2 二阶导数光谱法测定酮基布洛芬栓的含量二阶导数光谱法测定酮基布洛芬栓的含量第30页，此课件共39页哦第一类方法的缺点第一类方法的缺点1、仅适用于、仅适用于23组分组分2、一次测定一个组分、一次测定一个组分3、原理基于干扰组分光谱特征，、原理基于干扰组分光谱特征，误差较大误差较大 第二类方法：第二类方法：多个组分同时计算获得多个组分同时计算获得 1、最小二乘法及派生方法：、最小二乘法及派生方法：LS（最小二乘法），（最小二乘法），PCA （主成分分析法），（主成分

17、分析法），PLS（偏最小二乘法），（偏最小二乘法），Kalman （卡尔曼滤波法）（卡尔曼滤波法）2、寻优方法：线性规划法（单纯形法），目标因子分析法寻优方法：线性规划法（单纯形法），目标因子分析法第31页，此课件共39页哦7.4 7.4 多元校正分光光度法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 多多 元元 线线 性性 回回 归归 法法（multiple linear regression,MLR）是是建建立立在在多多元元统统计计分分析析基基础础上上的的处处理理二二维维数据的计算方法。数据的计算方法。1.最小二乘法最小二乘法 2.卡尔曼滤波分光光度法卡尔曼滤波分光光度法第

18、32页，此课件共39页哦7.4.2 因子分析法因子分析法v因因子子分分析析（factor analysis）是是通通过过对对数数据据矩矩阵阵进进行行特特征征分分析析、旋旋转转变变换换等等操操作作，以以获获取取有有关关信信息息的的数数学学方方法法。通通过过对对数数据据进进行行解解析析，获获得得有有影影响响的的因因子子数数目目，可可快快速速计计算算复复杂杂体体系系的的大大批批量量数数据据，进进行行定量分析、模式识别，还可用于数据压缩、分类及解释。定量分析、模式识别，还可用于数据压缩、分类及解释。v因因子子分分析析在在化化学学中中的的应应用用十十分分广广泛泛，大大量量用用于于处处理理复复杂杂体体系系

19、的的色色谱谱数数据据以以及及紫紫外外、红红外外、质质谱谱、核核磁磁共共振振谱谱、X-射射线线谱谱等等各各种光谱数据。种光谱数据。第33页，此课件共39页哦1、主成分分析法、主成分分析法2、主成分回归法、主成分回归法3、偏最小二乘法、偏最小二乘法4、目标转换因子分析、目标转换因子分析第34页，此课件共39页哦7.5 7.5 线性规划和非线性规划法线性规划和非线性规划法优化方法；优化方法；应用最小二乘法测定混合物浓度时有时会出现应用最小二乘法测定混合物浓度时有时会出现负解负解,显然不合理。显然不合理。可考虑对研究体系设立约束条件，规定各组分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，即的

20、浓度为正值，即cj0，应用线性规划或非线，应用线性规划或非线性规划法求得最优解。性规划法求得最优解。第35页，此课件共39页哦线性规划法线性规划法第36页，此课件共39页哦第37页，此课件共39页哦A=-3 2;B=2 1;1 3;C=8 15;%A：目标函数（按最小值，故取负值）；：目标函数（按最小值，故取负值）；B、C：约束条件约束条件 X,fval=linprog(A,B,C)%输出：输出：X：最优最优解；解；fval：目标函数最小值：目标函数最小值运行结果：运行结果：X=1.8000 4.4000 fval=-14.2000第38页，此课件共39页哦 如如果果目目标标函函数数或或约约束束条条件件是是非非线线性性函函数数，就就属属于于非线性规划问题非线性规划问题,用数学形式表示为用数学形式表示为:第39页，此课件共39页哦