ĐỊNH LƯỢNG ĐỒNG THỜI PARACETAMOL, IBUPROFEN và CAFEIN TRONG CHẾ PHẨM BẰNG BIẾN đổi đạo hàm, WAVELET PHỔ tỷ đối và PHÂN TÍCH đa BIẾN

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ Y TẾ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

TRƯƠNG THỊ THƯ HƯỜNG

ĐỊNH LƯỢNG ĐỒNG THỜI
PARACETAMOL, IBUPROFEN VÀ CAFEIN
TRONG CHẾ PHẨM BẰNG
BIẾN ĐỔI ĐẠO HÀM, WAVELET PHỔ TỶ
ĐỐI VÀ PHÂN TÍCH ĐA BIẾN

LUẬN VĂN THẠC SĨ DƯỢC HỌC

HÀ NỘI 2015

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ Y TẾ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

TRƯƠNG THỊ THƯ HƯỜNG

ĐỊNH LƯỢNG ĐỒNG THỜI
PARACETAMOL, IBUPROFEN VÀ CAFEIN
TRONG CHẾ PHẨM BẰNG
BIẾN ĐỔI ĐẠO HÀM, WAVELET PHỔ TỶ
ĐỐI VÀ PHÂN TÍCH ĐA BIẾN
LUẬN VĂN THẠC SĨ DƯỢC HỌC

CHUYÊN NGÀNH: KIỂM NGHIỆM THUỐC- ĐỘC CHẤT
MÃ SỐ: 60720410
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Vũ Đặng Hoàng

Nơi thực hiện đề tài: Bộ môn Hóa phân tích – Độc chất
Thời gian thực hiện: 08/2014 - 08/2015

HÀ NỘI 2015

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

LỜI CẢM ƠN
Trước tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và chân thành nhất tới PGS. TS
Vũ Đặng Hoàng người thầy đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn, động viên tôi hoàn
thành luận văn này.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Th.S Đồng Thị Hà Ly và Dược sĩ
Nguyễn Mai Hương đã giúp đỡ tận tình tôi trong suốt quá trình làm luận văn.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô và anh chị kĩ thuật viên của
bộ môn Hóa phân tích và Độc chất đã tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt thời
gian tôi thực hiện đề tài.
Tôi xin được cảm tới toàn thể cán bộ, giảng viên trường đại học Dược Hà Nội
vì sự dìu dắt, dạy bảo tôi trong những năm tháng học tập tại trường.
Cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình, bạn bè đã luôn giúp đỡ
khích lệ tôi trong suốt thời gian tôi học tâp.
Hà Nội, ngày 11 tháng 8 năm 2015
Học viên

Trương Thị Thư Hường

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

MỤC LỤC
MỤC LỤC ..............................................................................................
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ......................................................
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ............................................................
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ............................................
ĐẶT VẤN ĐỀ ........................................................................................

1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .................................................................

3

1.1. PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ TỬ NGOẠI - KHẢ KIẾN ..

3

1.1.1. Định luật Lambert-Beer .................................................................

3

1.1.2. Định lượng dung dịch nhiều thành phần bằng phương pháp biến đổi đạo hàm
phổ tỷ đối….. ..........................................................................................

4

1.1.2.1. Đạo hàm phổ tỷ đối giao nhau tại điểm không ....................

8

1.1.2.2. Phương pháp đạo hàm phổ tỷ đối số chia kép......................

9

1.1.2.3. Phương pháp đạo hàm phổ tỷ đối số chia liên tiếp...............

10

1.1.3.Định lượng dung dịch nhiều thành phần bằng phương pháp biến đổi wavelet
phổ tỷ đối….. ..........................................................................................

12

1.1.3.1. Nguyên lý wavelet. ..............................................................

12

1.1.3.2. Định nghĩa wavelet. .............................................................

15

1.1.3.3. Biến đổi wavelet liên tục. .....................................................

16

1.1.4.Định lượng dung dịch nhiều thành phần bằng phương pháp phân tích đa
biến….. ...................................................................................................

20

1.1.4.1. Hệ ba phương trình hồi quy tuyến tính. ................................

20

1.1.4.2. Hê đa phương trình hồi quy tuyến tính. ................................

22

1.1.4.3. Bình phương tối thiểu thông thường. ...................................

23

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

1.2. TỔNG QUAN VỀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU ............................
1.2.1. Một số đặc điểm lý hóa của paracetamol, ibuprofen và cafein

25

25

1.2.2. Một số phương pháp định lượng paracetamol, ibuprofen và cafein trong hỗn
hợp ba thành phần ...................................................................................

26

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. ..

28

2.1. ĐỐI TƯỢNG NGUYÊN LIỆU VÀ THIẾT BỊ.................................

28

2.1.1. Đối tượng nghiên cứu ..................................................................

28

2.1.2. Nguyên liệu và thiết bị .................................................................

28

2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.....................................................

29

2.2.1. Xây dựng phương pháp định lượng đồng thời PA, IB và CA bằng các
phương pháp biến đổi đạo hàm, wavelet phổ tỷ đối và phân tích đa biến

29

2.2.2. Ứng dụng các phương pháp quang phổ, wavelet phổ tỷ đối và phân tích đa
biến định lượng đồng thời PA, IB và CA trong các chế phẩm .................

30

2.2.3. Xử lý kết quả thực nghiệm ...........................................................

30

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU. ............................................

31

3.1. CHUẨN BỊ DUNG MÔI. .................................................................

31

3.2. CHUẨN BỊ MẪU NGHIÊN CỨU. ..................................................

31

3.3. XÂY DỰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH LƯỢNG......................
3.3.1. Xác định khoảng cộng tính ánh sáng ............................................

32
32

3.3.2. Chọn bước sóng định lượng .........................................................

34

3.3.2.1 Phương pháp đạo hàm, wavelet phổ tỷ đối. ...........................

34

a. Phương pháp đạo hàm, wavelet phổ tỷ đối giao nhau tại điểm không
. ...............................................................................................................

34

b. Phương pháp đạo hàm, wavelet phổ tỷ đối số chia kép .............

39

c. Phương pháp đạo hàm, wavelet phổ tỷ đối số chia liên tiếp ......

43

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

3.3.2.2. Phương pháp phân tích đa biến. ..................................................

48

a. Hệ ba phương trình hồi quy tuyến tính .....................................

48

b. Bình phương tối thiểu thông thường và hệ đa phương trình hồi quy tuyến
tính ..........................................................................................................

49

3.3.3. Khảo sát khoảng tuyến tính .........................................................

53

3.3.4. Khảo sát độ lặp, độ đúng của phép định lượng ............................

56

CHƯƠNG 4: BÀN LUẬN, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................

63

4.1. BÀN LUẬN .....................................................................................

63

4.2. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..........................................................

66

TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

CA

: Cafein

CLS

: Classical Least Squares

ĐHPTĐ

: Đạo hàm phổ tỷ đối

HPLC

: High Performance Liquid Chromatography

IB

: Ibuprofen

MeOH

: Methanol

MLRC

: Multi-linear regression calibration

PA

: Paracetamol

PTĐ

: Phổ tỷ đối

STT

: Số thứ tự

TLRC

: Tri-linear regression-calibration

UV – Vis

: Ultraviolet – Visible

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

STT Bảng

Tên bảng

Trang

1

1.1

Một số tính chất lý hóa của paracetamol, ibuprofen và cafein

25

2

1.2

Một số phương pháp định lượng paracetamol, ibuprofen và
cafein trong hỗn hợp ba thành phần

26

3

3.1

Phương trình hồi quy tuyến tính của PA, IB và CA tại ba bước
sóng định lượng

49

4

3.2

Ma trận nồng độ X

50

5

3.3

Kết quả định lượng 21 dung dịch ma trận nồng độ X theo các

52

phương pháp phân tích đa biến: TLRC, CLS, MLRC.
6

3.4

Khoảng tuyến tính của các phương pháp biến đổi đạo hàm phổ

53

tỷ đối định lượng ba thành phần PA, IB, CA trong hỗn hợp
7

3.5

Khoảng tuyến tính của các phương pháp biến đổi wavelet phổ

54

tỷ đối định lượng ba thành phần PA, IB, CA trong hỗn hợp.
Kết quả định lượng PA, IB, CA trong các chế phẩm bằng các
phương pháp biến đổi đạo hàm phổ tỷ đối và phân tích đa biến
phổ hấp thụ
Kết quả định lượng PA trong các chế phẩm bằng các phương
pháp biến đổi wavelet phổ tỷ đối
Kết quả định lượng IB trong các chế phẩm bằng các phương
pháp biến đổi wavelet phổ tỷ đối
Kết quả định lượng CA trong các chế phẩm bằng các phương
pháp biến đổi wavelet phổ tỷ đối

8

3.6

9

3.7

10

3.8

11

3.9

12

3.10 So sánh thống kê toán học về độ lặp và độ đúng của các
phương pháp quang phổ với độ tin cậy 95%

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

57

58
59
60
61

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

STT Hình
1

1.1

Tên hình

Trang

Phổ hấp thụ và đạo hàm của dải phổ tuân theo định luật

5

phân bố Gauss.
2

1.2

Phổ hấp thụ (a), phổ đạo hàm bậc 2 (b) và bậc 4 (c) (dải
phổ nét chấm có cùng vị trí và cường độ nhưng độ rộng
gấp đôi); Phổ hấp thụ của trans -stilbene trong
cyclohexane (d) và phổ đạo hàm bậc 2 (e), bậc 4 (f)
tương ứng.

6

3

1.3

Phổ đạo hàm đối bậc 1 của acid acetylsalicylic (ACA):
(a1) 8 µg/ml; (b1) 12 µg/ml; (c1) 16 µg/ml; (d1) 20
µg/ml; (e1) 24 µg/ml; và của acid ascorbic (ASCA) (a2)
8 µg/ml; (b2) 12 µg/ml; (c2) 16 µg/ml; (d2) 20 µg/ml;
(e2) 24 µg/ml (16 µg/ml paracetamol (PAR) là số chia)
trong methanol và HCl 0,2M (1: 3) (∆λ = 8 nm)

9

4

1.4

Sự trùng lặp của phổ đạo hàm tỷ đối bậc 1 của: (a1) 16
µg/ml acid acetylsalicylic nguyên chất và hỗn hợp 16
µg/ml acid acetylsalicylic, 16 µg/ml acid ascorbic và 12
µg/ml paracetamol (28 µg/ml paracetamol + 28 µg/ml
acid ascorbic làm số chia); (b1) 16 µg paracetamol
nguyên chất và (b2) hỗn hợp 16 µg/ml paracetamol, 16
µg/ml acid acetylsalicylic và 16 µg/ml acid ascorbic (12
µg/ml acid acetylsalicylic + 12 µg/ml acid ascorbic là số
chia); (c1) 12 µg/ml acid ascorbic nguyên chất và (c2)
hỗn hợp 12 µg/ml acid ascorbic, 16 acid acetylsalicylic
và 12 µg/ml paracetamol (20 µg/ml acid acetyl salicylic

+ 20 µg/ml paracetamol là số chia) trong methanol và
HCl 0,2M (1: 3)

10

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

5

1.5

Phổ hấp thụ của phức Zn2+ (nồng độ 0,1, 0,5, 1,0 và 1,5
µg.ml-1) với 1-(2-pyridylazo)-2-naphthol (5.10-4 mol.l-1)
tại pH 9,2 trong môi trường mixen (a) và phổ đạo hàm
bậc 1 của phổ tỷ đối thứ hai với ∆λ=1 nm (b)

12

6

1.6

Biến đổi Fourier

13

7

1.7

Biến đổi Fourier thời gian ngắn

14

8

1.8

Biến đổi wavelet

14

9

1.9

Mô tả các miền biến đổi của tín hiệu

15

10

1.10

Sóng sin và wavelet

15

11

1.11

Ba dạng hàm wavelet

16

12

1.12

Hàm ψ(t) của họ biến đổi symlets

17

13

1.13

Hàm ψ(t) của biến đổi Mexica Hat

17

14

1.14

Phổ đồ trước (A) và sau (B) khi được loại nhiễu bằng
wavelet liên tục.

18

15

1.15

Phổ hấp thụ (A) và phổ được biến đổi wavelet (B) của
dãy dung dịch Trimethoprim (nét liền) 4 – 28 mg/L và
Sulphamethoxazol (nét chấm) 2 – 26 mg/L.

19

16

3.1a

Phổ hấp thụ của PA 32,5 mg/L, IB 20 mg/L,CA 2,5 mg/
L, phổ cộng, phổ hỗn hợp và phổ chế phẩm Glotasic với
hàm lượng PA, IB, CA tương ứng

33

17

3.1b

Phổ hấp thụ của PA 30 mg/L, IB 20 mg/L, CA 2 mg/ L,
phổ cộng, phổ hỗn hợp và phổ chế phẩm Bidi-Ipalvic
với hàm lượng PA, IB, CA tương ứng

34

18

3.2

Đạo hàm phổ tỷ đối của dãy dung dịch chuẩn PA 20 –
40 mg/L, IB 12 – 32 mg/L, chế phẩm Bidi – Ipalvic với
số chia CA 2 mg/L

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

35

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

19

3.3

Wavelet phổ tỷ đối của dãy dung dịch chuẩn PA 20 –
40 mg/L, IB 12 – 32 mg/L và chế phẩm Bidi – Ipalvic
với số chia CA 2 mg/L

36

20

3.4

Đạo hàm phổ tỷ đối của dãy dung dịch chuẩn IB 12 – 32
mg/L, CA 1 – 3,5 mg/L và chế phẩm Bidi -Ipalvic với
số chia PA 32,5mg/L

37

21

3.5

Wavelet phổ tỷ đối của dãy dung dịch chuẩn IB 12 – 32
mg/L, CA 1 – 3,5 mg/L và chế phẩm Bidi – Ipalvic với
số chia PA 32,5 mg/L

38

22

3.6

Đạo hàm phổ tỷ đối của dãy dung dịch chuẩn hỗn hợp
(IB 20 mg/L, PA 20 – 40 mg/L, CA 2 mg/L), PA 32,5
mg/L và chế phẩm Bidi – Ipalvic với số chia là hỗn hợp
(IB 20 mg/L + CA 2 mg/L)

40

23

3.7

Wavelet phổ tỷ đối của dãy dung dịch chuẩn hỗn hợp
(PA 20 – 40 mg/L, IB 20 mg/L, CA 2 mg/L), PA 32,5
mg/L và chế phẩm Bidi – Ipalvic với số chia là hỗn hợp
(IB 20 mg/L + CA 2 mg/L)

41

24

3.8

Đạo hàm phổ tỷ đối của dãy dung dịch chuẩn hỗn hợp
(IB 12 – 32 mg/L, PA 30 mg/L, CA 2 mg/L), IB 20
mg/L và chế phẩm Bidi – Ipalvic với số chia là hỗn hợp
(PA 30 mg/L + CA 2 mg/L)

42

25

3.9

Wavelet phổ tỷ đối của dãy dung dịch chuẩn hỗn hợp
(IB 12 -32 mg/L, PA 30 mg/L, CA 2mg/L), IB 20 mg/L
và chế phẩm Bidi – Ipalvic với số chia là hỗn hợp (PA
30 mg/L + CA 2 mg/L)

43

26

3.10

Đạo hàm phổ tỷ đối của dãy dung dịch chuẩn hỗn hợp
(PA 20 -40 mg/L, IB 20 mg/L, CA 2 mg/L), PA 32,5
mg/L và chế phẩm Bidi - Ipalvic với số chia đầu là dung
dịch chuẩn CA 2 mg/L và số chia tiếp theo là phổ tỷ đối
dung dịch chuẩn IB 20 mg/L chia cho CA 2 mg/L

44

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

27

3.11

Wavelet phổ tỷ đối của dãy dung dịch chuẩn hỗn hợp
(PA 20 -40 mg/L+ IB 20 mg/L+ CA 2 mg/L), PA 32,5
mg/L và chế phẩm Bidi – Ipalvic với số chia đầu là
dung dịch chuẩn CA 2 mg/L và số chia tiếp theo là phổ
tỷ đối dung dịch chuẩn IB 20 mg/L chia cho CA 2 mg/L

45

28

3.12

Đạo hàm phổ tỷ đối của dãy dung dịch chuẩn hỗn hợp
(PA 32 mg/L + IB 20 mg/L, CA 1 – 3,5 mg/L), CA 2
mg/L và chế phẩm Bidi – Ipalvic với số chia đầu là dung
dịch chuẩn PA 32,5 mg/L và số chia tiếp theo là phổ tỷ
đối dung dịch chuẩn IB 20 mg/L chia cho PA 32,5 mg/L

47

29

3.13

Wavelet phổ tỷ đối của dãy dung dịch chuẩn hỗn hợp

48

(PA 32,5 mg/L, IB 20 mg/L, CA 2 mg/L), CA 2 mg/L
và chế phẩm Bidi – Ipalvic với số chia đầu là dung dịch
chuẩn PA 32,5 mg/L và số chia tiếp theo là phổ tỷ đối
dung dịch chuẩn IB 20 mg/L chia cho PA 32,5 mg/L

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

ĐẶT VẤN ĐỀ
Phối hợp thuốc là một xu hướng trong điều trị hiện nay, với mục đích nâng
cao hiệu quả cũng như giảm thiểu các tác dụng không mong muốn.
Paracetamol là thuốc giảm đau, hạ sốt không cần kê đơn được sử dụng khá
phổ biến, nhưng ít có tác dụng chống viêm. Để khắc phục nhược điểm này,
paracetamol thường được kết hợp với các thuốc chống viêm không steroid
(NSAIDs) như ibuprofen. Cafein là một xanthin alkaloid có nhiều trong các hạt cà
phê, hạt cola, hạt cacao hay chè. Cafein có tác dụng kích thích thần kinh trung
ương làm giảm cảm giác mệt mỏi, buồn ngủ. Ngoài ra, cafein còn có tác dụng gây
co mạch, làm giảm cường độ cũng như thời gian đau. Do vậy, dùng kết hợp cafein
không những tăng tác dụng giảm đau của paracetamol lên nhiều lần mà còn giúp
cho bệnh nhân tỉnh táo hơn.

Hiện nay, trên thị trường Việt Nam đã có nhiều chế phẩm có chứa hỗn hợp ba
thành phần paracetamol, ibuprofen và cafein như Glotasic (Công ty cổ phần dược
phẩm Glomed), Bidi – Ipalvic (Công ty CPDP Bidiphar 1), Ibu – Acetalvic (Công
ty CPDP T.Ư Vidipha). Để định lượng đồng thời các hoạt chất trong các chế phẩm
này, sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) thường được sử dụng. Với mong muốn đề
xuất một phương pháp định lượng mới dựa trên sự kết hợp của quang phổ UV và
các thuật toán hiện đại trong lĩnh vực xử lý tín hiệu số, đề tài: "Định lượng đồng
thời Paracetamol, Ibuprofen và Cafein trong chế phẩm bằng biến đổi đạo hàm,
wavelet phổ tỷ đối và phân tích đa biến" được tiến hành với mục tiêu:
- Xây dựng phép định lượng đồng thời các hoạt chất trong hỗn hợp ba thành
phần paracetamol, ibuprofen và cafein bằng phép biến đổi đạo hàm, wavelet
phổ tỷ đối và phân tích đa biến.

1

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

- Ứng dụng phép định lượng này để xác định hàm lượng của paracetamol,
ibuprofen và cafein trong một số chế phẩm đang lưu hành trên thị trường

2

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1. PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ TỬ NGOẠI – KHẢ KIẾN
(UV – Vis).
1.1.1. Định luật Lambert – Beer.
Khi cho bức xạ đơn sắc đi qua một môi trường có chứa chất hấp thụ quang
thì độ hấp thụ của bức xạ tỷ lệ với nồng độ của chất hấp thụ và chiều dày của môi
trường hấp thụ (dung dịch hấp thụ). Mối quan hệ này tuân theo định luật Lambert –
Beer và được biểu diễn bằng phương trình:
A (D, E) = lg

I
1
= lg 0 = K.C.l
I
T

(1.1)

A: độ hấp thụ (hay còn gọi là mật độ quang D, hoặc độ tắt E)
T: độ truyền qua (hay còn gọi là độ thấu quang), đặc trưng cho độ trong suốt
(về mặt quang học) của dung dịch.

Trong đó:
T=

I
x 100 (%)
I0

(1.2)

I0: Cường độ ánh sáng đơn sắc tới dung dịch.
I: Cường độ ánh sáng đơn sắc sau khi đã qua dung dịch.
K: Hệ số hấp thụ, phụ thuộc vào bản chất, môi trường, bước sóng ánh sáng đơn sắc
và đặc trưng cho bản chất chất tan trong dung dịch.
l: Bề dày lớp dung dịch.
C: Nồng độ chất tan trong dung dịch.

3

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

 Điều kiện áp dụng định luật Lambert – Beer:
- Chùm tia sáng phải đơn sắc.
- Dung dịch phải nằm trong khoảng nồng độ thích hợp.

- Dung dịch phải trong suốt.
- Chất thử phải bền trong dung dịch và bền dưới tác dụng của tia UV – Vis.
1.1.2. Định lượng dung dịch nhiều thành phần bằng phương pháp biến đổi đạo
hàm phổ tỷ đối
 Cơ sở của phương pháp phổ đạo hàm:
Theo định luật Lambert – Beer ta có:
Độ hấp thụ: A  K.C.l

(1.3)

Có thể lấy đạo hàm bậc 1, bậc 2 hoặc bậc cao hơn của độ hấp thụ A đối với
bước sóng λ. Ta được:
dA dK

C l
d d

(1.4)

d2A
d 2K

C l
d2
d2

(1.5)

Vì độ dày l của lớp dung dịch luôn không đổi và tại một bước sóng nhất định
đạo hàm của K là một hằng số, nên giá trị đạo hàm của A chỉ còn phụ thuộc tuyến

tính với nồng độ C của dung dịch.
 Phổ đạo hàm của hỗn hợp nhiều chất:
Phổ đạo hàm của hỗn hợp nhiều chất có tính chất cộng tính:
Ahh  A1  A2  ...  An

(1.6)

dAhh dA1 dA2
dA


 ...  n
d
d d
d

(1.7)

4

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

d 2 Ahh d 2 A1 d 2 A2

d 2 An
...




d2
d2
d2
d2

(1.8)

Trong đó: 1, 2,.., n là chất 1, chất 2,…, chất n.

Hình 1.1. Phổ hấp thụ và đạo hàm của dải phổ tuân theo định luật phân bố Gauss
Hình 1.1 biểu diễn phổ hấp thụ và các phổ đạo hàm tương ứng của một dải
phổ tuân theo định luật phân bố Gauss. Theo tính chất của đạo hàm, ta có thể nhận
thấy:
- Các cực trị ở đạo hàm bậc n sẽ có giá trị 0 tại đạo hàm bậc n + 1 còn các
điểm uốn ở đạo hàm bậc n lại trở thành cực trị ở đạo hàm bậc kế tiếp. Do đó, xuất
phát từ 1 peak ban đầu sau n lần đạo hàm sẽ cho n cực trị mới được gọi là cực trị ảo
(virtual extrema) hay các vệ tinh (satellites).
- Sự xuất hiện của các cực trị ảo này sẽ làm tăng khả năng phân tích phổ hấp
thụ ban đầu. Hình 1.2 minh họa cho sự chuyển dạng từ phổ UV – Vis sang phổ đạo
hàm cho thấy thông tin thu được trên phổ đạo hàm nhiều hơn phổ hấp thụ ban đầu

5

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

(số cực trị tăng khi số bậc đạo hàm tăng) có thể ứng dụng được trong phân tích
định tính [9].

Hình 1.2. Phổ hấp thụ (a), phổ đạo hàm bậc 1 (b), phổ đạo hàm bậc 4 (c) (dải phổ
của 2 chất có cùng vị trí và cùng độ cao nhưng có độ rộng gấp đôi); phổ hấp thụ
của trans – stillben trong cyclohexan (d) và phổ đạo hàm bậc 2 (e), bậc 4 (f) tương
ứng [43]
Hiện nay, quang phổ đạo hàm được dùng để định lượng các chất thông qua
phép lấy đạo hàm bằng kỹ thuật điện tử (analog differentiation) và kỹ thuật số
(digital diffenrentiation) vì chúng có khả năng tạo ra các phổ đạo hàm bậc cao (n >
2). Để sử dụng thuật toán trong phép lấy đạo hàm, phổ hấp thụ phải được số hóa
với khoảng chênh lệch về bước sóng ∆. Độ lớn của ∆ được lựa chọn tùy theo độ
rộng của dải phổ được khảo sát và độ rộng khe sáng của máy quang phổ sử dụng
[17]. Trong số các thuật toán lấy đạo hàm, hàm đa biến Savitzky – Golay được sử
dụng phổ biến nhất để tạo ra tín hiệu đạo hàm của phổ hấp thụ và các đường cong
thu được từ các nguồn tín hiệu khác nhau [18]. Nguyên tắc của thuật toán này là
miêu tả một cửa số phổ có chứa 2n + 1 bước sóng trên toàn phổ hấp thụ bằng một
hàm đa thức bậc m có dạng như sau:

6

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

𝑃(𝜆) = 𝑎0 + 𝑎1 𝜆 + 𝑎2 𝜆2 + ⋯ + 𝑎𝑚 𝜆𝑚

(1.9)

Với n và m là các thông số tùy chọn. Bậc của đa thức có thể là hai – ba hoặc
bốn – năm tùy theo hình dạng của đường cong.
Với các hệ số 𝑎0 , 𝑎1 , ..., 𝑎𝑚 thu được, các đạo hàm tại bước sóng 𝜆0 (bước
sóng trung tâm của cửa số phổ) được tính như sau:
𝑑𝑃
= 𝑎1 + 2𝑎2 𝜆 + ⋯ + 𝑚𝑎𝑚 𝜆𝑚−1 = 𝑎1
|
𝑑𝜆 𝜆0=0
𝑑2𝑃
|
𝑑𝜆2 𝜆

(1.10)

= 2𝑎2 + ⋯ + 𝑚(𝑚 − 1)𝑎𝑚 𝜆𝑚−2 = 2𝑎2

(1.11)

= 6𝑎3 + ⋯ + 𝑚(𝑚 − 1)(𝑚 − 2)𝑎𝑚 𝜆𝑚−3 = 6𝑎3

(1.12)

0 =0

𝑑3𝑃
|
𝑑𝜆3 𝜆

0 =0

Sau khi giá trị đạo hàm tại điểm 0 được xác định, cửa sổ phổ này được dịch
chuyển thêm một bước sóng về phía tay phải để tạo nên một cửa sổ mới. Qui trình
được tiếp diễn cho đến khi cửa sổ phổ chứa điểm cuối cùng của toàn dải phổ khảo
sát. Sử dụng phương pháp này có thể thu được phổ đạo hàm từ bậc một tới bậc năm
tùy theo bậc của hàm đa thức [49].
Một nhược điểm điển hình của phổ đạo hàm là tỉ số tín hiệu – nhiễu giảm đi
đáng kể với phổ đạo hàm bậc cao. Để khắc phục nhược điểm này, các máy quang
phổ luôn được bố trí thiết bị lọc nhiễu tương tự (analog filtering) hoặc kỹ thuật số
(digital filtering). Thuật toán Savitzky – Golay cũng được áp dụng để làm trơn phổ
đạo hàm khi coi điểm trung tâm của đoạn đường cong được xây dựng theo hàm đa
thức là điểm mới được làm trơn.
Giá trị của điểm yk bất kỳ trên đường cong được làm trơn thành (yk)s bằng
phương pháp Savitzky – Golay có thể biểu diễn bằng phương trình sau:
∑𝑛𝑖=−𝑛 𝐴𝑖 𝑦𝑘+1
(𝑦𝑘 )𝑠 =
∑𝑛𝑖=−𝑛 𝐴𝑖

(1.13)

7

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

Trong đó: Ai là trọng số (weighting coefficient) hay số nguyên tích chập
(convolution integer).
Độ rộng của dải phổ được làm trơn (N) sẽ trải dài từ giá trị của bước sóng
k – n đi qua k tới k + n. Theo lý thuyết N có thể thay đổi từ 5 đến 25 (các số lẻ).
Nếu N càng lớn hiệu quả của phép làm trơn sẽ càng tăng (nhiễu giảm đi nhiều) tuy
nhiên hình dạng của phổ sẽ bị biến dạng. Đáng chú ý, tỉ số tín hiệu – nhiễu được
cải thiện không chỉ phụ thuộc vào bậc của đa thức, N mà còn phụ thuộc vào số lần
làm trơn phổ.
1.1.2.1.Đạo hàm phổ tỷ đối giao nhau tại điểm không (Zero-crossing ratio spectra
derivative spectrophotometry)
Xét dung dịch có ba thành phần S1, S2, và S3 có tính chất cộng tính ánh sáng.
Khi đó:
𝐴 = (𝜀1 𝐶1 + 𝜀2 𝐶2 + 𝜀3 𝐶3 )𝑙

(1.14)

Chia phổ hấp thụ của dung dịch cho phổ hấp thụ của dung dịch chuẩn một
trong ba chất, giả sử là S1:

𝐴
𝐴0,𝑆1

=

(𝜀1 𝐶1 + 𝜀2 𝐶2 + 𝜀3 𝐶3 )𝑙
𝐶1
𝜀2 𝐶2
𝜀3 𝐶3
=
+
+
𝜀1 𝐶0,𝑆1 𝑙
𝐶0,𝑆1 𝜀1 𝐶0,𝑆1 𝜀1 𝐶0,𝑆1

(1.15)

Đạo hàm phổ tỷ đối, ta được:
𝑑 𝐴
𝑑 𝐶1
𝜀2 𝐶2
𝜀3 𝐶3
𝑑 𝜀2 𝐶2
𝑑 𝜀3 𝐶3 (1.16)
+
+
+
[
]=
[

]=
[ ]
[ ]
𝑑 𝐴0,𝑆1
𝑑 𝐶0,𝑆1 𝜀1 𝐶0,𝑆1 𝜀1 𝐶0,𝑆1
𝑑 𝜀1 𝐶0,𝑆1 𝑑 𝜀1 𝐶0,𝑆1
Việc lựa chọn bước sóng để định lượng là bước sóng mà phổ tỷ đối của chất
S2 với dung dịch chuẩn S1 có đạo hàm bằng 0 còn đạo hàm của phổ tỷ đối của S3
với dung dịch chuẩn S1 khác 0 (hình 1.3).

8

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

Hình 1.1. Phổ đạo hàm tỷ đối bậc 1 của acid acetylsalicylic (ACA): (a1) 8 µg/ml;
(b1) 12 µg/ml; (c1) 16 µg/ml; (d1) 20 µg/ml; (e1) 24 µg/ml; và của acid ascorbic
(ASCA) (a2) 8 µg/ml; (b2) 12 µg/ml; (c2) 16 µg/ml; (d2) 20 µg/ml; (e2) 24 µg/ml (16
µg/ml paracetamol (PAR) là số chia) trong methanol và HCl 0,2M (1: 3) (∆λ = 8
nm) [35].
1.1.2.2.Đạo hàm phổ tỷ đối số chia kép (Double divisor ratio spectra derivative
spectrophotometry)
Trong phương pháp này dung dịch chuẩn S1 được thay bằng dung dịch chuẩn
của hai thành phần S1 và S2 có nồng độ lần lượt là

𝐴
𝐴0,𝑆1 𝑆2

=𝜀

𝜀1 𝐶1 +𝜀2 𝐶2

1 𝐶0,𝑆1 +𝜀2 𝐶0,𝑆2

𝜀3 𝐶3

+𝜀

1 𝐶0,𝑆1 +𝜀2 𝐶0,𝑆2

và

:
(1.17)

(8))

Tại một vùng bước sóng hoặc một số bước sóng nhất định, số hạng thứ nhất
trong phương trình (1.17) không đổi, do đó khi lấy đạo hàm:
𝑑

𝐴

[

𝑑 𝐴0,𝑆1 𝑆2

]=

𝑑

𝜀3 𝐶3

[

𝑑 𝜀1 𝐶0,𝑆1 +𝜀2 𝐶0,𝑆2

]

(1.18)

(9)

, phương trình (1.18) trở thành:

Khi
𝑑

[
𝑑 𝐴

𝐴

0,𝑆1 𝑆2

𝑑

] = 𝑑 [ 𝜀

𝜀3

1 +𝜀2

𝐶

] . 𝐶3

(1.19)

0

(10)

9

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

Phương trình (1.19) cho thấy tín hiệu phổ đạo hàm tỷ đối không phụ thuộc

vào nồng độ của S1 và S2 trong mẫu thử. Các bước sóng mà tại đó tín hiệu phổ đạo
hàm cực đại hay cực tiểu thường được lựa chọn để định lượng thành phần S3 (Hình
1.4).

Hình1.2. Sự trùng lặp của phổ đạo hàm tỷ đối bậc 1 của: (a1) 16 µg/ml acid
acetylsalicylic nguyên chất và hỗn hợp 16 µg/ml acid acetylsalicylic, 16 µg/ml acid
ascorbic và 12 µg/ml paracetamol (28 µg/ml paracetamol + 28 µg/ml acid
ascorbic làm số chia); (b1) 16 µg paracetamol nguyên chất và (b2) hỗn hợp 16
µg/ml paracetamol, 16 µg/ml acid acetylsalicylic và 16 µg/ml acid ascorbic (12
µg/ml acid acetylsalicylic + 12 µg/ml acid ascorbic là số chia); (c1) 12 µg/ml acid
ascorbic nguyên chất và (c2) hỗn hợp 12 µg/ml acid ascorbic, 16 acid
acetylsalicylic và 12 µg/ml paracetamol (20 µg/ml acid acetyl salicylic + 20 µg/ml
paracetamol là số chia) trong methanol và HCl 0,2M (1: 3) [35].
1.1.2.3.Đạo hàm phổ tỷ đối số chia liên tiếp (Successive ratio spectra derivative
spectrophotometry)
Độ hấp thụ của dung dịch ba thành phần S1, S2, S3:
𝐴 = (𝜀1 𝐶1 + 𝜀2 𝐶2 + 𝜀3 𝐶3 )𝑙

(1.20)

Chia cả hai vế của phương trình (1.20) cho phổ hấp thụ của một dung dịch
chuẩn của S3:

10

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

𝐴
𝐴0,𝑆3

=

𝜀1 𝐶1 + 𝜀2 𝐶2
𝐶3
+
𝜀3 𝐶0,𝑆3
𝐶0,𝑆3

(1.21)

Khi lấy đạo hàm bậc 1 theo bước sóng, phương trình (1.21) trở thành:
𝑑 𝐴
𝑑 𝜀1 𝐶1
𝑑 𝜀2 𝐶2
=
[
]+
[
]
𝑑𝜆 𝐴0,𝑆3 𝑑𝜆 𝜀3 𝐶0,𝑆3
𝑑𝜆 𝜀3 𝐶0,𝑆3

(1.22)

Lặp lại phép chia và lấy đạo hàm ở trên nhưng thay số chia bằng
(tương ứng với phổ đạo hàm tỷ đối bậc 1 của dung dịch chuẩn gồm
hai chất S2 và S3), kết quả cuối cùng thu được:
𝑑 𝜀1 𝐶1
(
)
𝑑 𝑑 𝐴
𝑑 𝑑𝜆 𝜀3 𝐶0,𝑆3
[
]
[
]=
𝑑𝜆 𝑑𝜆 𝐴0,𝑆3
𝑑𝜆 𝑑 𝜀2 𝐶
( )
𝑑𝜆 𝜀3 0,𝑆3

(1.23)

Trong phương trình (1.23), đạo hàm phổ tỷ đối số chia liên tiếp tỷ lệ với
nồng độ của S1, không phụ thuộc vào nồng độ của hai chất còn lại. Do đó, phương
pháp này có thể định lượng S1 trong hỗn hợp 3 thành phần (hình 1.5)

11

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

Hình 1.3. Phổ hấp thụ của phức Zn2+ (nồng độ 0,1, 0,5, 1,0 và 1,5 µg.ml-1) với 1(2-pyridylazo)-2-naphthol (5.10-4 mol.l-1) tại pH 9,2 trong môi trường mixen (a) và
phổ đạo hàm bậc 1 của phổ tỷ đối thứ hai với ∆λ=1 nm (b) theo phương trình
(1.23) [16].
1.1.3. Định lượng dung dịch nhiều thành phần bằng phương pháp biến đổi
wavelet phổ tỷ đối
1.1.3.1. Nguyên lý wavelet
Trong xử lý tín hiệu, phép biến đổi Fourier là một công cụ toán học quan trọng
vì nó là cầu nối cho việc biểu diễn tín hiệu giữa miền không gian và miền tần số,
việc biểu diễn tín hiệu trong miền tần số đôi khi có lợi hơn là việc biểu diễn trong
miền không gian (hình 1.6).

12

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

Hình 1.6. Biến đổi Fourier
Biến đổi Fourier của tín hiệu x(t) và biến đổi ngược của nó, X(f), được xác
định bới biểu thức sau:

(1.24)

Mặc dù có nhiều hiệu quả trong trong phân tích các tín hiệu tuần hoàn và các
phép chập tín hiệu, phép biến đổi Fourier còn có hạn chế do thông tin về thời gian
đã bị biến mất khi biến đổi sang miền tần số. Với nhiều tín hiệu có chứa các thông
số động (ví dụ: trôi, nghiêng, biến đổi đột ngột, khởi đầu và kết thúc của các sự
kiện), phân tích Fourier không thích hợp để phát hiện chúng.
Để khắc phục khuyết điểm này, Gabor, D. (1946) đã áp dụng phép biến đổi
Fourier cửa sổ (WFT, Windowed Fourier Transform) hay còn được gọi là phép
biến đổi Fourier thời gian ngắn (STFT. Short Time Fourier Transform) cho từng
đoạn nhỏ của tín hiệu (cửa sổ) [38]. Ý tưởng này là sự cục bộ của biến đổi Fourier,
sử dụng hàm cửa số xấp xỉ trung tâm nơi định vị. Tín hiệu nguyên thủy được phân
thành từng đoạn bằng cách nhân với một hàm cửa số, sau đó thực hiện biến đổi
Fourier (hình 1.7). Nhược điểm chính của phép biến đổi này là khi kích thước cửa
sổ được chọn thì tất cả các tần số được phân tích với cùng độ phân giải thời gian và

13

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM