Xác định đồng thời acetaminophen và axit ascobic trong thuốc hapacol kids và effe paracetamol theo phương pháp phổ hấp thụ phân tử sử dụng chương trình lọc kalma

..

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM
---------------------

TRẦN THU NGA

XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI ACETAMINOPHEN VÀ AXIT ASCOBIC
TRONG THUỐC HAPACOL KIDS VÀ EFFE
-PARACETAMOL
THEO PHƢƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ PHÂN TƢ̉
SƢ̉ DỤNG CHƢƠNG TR
ÌNH LỌC KALMAN

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

Thái Nguyên – 2010

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

-------------------

TRẦN THU NGA

XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI ACETAMINOPHEN VÀ AXIT ASCOBIC
TRONG THUỐC HAPACOL KIDS VA
EFFE-PARACETAMOL
̀
THEO PHƢƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ PHÂN TƢ̉
SƢ̉ DỤNG CHƢƠNG TRÌ NH LỌC KALMAN

Chuyên ngành: Hoá Phân tí ch
Mã số:

60.44.29

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: GS.TS. TRẦN TƢ́ HIẾU
TS. MAI XUÂN TRƢỜNG

Thái Nguyên - 2010

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




MỤC LỤC
Trang
Danh mục các tƣ̀ viết tắt trong luận văn
Danh mục các bảng trong luận văn
Danh mục các hì nh trong luận văn
Mở đầu

4
5
7
8

Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Định luật hấp thụ quang

10
10

1.1.1. Định luật Bughe - Lămbe - Bia
1.1.2. Nhƣ̃ng nguyên nhân gây sai lệch đị nh luật hấp thụ quang

10
10

1.1.3. Tính chất cộng tí nh độ hấp thụ quang

11

1.2. Một số phƣơng pháp phân tích quang phổ UV-VIS xác định đồng thời
các cấu tử có phổ hấp thụ phân tử xen phủ nhau

12

1.2.1. Phƣơng pháp phổ đạo hàm

13

1.2.2. Phƣơng pháp Vierordt
1.2.3. Phƣơng pháp bình phƣơng tối thiểu

15
16

1.2.4. Phƣơng pháp mạng nơ ron nhân tạo
1.2.5. Phƣơng pháp lọc Kalman

18
20

1.3 Tổng quan về acetaminophen , axit ascobic và một số loại thuốc giảm
đau, hạ sôt
1.3.1. Sơ lƣợc về acetaminophen
1.3.2. Sơ lƣợc về axit ascobic

21
21
27

1.3.3. Một số loại thuốc chứa thành phần acetaminophen và axit
ascobic trên thị trƣờng hiện nay
1.4. Phƣơng pháp xác định riêng acetaminophen và axit ascobic
1.4.1. Phƣơng pháp xác định acetaminophen

31
33
33

1.4.1.1. Xác định acetaminophen dạ ng nguyên liệu

33

1.4.1.2. Acetaminophen dạng viên nén
1.4.2. Phƣơng pháp xác định axit ascobic ( vitamin C)

34
34

1.4.2.1. Xác định vitamin C nguyên liệu

34

1.4.2.2. Quy trì nh xác đị nh vitamin C

34

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




Chƣơng 2: NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

37

2.1. Nội dung nghiên cứu

37

2.2. Phƣơng pháp nghiên cƣ́u

38
38
38

2.2.1. Phƣơng pháp nghiên cƣ́u tài liệu
2.2.2. Phƣơng pháp nghiên cƣ́u thƣ̣c nghiệm
2.3. Đánh giá độ tin cậy của quy trì nh phân tích
2.3.1. Xác định giới hạn phát hi ện, giới hạn đị nh lƣợng
2.3.1. Giới hạn phát hiện (LOD)

38
38
38

2.3.2. Giới hạn đị nh lƣợng (LOQ)

39

2.3.3. Đánh giá độ tin cậy của phƣơng pháp

39

2.3.4. Đánh giá kết quả phân tích theo thống kê
2.4. Dụng cụ và hóa chất.

40
40

40

2.4.1. Dụng cụ
2.4.2. Hóa chất

41

Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

43

3.1. Khảo sát sơ bộ phổ hấp thụ phân tƣ̉ của acetaminophen và axit ascobic
3.2. Khảo sát sự phụ thuộc độ hấp thụ quang của ACE và ASC vào pH

43
44

3.3. Kiểm tra tính cộng tính độ hấp thụ quang của dung dị ch hỗn hợp
acetaminophen và axit ascobic
3.4. Khảo sát khoảng tuyến tính sƣ̣ tuân theo đị nh luật Bughe - Lămbe - Bia của

45

acetaminophen và axit ascobic, xác định LOD, LOQ

46

3.4.1. Khảo sát khoảng tuyến tính của ACE
3.4.2. Xác định LOD và LOQ của ACE

46

3.4.3. Khảo sát khoảng tuyến tính của ASC
3.4.4. Xác định LOD và LOQ của ASC
3.5. Khảo sát sự phụ thuộc độ hấp thụ quang của acetaminophen và axit
ascobic theo thời gian

48
49
50
51

3.5.1. Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang của dung dị ch chuẩn
acetaminophen theo thời gian

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

51




3.5.2. Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang của dung dị ch chuẩn axit ascobic. theo thời53gian
3.6. Khảo sát sự phụ thuộc độ hấp thụ quang c
ủa acetaminophen và axit
ascobic theo nhiệt độ
3.7. Khảo sát , đánh giá độ tin cậy của phƣơng pháp nghiên cƣ́u trên mẫu tự
pha
3.8. Xác định hàm lƣợng acetaminophen và axit ascobic trong mẫu thuốc trên
thị trƣờng hiện nay

3.8.1. Đị nh lƣợng ACE và ASC trong gói thuốc bột Hapacol Kids
3.8.2. Đị nh lƣợng ACE và ASC trong gói thuốc bột Effe Paracetamol
3.9. Đánh giá độ đúng của phép phân tí ch theo phƣơng pháp thêm chuẩn
3.9.1. Độ thu hồi ACE và ASC trong thuốc Hapacol Kids

54
55
61
61
62
64
64

3.9.2 Độ thu hồi ACE và ASC trong gói thuốc sủi bọt Effe -paracetamol
KẾT LUẬN

65
68

TÀI LIỆU THAM KHẢO

69

PHỤ LỤC

72

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Tiếng việt

Tiếng Anh

Viết tắt

Axetaminophen

Acetaminophen

ACE

Axit ascobic (vitamin C)

Ascorbic Acid

ASC

Sắc ký lỏng hiệu năng cao

High Performance Liquid
Chromatography

HPLC

Giới hạn phát hiện

Limit Of Detection

LOD

Giới hạn định lƣợng

Limit Of Quantity

LOQ

Bình phƣơng tối thiểu

Least Squares

LS

Sai số tƣơng đối

Relative Error

RE

Độ lệch chuẩn

Standard Deviation

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

SD hoặc S

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 3.1. Độ hấp thụ quang của ACE và ASC ở các giá trị pH
Bảng 3.2. Độ hấp thụ quang của ACE , ASC và hỗn hợp ở một số
bƣớc sóng.

44
46

Bảng 3.3. Sƣ̣ phụ thuộc độ hấp thụ quang của ACE theo nồng độ

47

Bảng 3.4. Kết quả xác đị nh LOD và LOQ của ACE

49

Bảng 3.5. Sƣ̣ phụ thuộc độ hấp thụ quang của ASC theo nồng độ

49

Bảng 3.6. Kết quả tí nh LOD và LOQ của ASC

51

Bảng 3.7. Sƣ̣ phụ thuộc độ hấp thụ quang của ACE theo thời gian

52

Bảng 3.8. Sƣ̣ phụ thuộc độ hấp thụ quang của ASC theo thời gian

53

Bảng 3.9. Sƣ̣ phụ thuộc độ hấp thụ quang của ACE và ASC theo
nhiệt độ
Bảng 3.10. Pha chế các dung dị ch hỗn hợp ACE và ASC khi hàm
lƣợng ACE lớn hơn ASC
Bảng 3.11. Pha chế các dung dị ch hỗn hợp ACE và ASC khi hàm
lƣợng ASC lớn hơn ACE
Bảng 3.12. Kết quả tí nh nồng độ , sai số của ACE và ASC trong
hỗn hợp khi hàm lƣợng ASC Bảng 3.13. Kết quả tí nh nồng độ, sai số của ACE và ASC trong
hỗn hợp khi hàm lƣợng ACE Bảng 3.14. Kết quả xác đị nh hàm lƣợng ACE và ASC trong
thuốc Hapacol Kids
Bảng 3.15. Kết quả xác đị nh hàm

lƣợng ACE và ASC trong

thuốc Effe-Paracetamol
Bảng 3.16. Thành phần các dung dịch chuẩn ACE và ASC thêm
vào dung dịch mẫu Hapacol Kids

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

55

56

57

59

60

62

63

64




Bảng 3.17. Kết quả xác định độ thu hồi ACE và ASC trong mẫu
thuốc Hapacol Kids
Bảng 3.18. Thành phần dung dịch chuẩn ACE và ASC thêm vào
dung dị ch mẫu Effe-Paracetamol
Bảng 3.19. Kết quả xác định độ thu hồi ACE và ASC trong mẫu
thuốc Effe-Paracetamol

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

65

66

66

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Mơ hình hoạt động của mạng nơ ron

19

Hình 1.2. Các phản ƣ́ng tởng hợp acetaminophen

22

Hình 1.3. Các phản ứng trong q trình chuyển hóa acetaminophen 24
Hình 3.1. Phổ hấp thụ của dung dịch chuẩn acetaminophen
và axit ascobic

43

Hình 3.2. Đƣờng hồi quy tuyến tính biểu diễn sự phụ t huộc
độ hấp thụ quang A vào nồng đợ ACE (0,2-25 g/ml)

47

Hình 3.3. Đƣờng hồi quy tuyến tính biểu diễn sự phụ thuộc
độ hấp thụ quang A vào nờng đợ ASC (0,2-20,0 g/ml)
Hình 3.4. Sƣ̣ phụ tḥc đợ hấp thụ quang của dung dị ch
ACE theo thời gian
Hình 3.5. Sƣ̣ phụ thuộc độ hấp thụ quang của dung dị ch
ASC theo thời gian

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

50

52

54




MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây việc sản xuất các chế phẩm dƣợc dụng tăng
nhanh, đặc biệt việc sản xuất các thuốc đa thành phần ngày càng phong phú.
Do đó công tác kiểm nghiệm chất lƣợng sản phẩm, xác định thành phần của
thuốc ngày càng đòi hỏi kỹ thuật chính xác hiện đại và nhanh chóng. Phƣơng
pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) có độ lặp và độ chính xác cao đã
đƣợc ứng dụng. Tuy nhiên phƣơng pháp HPLC địi hỏi các hóa chất và dung
mơi phải có độ tinh khiết cao, hệ thống thiết bị đắt tiền và đòi hỏi kỹ thuật
phƣ́c tạp nên chƣa thật sự phổ biến. Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ phân tử
có nhiều ƣu điểm hơn nhƣ sƣ̉ dụng máy móc đơn giản , hóa chất phổ biến và
thời gian phân tí ch nhanh tiết kiệm đƣợc hóa chất , hạ giá thành phân tích mẫu
đồng thời do thời gian phân tí ch nhanh cũng tránh đƣợc sự nhiễm bẩn .
Tuy nhiên, để xác định đồng thời hỗn hợp nhiều cấu tử có phổ hấp thụ
quang phân tử xen phủ nhau thì lại gặp khó khăn trong việc tách riêng từng
cấu tử hoặc phải áp dụng các biện pháp thêm chất che, loại trừ ảnh hƣởng của
từng cấu tử, đó là quy trình phức tạp mất nhiều thời gian và dễ gây sai số
trong q trình thực hiện, đơi khi khơng thể thực hiện đƣợc [3, 4, 5].
Đã có n hiều cơng trình nghiên cứu phƣơng pháp trắc quang xác định

đồng thời hỗn hợp nhiều cấu tử có phổ hấp thụ quang phân tử xen phủ nhau
mà không phải tách chúng ra khỏi nhau nhƣ: phƣơng pháp sai phân, phƣơng
pháp phổ đạo hàm, phƣơng pháp hồi quy, phƣơng pháp Vierordt, phƣơng
pháp bình phƣơng tối thiểu, phƣơng pháp lọc Kalman.
Phƣơng pháp trắc quang dùng phổ tồn phần kết hợp với kỹ thuật tính
tốn và ứng dụng phần mềm máy tính đã bƣớc đầu đƣợc nghiên cứu và cho
nhiều ƣu điểm: quy trình phân tích đơn giản, tốn ít thời gian, tiết kiệm hóa
chất và đạt độ chính xác cao [3, 4, 6, 7, 12].

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

1




Phép phân tích có thể dùng để kiểm tra hàm lƣợng các biệt dƣợc một cách
tƣơng đối đơn giản, nhanh chóng. Trong ḷn văn này, chúng tơi sử dụng phƣơng
pháp trắc quang dùng phổ toàn phần kết hợp áp dụng thuật tốn lọc Kalman để xây
dựng qui trình định lƣợng đồng thời acetaminophen (ACE) và axit ascorbic (ASC)
trong thuốc giảm đau - hạ sốt Hapacol Kids và trong thuốc Effe-Paracetamol,
phƣơng pháp đề xuất có thể áp dụng trong thực tiễn phân tích và kiểm nghiệm
dƣợc.
Xuất phát tƣ̀ nhƣ̃ng lý do trên , chúng tôi thực hiện đề tài : "Xác định
đồng thời acetaminophen và axit ascobic t

rong thuốc Hapacol Kids và

Effe-Paracetamol theo phương pháp phổ hấp thụ phân tử sử dụng

chương

trình lọc Kalman"

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

2




Chƣơng 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Định luật hấp thụ quang
1. 1.1. Định luật Bughe - Lămbe - Bia
Khi chiếu một chùm tia sáng có năng lƣợng nhất đị nh vào mợt dung dịch
chƣ́a cấu tƣ̉ hấp thụ ánh sáng thì cấu tƣ̉ đó sẽ hấp thụ chọn lọc một số tia
sáng. Độ hấp thụ quang của cấu tử tỷ lệ thuận với nồng độ của cấu tƣ̉ trong
dung dịch và bề dày lớp dung dịch mà ánh sáng truyền qua [5, 9].
Phƣơng trình tốn học biểu diễn định luật Bughe - Lămbe - Bia
A = . b. C

(1.1)

Trong đó : A: độ hấp thụ quang của cấu tƣ̉ ở bƣớc sóng . (A khơng
có thứ ngun)
: hệ số hấp thụ mol phân tử của cấu tử tại bƣớc sóng .
b: bề dày lớp dung dịch (cm).
C: nồng độ của cấu tử trong dung dịch (mol/lit).
1.1.2. Những nguyên nhân gây sai lệch định luật hấp thụ quang

Theo định luật hấp thụ quang A=f(, b, C) nghĩa là độ hấp thụ quang A
là hàm số của ba biến:  (bƣớc sóng của chùm sáng chiếu qua dung dị ch ), b
(bề dày lớp dung dịch) và C (nồng độ chất: mol/lit). Do đó mọi sự sai lệch của
các tham số này đều có thể đƣa đến làm sai lệch quy luật hấp thụ quang, gây
sai số cho phép đo độ hấp thụ quang của chất, bao gồm:
- Chùm sáng chiếu qua dung dị ch khơng hồn tồn đơn sắc.
- Các điều kiện đo quang nhƣ: bề dày cu vét, độ trong suốt của bề mặt
cu vét không thật đồng nhất, bề mặt cu vét gây các hiện tƣợng quang học phụ
nhƣ tán xạ, hấp thụ...

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

3




- Các yếu tố làm sai lệch nồng độ C thực của chất cần đo độ hấp thụ
quang A nhƣ: sự phân li của phân tử chất đo quang sao cho rất nhỏ không
đáng kể và càng nhỏ càng tốt. Môi trƣờng pH của dung dịch mẫu. Sự tồn tại,
lƣợng dƣ nhiều hay ít của thuốc thử tạo phức sinh ra hợp chất cần đo quang.
Sự có mặt của các ion, các chất lạ khác có trong dung dịch mẫu.
- Nhiệt độ môi trƣờng và dung dịch đo phổ trong cu vét là không hằng
định suốt trong thời gian đo. Vì trong một mức độ nhất định độ hấp thụ quang
A phụ thuộc vào nhiệt độ.
- Các bộ phận trong hệ đo quang của máy đo độ hấp thụ quang A nhƣ:
sự hấp thụ, sự tán xạ, sự phản xạ ánh sáng của các thấu kính, lăng kính, cách
tử, các hệ gƣơng và tính không đồng nhất cao của chúng [5, 9, 11].
1.1.3. Tính chất cộng tính độ hấp thụ quang
Độ hấp thụ quang của một dung dịch hỗn hợp nhiều cấu tử tại một

bƣớc sóng bất kỳ bằng tổng độ hấp thụ quang của tất cả các cấu tử trong hỗn
hợp tại bƣớc sóng đó.
Phƣơng pháp trắc quang muốn xác định đồng thời các cấu tử trong một
hỗn hợp mà phổ hấp thụ quang phân tƣ̉ của chúng xen phủ nhau thì độ hấp
thụ quang của các cấu tử trong hỗn hợp đó phải tuân theo định luật Bughe Lămbe - Bia và có tính chất cộng tính.
Phƣơng trình toán học biểu diễn tính cộng tính về độ hấp thụ quang của
dung dịch hỗn hợp n cấu tử tại bƣớc sóng :
n

A λ =A1,λ +A 2,λ +...+Ai,λ +...+A n,λ =  Ai,λ

(1.2)

i=1

Trong đó: A: độ hấp thụ ánh sáng của dung dịch hỗn hợp n cấu tử tại
bƣớc sóng .
A i,: độ hấp thụ ánh sáng của cấu tử thứ i tại bƣớc sóng ; n là số cấu
tử hấp thụ ánh sáng có trong hỗn hợp; với i = 1  n.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

4




Từ (1.1) có thể viết lại phƣơng trình (1.2) nhƣ sau :
n

A λ = ε1,λ .b.C1 +ε 2,λ .b.C2 +...+ε n,λ .b.Cn =  ε i,λ .b.Ci

(1.3)

i=1

Trong phép phân tích trắc quang, khi phân tích đồng thời nhiều cấu tử
trong hỗn hợp thì tính chất cộng tính của độ hấp thụ quang ảnh hƣởng đến
độ chính xác và kết quả phép phân tích. Vì vậy, cần thiết phải kiểm tra tính
cộng tính độ hấp thụ quang của hỗn hợp trƣớc khi thực hiện phép phân tích.
Để kiểm tra tính cộng tính độ hấp thụ quang của hỗn hợp ở các điều
kiện khác nhau, ngƣời ta so sánh tổng độ hấp thụ quang của các dung dịch
chứa từng cấu tử riêng rẽ với độ hấp thụ quang của dung dịch hỗn hợp chứa
các cấu tử đó với nồng độ đã biết và đo trong cùng một điều kiện. Kết quả
kiểm tra sẽ cho biết có sự ảnh hƣởng giữa các cấu tử hấp thụ quang trong
dung dịch hỗn hợp (các thành phần hấp thụ quang có tƣơng tác với nhau
khơng) và ở khoảng giới hạn nồng độ nào thì độ hấp thụ quang của dung dịch
nghiên cứu còn tuân theo định luật Bughe - Lămbe - Bia và thoả mãn tính
cộng tính độ hấp thụ quang để có thể áp dụng.
Nguyên nhân làm sai lệch tính cộng tính độ hấp thụ quang có thể là
nguyên nhân hóa học do tƣơng tác hóa học giữa các cấu tử trong hỗn hợp,
cũng có thể do tƣơng tác vật lý (lực ion, các cấu tử có sự hút, đẩy lẫn nhau. .
.), do hiện tƣợng khuếch tán, tán xạ ánh sáng của máy đo, nguyên nhân dụng
cụ [5, 6, 9, 11].
1.2. Một số phƣơng pháp phân tích quang phổ UV-VIS xác định
đồng thời các cấu tử có phổ hấp thụ xen phủ nhau
Cơ sở của các phƣơng pháp này đều dựa vào biểu thức của định luật
Bughe - Lămbe - Bia, kết hợp với mợt sớ phƣơng pháp tính tốn khác mà
khơng cần che, tách các cấu tử vẫn cho phép xác định đồng thời thành phần
của chúng trong hỗn hợp.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

5




1.2.1. Phương pháp phổ đạo hàm [3, 12]
Phƣơng pháp phổ đạo hàm hiện nay đƣợc ứng dụng khá phổ biến
trong phân tích các hỗn hợp chất vô cơ, hữu cơ và đặc biệt là các chế
phẩm dƣợc dụng .
Nguyên tắc của phƣơng pháp:
Độ hấp thụ quang của các cấu tử là hàm của độ dài bƣớc sóng của ánh
sáng tới A = f().
Phƣơng trình tốn học biểu diễn phổ đạo hàm của độ hấp thụ quang
theo bƣớc sóng  nhƣ sau:
Đạo hàm bậc 1 của độ hấp thụ quang: A1λ =

dA
= f , λ
dλ

Đạo hàm bậc 2 của độ hấp thụ quang: A 2λ =

d2A
= f ,,  λ 
dλ 2

...

...

...

...

...

...

...

...

Đạo hàm bậc n của độ hấp thụ quang:

A nλ  =

...
dn A
= f (n)  λ 
n
dλ

(1.4)

Theo định luật Bughe - Lămbe - Bia ta có: A 0λ = A = .b.C
C và b là hằng số, không phụ thuộc vào bƣớc sóng  ta có:
A1λ =

dA
dε
= b.C
dλ
dλ

A λ =

d2A
d 2ε
=b.C
dλ 2
dλ 2

...

...

2

A nλ 

...

dn A
dnε
= n = b.C n
dλ
dλ

(1.5)

Độ hấp thụ quang của dung dịch có tính cộng tính nên:
A nλ  hon hop = A nλ Cau tu 1 + A nλ Cau tu 2 + ... +A nλ Cau tu n

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

6

(1.6)




Để tính đạo hàm tại bƣớc sóng  ngƣời ta chọn một cửa sổ  n điểm số
liệu từ phổ bậc 0 và một đa thức hồi quy đƣợc tính bằng phƣơng pháp bình
phƣơng tối thiểu. Đa thức này có dạng:
A = a0 + a1. + a2.2 + . . . + ak.k

(1.7)

Các hệ số a0, a1, . . ak tại mỗi bƣớc sóng tƣơng ứng là các giá trị đạo
hàm bậc 0, 1, 2, . . .k. Để có phổ đạo hàm đối với tập số liệu phổ bậc không,
đầu tiên ta phải sử dụng phƣơng pháp hồi quy bình phƣơng tối thiểu để tìm
đƣợc hàm hồi quy là đa thức bậc cao. Sau đó lấy đạo hàm của hàm này ta sẽ đƣợc
các phổ đạo hàm.
Nhƣ vậy, dùng phƣơng pháp phổ đạo hàm ta có thể tách phổ gần trùng
nhau thành những phổ mới và khi đó ta có thể chọn đƣợc những bƣớc sóng
mà tại đó chỉ có duy nhất 1 cấu tử hấp thụ quang cịn các cấu tử khác khơng

hấp thụ, nhờ đó mà có thể xác định đƣợc từng chất trong hỗn hợp. Bằng toán
học, ngƣời ta xây dựng đƣợc phần mềm khi đo phổ của dung dịch hỗn hợp có
thể ghi ngay đƣợc phổ đạo hàm các bậc của phổ đó. Căn cứ vào các giá trị
phổ đạo hàm ta lựa chọn đƣợc bƣớc sóng xác định đối với từng cấu tử, với
hàm A = f(), khi bậc đạo hàm của hàm A càng cao thì các đỉnh cực đại hấp
thụ của các chất càng cách xa nhau, tức là độ phân giải tốt nhƣng cƣờng độ
hấp thụ giảm đi nên độ nhạy của phép xác định cũng bị giảm theo. Do đó
trong thực tế, không nên chọn bậc đạo hàm quá cao mà chỉ nên chọn đến khi
mà đỉnh hấp thụ của hai chất vừa tách khỏi nhau và khơng cịn sự xen phủ
hoặc xen phủ rất ít là đƣợc.
Dùng phổ đạo hàm tăng độ tƣơng phản giữa các phổ có độ bán rộng
khác nhau, làm rõ miền hấp thụ đặc trƣng của cấu tử nên phƣơng pháp có khả
năng chọn lọc tƣơng đối cao.
Hạn chế của phƣơng pháp phổ đạo hàm là khi

hỗn hợp nghiên cứu có

nhiều cấu tử có phổ hấp thụ xen phủ nhau và trƣờng hợp các cấu tử có phổ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

7




hấp thụ quang phân tử tƣơng tự nhau thì khơng thể áp dụng phƣơng pháp
phổ đạo hàm, vì khi đó rất khó khăn để lựa chọn đƣợc một bƣớc sóng thích
hợp để xác định một cấu tử nào đó, mặt khác khi đạo hàm lên thì các cực
đại hấp thụ vẫn trùng nhau. Đây là hạn chế lớn nhất của phƣơng pháp phổ

đạo hàm [3, 12].
1.2.2. Phương pháp Vierordt [3, 6, 12]
Phƣơng pháp Vierordt hiện nay đƣợc ứng dụng rộng rãi trong phân tích
hỗn hợp các chất hữu cơ, dƣợc phẩm và hỗn hợp các chất màu. Phƣơng pháp
Vierordt chủ yếu đƣợc dùng với các hệ có từ hai đến ba cấu tử mà độ hấp thụ
quang của các cấu tử đó xen phủ nhau khơng nhiều.
Điều kiện để áp dụng phƣơng pháp này là độ hấp thụ quang của các cấu
tử trong hỗn hợp phải tuân theo định luật Bughe - Lămbe - Bia và thoả mãn
tính cộng tính.
Để xác định nồng độ của các cấu tử trong hỗn hợp, lần đầu tiên
Vierordt đã đo độ hấp thụ quang của dung dịch hỗn hợp ở các bƣớc sóng
khác nhau, sau đó thiết lập hệ phƣơng trình bậc nhất mà số phƣơng trình bằng
số ẩn số (số cấu tử trong hỗn hợp), giải hệ phƣơng trình này sẽ tính đƣợc nồng
độ của các cấu tử.
Với hỗn hợp chứa n cấu tử ta cần phải lập hệ n phƣơng trình n ẩn. Hệ
phƣơng trình này đƣợc thiết lập bằng cách đo độ hấp thụ quang của hỗn hợp ở
n bƣớc sóng khác nhau.
A(1) = 11bC1 + 21bC2 + . . . + i1bCi + . . . + n1bCn
A(2) = 12bC1 + 22bC2 + . . . + i2bCi + . . . + n2bCn
...

...

...

...

...

...

...

...

...

A(n) = 1nbC1 + 2nbC2 + . . . + inbCi + . . . + nnbCn

(1.8)

Trong đó : A(1), A(2),..., A(n): Độ hấp thụ quang của hỗn hợp ở bƣớc sóng
1, bƣớc sóng 2 , . . .và bƣớc sóng n.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

8




in: hệ số hấp thụ mol phân tử của cấu tử i tại bƣớc sóng n (đƣợc xác
định bằng cách đo độ hấp thụ quang của dung dịch chỉ chứa cấu tử i ở bƣớc
sóng n).
b: bề dày lớp dung dịch (cm).
Ci: nồng độ của cấu tử thứ i trong hỗn hợp (mol/lit). Với i, j = 1 n.
Giải hệ n phƣơng trình với n ẩn sớ là C

1,

C2... Cn sẽ tìm đƣợc nồng độ

của các cấu tử.
Phƣơng pháp Vierordt chủ yếu đƣợc vận dụng để tìm cách giải hệ
phƣơng trình nhƣ: giải bằng đồ thị, giải bằng ma trận vuông, phƣơng pháp
khử Gauss, . . .để xác định nồng độ của mỗi cấu tử.
Phƣơng pháp Vierordt đơn giản, dễ thực hiện nhƣng chỉ áp dụng đƣợc
khi số cấu tử trong dung dịch hỗn hợp ít, phổ hấp thụ quang phân tử xen phủ
nhau không nhiều, tính chất cộng tính độ hấp thụ quang đƣợc thoả mãn
nghiêm ngặt, thiết bị đo quang tốt thì phƣơng pháp cho kết quả khá chính xác.
Đối với hệ nhiều cấu tử, đặc biệt là khi phổ của các cấu tử xen phủ nhau
nhiều, tính chất cộng tính độ hấp thụ quang không đƣợc thoả mãn nghiêm
ngặt, thiết bị đo có độ chính xác khơng cao thì phƣơng pháp khơng chính xác
và có sai số lớn [3, 6, 12].
1.2.3. Phương pháp bình phương tối thiểu [3, 12]
Phƣơng pháp bình phƣơng tối thiểu có thể ứng dụng trong việc phân tích
các hệ phức tạp có phổ hấp thụ phân tử của các cấu tử xen phủ nhau nhiều.
Nguyên tắc của phƣơng pháp bình phƣơng tối thiểu cho hệ đa biến (Least
Squares – LS) là áp dụng định luật Bughe - Lămbe - Bia và tính chất cộng
tính của độ hấp thụ quang để thiết lập số phƣơng trình lớn hơn nhiều số cấu tử
trong hỗn hợp.
Trong hệ n cấu tử thoả mãn định luật Bughe - Lămbe - Bia và tính chất
cộng tính độ hấp thụ quang ta có:

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

9

A = 1bC1 + 2bC2 + . . . + nbCn =

n

 k .C
i

i

(1.9)

i=1

Sau khi quét phổ ở m bƣớc sóng, nếu m = n thì ta sẽ lập đƣợc hệ
phƣơng trình tuyến tính n ẩn số (phƣơng pháp Vierordt), nếu m > n thì ta sẽ
lập đƣợc hệ mà số phƣơng trình nhiều hơn số ẩn số:
A1 = 11bC1 + 21bC2 + . . . + n1bCn
A2 = 12bC1 + 22bC2 + . . . + n2bCn
Am = 1mbC1 + 2mbC2 + . . . +

nmbCn

(1.10)

Một cách tổng quát có thể viết lại hệ phƣơng trình (1.10) là:
n

Aj =

 ε .b.C
ij

i

i=1

với Aj là độ hấp thụ quang của hỗn hợp ở bƣớc sóng j.
ij: hệ số hấp thụ mol phân tử của cấu tử i ở bƣớc sóng j.
b: bề dày lớp dung dịch (cm).
Ci: nồng độ của cấu tử i (mol/ lit). Với i = 1  n; j =1  m.
Vì ở bƣớc sóng j thì ij và b không đổi nên đặt ij.b = K, phƣơng trình
(1.10) đƣợc viết lại dƣới dạng ma trận:
A = K.C

(1.11)

Với A là véc tơ độ hấp thụ quang có m hàng, 1 cột.
C là véc tơ nồng độ của các cấu tử có 1 hàng, n cột.
K là ma trận m hàng, n cột của hệ số hấp thụ mol phân tử.
Ma trận hệ số hấp thụ K đƣợc tính:
K=

A AC'
=
C CC'

(1.12)

Dựa vào các giá trị độ hấp thụ quang A0 và các hằng số K, nồng độ của

các cấu tử cần phân tích C0 trong các mẫu đƣợc tính theo phƣơng trình:
C0 =

A 0 A 0 K'
=
K KK'

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

10

với m > n

(1.13)




Trong đó:
C’, K’ là ma trận chuyển vị của ma trận C và ma trận K.
C0, A0 là véc tơ của nồng độ mẫu và của độ hấp thụ quang chuẩn.
Phƣơng pháp bình phƣơng tối thiểu có thể sử dụng toàn bộ số liệu đo
phổ để lập ra hệ m phƣơng trình n ẩn số (m > n). Quá trình biến đổi ma trận
theo nguyên tắc của phép bình phƣơng tối thiểu sẽ mắc sai số nhỏ nhất, do đó
nâng cao độ chính xác của phép xác định. Cho phép sử dụng máy tính hỗ trợ
trong việc nhập dữ liệu từ kết quả của máy đo và giải hệ phƣơng trình cho kết
quả nhanh chóng chính xác.
Hạn chế: Để phân tích cần phải biết thành phần định tính của hỗn hợp,
trƣờng hợp chƣa biết rõ thành phần của hỗn hợp hoặc các cấu tử có sự tƣơng
tác với nhau làm thay đổi hệ số hấp thụ mol phân tử của từng cấu tử thì khơng

thể áp dụng đƣợc vì sai số sẽ rất lớn.
Về nguyên tắc, có thể sử dụng phổ tồn phần để lập m phƣơng trình n
ẩn (với m >n trong đó m là số bƣớc sóng đo quang, n là số cấu tử trong hỗn
hợp). Tuy nhiên phƣơng pháp không chỉ rõ giới hạn dùng những bƣớc sóng
có độ hấp thụ quang A nhƣ thế nào cũng nhƣ số lƣợng cấu tử trong hỗn hợp
tối đa là bao nhiêu thì kết quả mới chính xác [3, 12].
1.2.4. Phương pháp mạng nơ ron nhân tạo [12]
Phƣơng pháp mạng nơ ron nhân tạo đƣợc ứng dụng để xác định đồng
thời các cấu tử theo phƣơng pháp trắc quang.
Nguyên tắc: Đặt các nơ ron sao cho chúng ở trong những lớp cách
biệt, mỗi nơ ron trong một lớp đƣợc nối với tất cả các nơ ron khác ở lớp kế
tiếp và xác định bằng những tín hiệu chỉ đƣợc truyền theo một hƣớng qua
mạng. Đó chính là mơ hình mạng nơ ron.
Quá trình vận hành mạng nơ ron: mỗi nơ ron nhận một tín hiệu từ nơ ron
của lớp trƣớc và mỗi tín hiệu này đƣợc nhân với hệ số riêng. Những tín hiệu

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

11




vào có trọng số đƣợc gom lại và qua một hàm hạn chế dùng để căn chỉnh tín
hiệu ra (kết quả) vào một khoảng giá trị xác định. Sau đó, tín hiệu ra của hàm
hạn chế đƣợc truyền đến tất cả các nơ ron của lớp kế tiếp. Nhƣ thế, để sử dụng
mạng giải bài toán, chúng ta sử dụng những giá trị tín hiệu vào cho các lớp đầu.
Cho phép tín hiệu lan truyền qua mạng và đọc các giá trị kết quả sau lớp ra.
Mơ hình hoạt động của mạng nơ ron đƣợc thể hiện ở hì nh 1.1.
lớp ẩn

input

output

Tín hiệu vào

Tín hiệu ra

Hình 1.1. Mô hì nh hoạt động của mạng nơ ron
Độ chính xác của tín hiệu ra (kết quả) phụ thuộc vào trọng số của các
nơ ron, nên cần phải hiệu chỉnh các trọng số để giải với từng bài toán cụ thể.
Để hiệu chỉnh đƣợc trọng số cần các thông tin lan truyền ngƣợc. Quá trình
lan truyền ngƣợc đƣợc thực hiện với một số bƣớc lặp. Lúc đầu, các kết quả
thu đƣợc sẽ là hỗn loạn. Kết quả này đƣợc so sánh với kết quả đã biết và tín
hiệu sai số bình phƣơng trung bình sẽ đƣợc tính. Sau đó, giá trị sai số sẽ
đƣợc lan truyền trở lại mạng và những thay đổi nhỏ đƣợc thực hiện đối với
các trọng số trong mỗi lớp. Sự thay đổi trọng số đƣợc tính toán sao cho giảm
tín hiệu sai số đối với truờng hợp đang xét. Tồn bộ q trình đƣợc lặp lại
đối với mỗi bài tốn và sau đó lại quay trở về bài tốn đầu tiên và cứ thế tiếp
tục. Vịng lặp đƣợc lặp lại cho đến khi sai số toàn cục rơi vào vùng xác định
bởi một ngƣỡng hội tụ nào đó. Tất nhiên, khơng bao giờ các kết quả thu đƣợc
có độ chính xác tuyệt đối.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

12

Hạn chế của phƣơng pháp mạng nơron là

việc thực hiện các thí

nghiệm phức tạp, khó áp dụng vào thực tế. Để xây dựng đƣợc chƣơng trình
theo phƣơng pháp mạng nơ ron có kết quả cao là rất khó và địi hỏi ngƣời
lập trình phải có kiến thức tốt về tin học [12].
1.2.5. Phương pháp lọc Kalman [7, 12]
Thuật toán lọc Kalman đƣợc ứng dụng để xác định đồng thời thành phần
các chất , các nguyên tố đất hiếm hay một số tá dƣợc trong hỗn hợp bằng
phƣơng pháp trắc quang.
Nguyên tắc: Thuật toán lọc Kalman hoạt động trên cơ sở các file dữ
liệu phổ đã ghi đƣợc của từng cấu tử riêng rẽ và của hỗn hợp các cấu tử, xác
định sự đóng góp về phổ của từng cấu tử trong hỗn hợp tại các bƣớc sóng.
Khi chƣơng trình chạy, những kết quả tính toán liên tiếp sẽ càng tiến gần đến
giá trị thực.
Trong thực tế, ngƣời ta sử dụng phƣơng pháp bình phƣơng tối thiểu để
giảm sai số giữa phổ của hỗn hợp với phổ nhân tạo đƣợc tiên đoán bởi các
xấp xỉ lọc Kalman. Kết quả tính toán là lý tƣởng khi phổ của hỗn hợp trừ đi
phổ nhân tạo đƣợc tính bởi lọc Kalman sẽ tạo ra một đƣờng thẳng có độ lệch
khơng đáng kể. Độ đúng của phép xác định phụ thuộc vào độ nhiễu của nền,
vào việc tách các đỉnh phổ hấp thụ của các cấu tử và sự tƣơng tác giữa các
cấu tử. Hỗn hợp có càng ít cấu tử, các đỉnh hấp thụ càng cách xa nhau thì sai số
của phép tính tốn sẽ càng nhỏ.
Việc tính toán sẽ đƣợc thực hiện trên tồn bộ khoảng bƣớc sóng đƣợc
chọn. Nếu kết thúc q trình tính tốn, độ lệch chuẩn tƣơng đối của giá trị
nồng độ các cấu tử trong hỗn hợp vẫn lớn hơn giá trị sai số cho phép thì
nồng độ của cấu tử đó sẽ phải xác định lại. Trong trƣờng hợp đó, cần phải
tăng giá trị sai số mặc định hoặc giảm số giá trị nồng độ mặc định để tính giá
trị nồng độ trung bình [7, 12].

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

13




1.3. Tổng quan về acetaminophen, axit ascobic và một số loại thuốc
giảm đau, hạ sốt
1.3.1. Sơ lược về acetaminophen
Acetaminophen có c ông thức phân tử là: C8H9NO2
Khối lƣợng mol phân tử: 151,17 (g/mol).
Cơng thức cấu tạo: Acetaminophen gồm có một vịng nhân benzen,
đƣợc thay thế bởi một nhóm hydroxyl và nguyên tử nitơ của một amit theo
kiểu para (1,4). Nhóm amit là acetamit.
Paracetamol (N-(4-hydroxyphenyl)acetamit).

Cấu trú c phân tƣ̉ là một hệ thống liên kết đôi rộng rãi, nhƣ cặp electron
tƣ̣ do trong nguyên tƣ̉ oxi của nhóm hydroxyl , đám mây  của vòng benzen,
cặp electron tƣ̣ do của nguyên tƣ̉ nitơ và cặp electron tƣ̣ do của nguyên tƣ̉ oxi
trong nhóm cacbonyl ; tất cả đều tạo đƣợc nối đơi. Sự có mặt của hai nhóm
hoạt tính cũng làm cho vòng benzen phản ứng lại với các chất thay thế thơm có
ái lực điện. Khi các nhóm thay thế là đoạn mạch thẳng ortho và para đối với mỗi
cái khác, tất cả các vị trí trong vòng đều ít nhiều đƣợc hoạt hóa nhƣ nhau. Sự liên
kết cũng làm giảm đáng kể tính bazơ của nhóm OH và nhóm NH, khi tạo ra các
hydroxyl có tính axit.
Tên gọi acetaminophen hay paracetamol đƣợc lấy từ tên hóa học của
hợp chất: N-acetyl - para-aminophenol.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

14




Điều chế acetaminophen
Từ nguyên liệu ban đầu là phenol, acetaminophen có thể đƣợc tạo ra
theo sơ đồ hình 1.2.
O

HN

CH3

NH2
O
O

O

+

+

H3C
H3C

O

OH

CH3
OH

OH

p-aminphenol

acetaminophen

anhidrit axetic

axit axetic

Hình 1.2. Các phản ứng tổng hợp acetaminophen
Phenol đƣợc nitrat hóa bởi axit sunfuric và natri nitrat (phenol là chất
có hoạt tính cao, sự nitrat hóa của nó chỉ địi hỏi điều kiện thông thƣờng trong
khi hỗn hợp hơi axit sunfuric và axit nitric cần có nitrat benzen).
Chất đồng phân para đƣợc tách khỏi đồng phân ortho bằng thuỷ phân,
chất 4-nitrophenol đƣợc biến đổi thành 4-aminophenol sử dụng một chất khử
nhƣ natri borohydrit trong dung môi bazơ. 4-aminophenol phản ứng với
anhydrit axetic để cho acetaminophen.
Năm 1878 Harmon Northrop Morse lần đầu tiên đã tổng hợp đƣợc
acetaminophen từ con đƣờng giáng hóa p-nitrophenol cùng với thiếc trong
axit axetic băng. Sản phẩm acetaminophen đầu tiên đã đƣợc McNeil
Laboratories bán ra năm 1955 nhƣ một thuốc giảm đau, hạ sốt cho trẻ em với
tên Tylenol Children's Elixir [16, 24, 25]. Sau này, acetaminophen đã trở thành
thuốc giảm đau hạ sốt đƣợc sử dụng rộng rãi nhất với rất nhiều tên biệt dƣợc

đƣợc lƣu hành

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

15




Tính chất:
Acetaminophen ngun chất là chất bột màu trắng, khơng mùi, vị đắng
nhẹ, khó tan trong nƣớc, tan tốt trong nƣớc nóng, tan trong ancol và dung dịch
hydroxit kim loại kiềm do tạo muối phenolat. Khi thủy phân acetaminophen
bằng dung dịch axit HCl, sau đó thêm nƣớc thì khơng xuất hiện kết tủa vì
p-aminophenol tan trong axit nhƣng nếu thêm thuốc thử kalidicromat vào thì
có phản ứng tạo kết tủa màu tím.
Dƣợc động học và tác dụng của hoạt chất acetaminophen
Acetaminophen là chất chuyển hóa có tính chất của phenaxetin, là thuốc
giảm đau, hạ sốt hữu hiệu có thể thay thế aspirin, tuy nhiên khơng nhƣ aspirin
nó khơng hoặc ít có tác dụng chống viêm. Acetaminophen hấp thụ nhanh qua
đƣờng tiêu hóa, hiệu suấ t sƣ̉ dụng là 80-90%, hầu nhƣ khơng gắn vào protein
huyết tƣơng. Acetaminophen chuyển hóa lớn ở gan và một phần nhỏ ở thận,
cho các dẫn xuất glucozo và sunfo, thải trừ qua thận. Cũng nhƣ các thuốc
chống viêm khơng chƣ́a steroit khác, acetaminophen có tác dụng hạ sốt và
giảm đau, tuy nhiên lại khơng có tác dụng chống viêm và thải trừ axit uric,
không kích ứng tiêu hóa, khơng ảnh hƣởng đến tiểu cầu và đông máu.
Cơ chế tác dụng: Cơ chế tác dụng của acetaminophen đang cịn đƣợc
tranh cãi, nó cũng có tác dụng ức chế men cyclooxygenas (COX) làm giảm
tổng hợp prostaglandin giống nhƣ aspirin, tuy nhiên acetaminophen lại khơng
có tác dụng chống viêm [22,23].

Các men COX chịu trách nhiệm chuyển hóa arachidonic thành
prostaglandinH2, là chất khơng bền vững và có thể bị chuyển hóa thành nhiều
loại chất trung gian khác. Các thuốc chống viêm kinh điển nhƣ NSAIDs tác
động ở khâu này. Hoạt tính của COX dựa vào sự tồn tại của nó dƣới dạng oxy
hóa đặc trƣng, tyrosin 385 sẽ bị oxy hóa thành một gốc. Ngƣời ta đã chỉ ra
rằng, acetaminophen làm giảm dạng oxy hóa của men này từ đó ngăn chặn nó

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

16