Análises_farmacêuticas_aula_1_bloco_tema_UV_IV

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ESPECTROSCOPIA APLICADA A ANÁLISE DE MEDICAMENTOS 
REGIÃO DO ULTRAVIOLETA E VISÍVEL E 
INFRAVERMELHO 
1 
Faculdade de Farmácia 
Disciplina: Análises Farmacêuticas - Noturno 
Profa Dra Adriana Passos Oliveira 
Email: adrianapassos@pharma.ufrj.br 
Espectro eletromagnético 
2 
PAVIA, D. L., et. al., 2001. Introdução à espectroscopia –3ª edição. p. 14. 
Introdução a Espectroscopia 
3 
PAVIA, D. L., et. al., 2001. Introdução à espectroscopia –3ª edição. p. 14. 
Espectroscopia na região do Ultravioleta e Visível 
Conteúdo: 
 
• Espectroscopia de absorção UV-Vis. 
 
• Análise Qualitativa 
 
• Análise Quantitativa 
– ponto-duplo; 
– coeficiente de extinção; 
– curva de calibração; 
4 
• Ultra-violeta – 200-400nm 
• Visível – 400 – 800nm 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
• A absorção da energia é quantizada e conduz a passagem dos elétrons de 
orbitais do estado fundamental para orbitais de maior energia em um estado 
excitado. 
 Espectroscopia de absorção no UV-Vis 
5 
Espectroscopia: Estudo da interação entre a matéria e a radiação 
eletromagnética – energia radiante que apresenta tanto as propriedades de 
partículas quanto de ondas. 
PAVIA, D. L., et. al., 2012. Introdução à espectroscopia – tradução da 4ª edição norteamericana. CENGAGE. p. 365. 
 
• A radiação UV/visível causa transições eletrônicas em uma molécula, 
promovendo a passagem de elétrons de um orbital ligante para um antiligante 
(instável). Essa energia pode ser quantizada 
TRANSIÇÕES ELETRÔNICAS 
HOMO: Highest Occupied Molecular Orbital 
LUMO : Lowest Unoccupied Molecular Orbital 
 Espectroscopia de absorção no UV-Vis 
6 
 n  p* - Passagem 
de é não 
compartilhado para um 
orbital p instável 
(antiligante) 
C O C O
C O C O
• CROMÓFOROS: unidades da molécula responsáveis pela absorção 
• Mais comuns: sistemas C=C (p to p*) and C=O (n to p*) 
Energia 
 
 l 
 
 Espectroscopia de absorção no UV-Vis 
7 
8 
- Pequenas absortividades molares são características de transições n  p*, 
sendo muito difíceis de serem detectadas. 
- Transições p  p* são mais úteis em espectroscopia no UV/Vis. 
 Espectroscopia de absorção no UV-Vis 
9 
PAVIA, D. L., et. al., 2001. Introdução à espectroscopia –3ª edição. p. 14. 
A espectrofotometria faz parte da classe dos métodos 
analíticos que baseiam-se na interação da matéria com a 
energia radiante 
 
Luz 
incidente 
Luz 
emergente 
Luz absorvida 
Perdas: 
 - reflexões 
 - dispersão 
 -absorção 
•Boa 
sensibilidade 
•Baixo custo de 
análise 
•Fácil operação 
•Equipamentos 
robustos 
 Espectroscopia de absorção no UV-Vis 
Cores de Radiação 
Região do Visível 
Lei de Beer-Lambert 
A espectroscopia de absorção molecular está 
baseada na medida de absorbância (A) ou 
transmitância (T), que estão relacionadas 
através das equações: 
12 
Substâncias com o mesmo cromóforo  mesmo lmáx 
A Lei de Lambert-Beer 
- Em um dado comprimento de onda, a absorbância de uma amostra depende 
da quantidade de espécie absorvente que a luz encontra ao passar através de 
uma solução da mesma. 
- A absorbância depende tanto da concentração da amostra quanto do 
comprimento do caminho da luz através da amostra. 
A = cl 
A = absorbância da amostra = log I0/I 
I0 = intensidade da radiação incidindo sobre a amostra 
I = intensidade da radiação emergindo da amostra 
C = concentração da amostra, em mol/l 
l = comprimento do caminho percorrido pela luz 
através da amostra, em centímetros 
 = absortividade molar (litro mol-1 cm-1) 
 Espectroscopia de absorção no UV-Vis 
13 
- A absortividade molar (também denominada coeficiente de extinção) de uma 
substância é uma constante que é característica da substância em um 
comprimento de onda específico. 
- É a absorbância que deve ser observada para uma solução 1 M com um 
caminho de 1 cm de comprimento. 
- A absortividade molar da acetona, por exemplo, é 9000 a 195 nm e 13.6 a 274 
nm. 
 
- O solvente no qual a amostra está dissolvida quando o espectro é 
confeccionado deve ser relatado porque a absortividade molar não é 
exatamente a mesma em todos os solventes. 
 
lmáx 195 nm (máx = 9000, hexano); lmáx 274 nm (máx = 13.6, hexano) 
 
- Sendo a absorbância proporcional a concentração, a concentração de uma 
solução pode ser determinada se a absorbância e a absortividade molar em um 
comprimento de onda particular são conhecidos. 
 Espectroscopia de absorção no UV-Vis 
14 
Efeito da Conjugação sobre o lmáx 
ligações duplas 
conjugadas 
LUMO (orbital molecular desocupado de mais baixa energia) 
HOMO (orbital molecular ocupado de maior energia) 
Menor E requerida 
para um sistema 
conjugado 
 Espectroscopia de absorção no UV-Vis 
15 
- Quanto mais ligações duplas conjugadas existirem em uma substância, menor 
a energia requerida para a transição eletrônica  maior será o l na qual a 
transição ocorrerá. 
- o lmáx de uma substância pode ser usado para predizer o número de 
ligações duplas conjugadas numa dada substância. 
- Se uma substância possui ligações duplas conjugadas suficientes, ela irá 
absorver luz visível (lmáx  400 nm) e a substância será colorida. 
 Espectroscopia de absorção no UV-Vis 
16 
- Um auxocromo é um substituinte que, quando ligado a um cromóforo, altera o 
lmáx e a intensidade de absorção, geralmente aumentando os dois; grupos OH e 
NH2 são auxocromos. 
lmáx 
Deslocamento para o vermelho Deslocamento para o azul 
 Espectroscopia de absorção no UV-Vis 
Análise Qualitativa 
240 250 260 270 280 290 300 
Comprimento de onda (nm) 
 2
,0
 
 
 
 
2
,2
 
 
 2
,4
 
 
 
 2
,6
 
 
 
 2
,8
 
 
 
 
3
,0
 
 
 
 3
,2
 
 
L
o
g
 
ε 
A ou B 
C 
D 
C5H11 
C5H11 
OH 
C5H11 
R 
OH OH 
R 
OH 
C5H11 
OH 
OH 
OH OH 
(A) (B) 
(C) (D) 
Espectro de absorção do canabidiol comparado com outros fenóis. 
 Espectroscopia de absorção no UV-Vis 
• Análise quantitativa de uma determinada substância pode 
ser realizada por UV/VIS. Para isso é necessário: 
• Que a substância absorva na região UV/VIS (presença 
de grupos cromofóricos na molécula) 
• Apresentar especificidade no l da análise 
 
• Pode ser utilizado para quantificação: 
• De uma substância específica 
 (Ex: teor em hypericina) 
• De uma classe de substâncias 
 (Ex: flavonóides totais) 
18 
 Espectroscopia de absorção no UV-Vis 
Análise Quantitativa 
A concentração da amostra pode ser calculada utilizando um dos 3 
procedimentos: 
 
1- Padronização por ponto duplo ou simples 
Envolve a leitura da absorbância da amostra e da solução contendo o 
padrão. A concentração do padrão deve ser próxima a da amostra. É ideal 
quando existe um padrão com alto grau de pureza. 
Ca = Aa x Cp / Ap 
Análise de Matéria Prima e Produto Acabado 
 Espectroscopia de absorção no UV-Vis 
Análise Quantitativa 
19 
A

C
B
Absorbância 
Absortividade molar 
Concentração molar 
Comprimento de 
percurso da célula 
 Lei de Lambert-Beer. 
BCA 
aa BCA  pp BCA 
p
p
a
a
C
A
C
A

p
a
pa
A
A
CC 
aC
aA
Absorbância da 
amostra 
Conc. da amostra 
pA
pC
Absorbância do 
padrão 
Conc. do padrão 
(A) Solução amostra (B) Solução padrão 
Substituindo (A) em (B) 
20 Espectroscopia de absorção no UV 
Análise Quantitativa: Ponto duploValor rotulado da amostra: 
250 mg/100mL 
Farm. Bras. 4 Ed, Parte II, 1 fascículo 
Tomada da amostra: 10 mL 
Absorbância da amostra = 0,336 
Absorbância do padrão = 0,350 
Qual a concentração de prometazina 
obtida para a amostra? 
21 
 Espectroscopia de absorção 
no UV-Vis 
Análise Quantitativa 
p
a
pa
A
A
CC 
 Solução padrão: 
 25 mg 
 50 mL 
 100 mL 
 5 mL 
 Cp = 0,025 mg/mL 
 Ap = 0,350 
 Ca = 0,024 mg/mL 
 Solução amostra 
Massa 
correspondente 
a 25 mg 
100 mL 
 50 mL 
 5 mL 
 Aa = 0,336 
 Teor = 96% 
22 
 Ca = ? 
 Espectroscopia de absorção no UV-Vis 
Análise Quantitativa: Ponto duplo 
2- Usando valores de absortividade padrão 
 
Coeficiente de Extinção OU Absorbância Específica, representado por A1% 
equivalente a solução 1% (p/v) do padrão. 
 
Utilizado quando a substância é estável e tem uma banda de absorção 
ampla e clara, praticamente não afetada por parâmetros instrumentais. É 
útil quando a substância de referência é cara ou difícil de se obter. 
23 Espectroscopia de absorção no UV-Vis 
Análise Quantitativa: Coeficiente de extinção (A1% ) 
Farm. Bras. 5 Ed, volume 2 
Furosemida comprimidos 40 mg 
p
a
pa
A
A
CC 
Solução padrão: 
A1%,1cm = 580 em 271 nm 
 Cp = 1% = 1g/100mL = 10 mg/mL 
 Ap = 580 
 Ca = 0,0078 mg/mL 
 Solução amostra 
100 mL 
 100 mL 
 1 mL 
 Ca = ? 
 Aa = 0,450 
 Teor = 97% 
24 
Massa 
correspondente 
a 80 mg 
 Espectroscopia de absorção no UV 
Análise Quantitativa: Coeficiente de extinção (A1% ) 
• É a capacidade de uma metodologia analítica de demonstrar que os resultados 
obtidos são diretamente proporcionais à concentração do analito na amostra, 
dentro de um intervalo especificado. 
 
• A relação matemática entre o sinal e a concentração ou massa da espécie de 
interesse deve ser determinada empiricamente. Essa relação matemática pode 
ser expressa como uma equação de reta chamada de curva de calibração. 
• No mínimo 5 concentrações diferentes. 
• Efetuar análise por no mínimo 3 
vezes, cada 
• Plotar diagrama de dispersão dos 
pontos: Y = f ( X ) 
• Aplica-se reta de regressão linear: 
Y = a + b X 
25 Espectroscopia de absorção no UV-Vis 
Análise Quantitativa: Curva de calibração 
3- Usando curva de calibração 
• No mínimo 5 concentrações diferentes, dentro da seguinte faixa: 
Ensaio Intervalo 
Determinação Quantitativa 80% a 120% concentração teórica 
Uniformidade Conteúdo 70% a 130% concentração teórica 
Teste de dissolução ± 20% além do intervalo especificado; 
 impurezas 
 
do nível esperado até 120% do limite 
máximo especificado. 
• A relação linear simples, descrita pela equação y = ax + b, só é válida em um 
determinado intervalo de massa ou concentração da espécie medida. 
• Faixa de aplicação corresponde ao intervalo entre o valor superior e inferior da 
substância em exame, que atenda aos requisitos de precisão e exatidão. 
• Depende da aplicação pretendida do método. 
26 Espectroscopia de absorção no UV-Vis 
Análise Quantitativa: Curva de calibração 
Brasil 2003. Ministério da Saúde. ANVISA. RE n º 899 de 29 de maio de 2003. Guia para Validação de Métodos Analíticos e Bioanalíticos. 
Faixa (Intervalo) de concentração 
 Calcular os coeficientes de regressão a e b da curva analítica através do 
método matemático conhecido como regressão linear 
 
 Calcular, a partir dos pontos experimentais, o coeficiente de correlação r. Este 
parâmetro permite uma estimativa da qualidade da curva obtida, pois quanto 
mais próximo de 1,0, menor a dispersão do conjunto de pontos experimentais e 
menor a incerteza dos coeficientes de regressão estimados. 
 
 Um coeficiente de correlação maior que 0,99 é considerado como evidência de 
um ajuste ideal dos dados para a linha de regressão. 
Reportar : 
 coeficiente linear da reta (a) ; 
 coeficiente angular da reta (b) ; 
 coeficiente de correlação (r) 
Ideal 
r > 0,99 
Fitoterápico r > 0,98 
Critério de aceitação 
27 Espectroscopia de absorção no UV-Vis 
Análise Quantitativa: Curva de calibração 
CUIDADOS BÁSICOS 
 Usar cubetas bem limpas: de quartzo para análise na região do ultra-violeta 
e de quartzo ou vidro para a região do visível (400 – 750nm); 
 Usar sempre solvente de grau espectroscópico; 
 Solvente deve ser transparente na área a ser analisada. 
28 
 Espectroscopia de absorção no UVc 
Na amostra poder conter outros componentes, 
além do principio ativo que podem absorver no 
comprimento de onda de leitura, ausentes na 
solução padrão? 
Isto produziria alguma interferência no resultado? 
O principio ativo tem o grupamento cromóforo que 
absorve no comprimento de onda especifico de 
leitura. São poucas as substancias na formulação 
que absorvem neste comprimento, portanto há 
poucos interferentes. 
29 Espectroscopia de absorção no UV-Vis 
Análise Quantitativa 
30 
Espectroscopia no Infravermelho 
Espectroscopia na região do Infravermelho 
Conteúdo: 
 
• Tipos de vibração. 
 
• As Regiões de Grupo Funcional e de Impressão Digital 
 
• Bandas de Absorção Características do Infravermelho 
 
• A posição das bandas de absorção 
 
• Estratégias para análise de espectro de IV 
31 
32 
 As ligações covalentes em moléculas estão constantemente vibrando. 
 
- Uma ligação vibra tanto com movimentos axiais quanto angulares. 
 
- A deformação axial/estiramento é uma vibração que ocorre ao longo da linha 
de ligação, modificando o comprimento de ligação. 
 
- A deformação angular é uma vibração que modifica o ângulo da ligação. 
Espectroscopia no Infravermelho 
- A radiação eletromagnética com número de ondas de 4000 a 600 cm-1 possui a 
energia exata correspondente às vibrações de deformação axial e angular de 
moléculas orgânicas. 
Deformação axial simétrica 
Deformação axial assimétrica 
Tipos de Vibração – Estiramentos axiais 
Angular simétrica fora do 
plano (torção) 
Angular assimétrica fora do 
plano (abano) 
Angular assimétrica no plano (balanço) Angular simétrica no plano (tesoura) 
Tipos de Vibração – Deformação angular 
Estiramento 
C-H sp3 
Estiramento 
C=O 
35 
- Determinando experimentalmente os números de onda da energia absorvida 
por uma substância em particular, nós podemos determinar quais os tipos de 
ligações ela possui. 
- Um espectro de infravermelho é obtido através da passagem de radiação 
infravermelha através de uma amostra de substância. 
 
- Um detector gera uma plotagem de percentagem de transmissão de radiação 
versus o número de onda (ou comprimento de onda) da radiação transmitida. 
 
36 
- Um espectro de IV pode ser dividido em duas áreas. 
- Dois terços do lado esquerdo do espectro de IV (4000 a 1400 cm-1) representam a região 
onde a maioria dos grupos funcionais apresenta suas bandas de absorção. Esta região é 
chamada de região de grupo funcional. 
- O terço do lado direito do espectro de IV (1400 a 600 cm-1) é chamado de região de 
impressão digital porque é uma característica da substância como um todo, assim como a 
impressão digital é específica de um indivíduo. 
- Mesmo se duas moléculas diferentes possuem os mesmos grupos funcionais, seus espectros 
de IV não serão idênticos, desde que os grupos funcionais não estejam no mesmo ambiente; 
esta diferença é refletida no padrão das bandas de absorção nas regiões de impressão digital. 
2- pentanol 
3- pentanol 
As Regiões de Grupo Funcional e de Impressão Digital 
37 
Bandas de Absorção Características do Infravermelho 
- Devido do fato de que se utiliza mais energia para adeformação axial de uma ligação do que 
a deformação angular da mesma, as bandas de absorção para as vibrações de deformação 
axial são encontradas na região de grupo funcional (4000-1400 cm-1). 
- As bandas de absorção para as vibrações de deformação angular são tipicamente 
encontradas na região de impressão digital (1400-600 cm-1). 
38 
A Intensidade das Bandas de Absorção 
- A intensidade de uma banda de absorção depende da extensão de mudança do momento 
dipolar associada com a vibração: quanto maior a mudança no momento dipolar, mais 
intensa é a absorção. 
- O momento dipolar de uma ligação é igual a magnitude da carga em um dos átomos 
ligados, multiplicada pela distância entre as duas cargas. 
- Quando a ligação sofre uma deformação axial, o aumento da distância entre os átomos 
aumenta o momento dipolar. 
- A vibração de deformação axial é mais intensa em ligações mais polares, conseqüência do 
maior momento dipolar. 
- Intensidades das Bandas de Absorção: forte (s), média (m), fraca (w), larga e fina. 
39 
A posição das bandas de absorção 
 
LEI DE HOOKE – A intensidade de energia necessária para uma deformação axial 
depende da força da ligação e das massas dos átomos ligados. 
- A freqüência da vibração é inversamente 
proporcional a massa dos átomos ligados 
à mola, assim como os átomos mais 
pesados vibram em freqüências menores. 
 
- Ligações mais fortes e átomos mais leves 
dão origem a freqüências mais elevadas. 
- Quanto mais forte a ligação, maior a 
energia necessária para sua 
deformação axial  uma ligação mais 
forte corresponde a um menor 
estiramento da “mola”. 
40 
O efeito da ordem de ligação 
- A ordem de ligação afeta a força de ligação  afeta a posição das bandas de 
absorção. 
 
C C
 
C C
 
C C
~2100 cm-1 ~1650 cm-1 1200 - 800 cm-1 (w) 
- De modo semelhante, uma ligação C=O sofre deformação axial em uma 
freqüência mais alta (~1700 cm-1) em relação a uma ligação C-O (~1100 cm-1) 
41 
Bandas de Absorção C-H 
VIBRAÇÕES AXIAIS 
 
- A força da ligação C-H depende da 
hibridização do carbono; 
 
- Quanto maior o caráter s do carbono, mais 
forte a ligação que se forma. 
 
- A ligação C-H é mais forte quando o 
carbono é hibridizado em sp. 
 
 sp  sp2  sp3 
 
- Mais energia é necessária para deformar 
uma ligação mais forte, e isto se reflete nas 
bandas de absorção de deformação C-H. 
42 
Vibrações Inativas no IV 
- Nem todas as vibrações dão origem a bandas de absorção. 
- Para uma vibração absorver radiação IV, o momento dipolar da molécula deve mudar 
quando a vibração ocorre. 
 
 
 
- A ligação C=C no 1-buteno possui um momento dipolar porque a molécula não é simétrica 
em relação a esta ligação. 
- Quando uma ligação C=C deforma-se, o aumento da distância entre os átomos aumenta o 
momento dipolar. 
- Como o momento dipolar muda quando a ligação deforma-se, uma banda de absorção é 
observada para a vibração de C=C. 
- O 2,3-dimetil-2-buteno é uma molécula simétrica, logo sua ligação C=C não possui 
momento dipolar. Não se observa banda de absorção. A vibração é inativa no IV. 
- O 2,3-dimetil-2-hepteno experimenta uma mudança muito pequena no momento dipolar 
quando a ligação C=C deforma-se, logo apenas uma banda de absorção extremamente fraca 
(se alguma) será detectada para a vibração de deformação da ligação. 
Estratégias para análise de espectro de IV 
 Ácidos O–H também está presente? 
 - Absorção larga 3400-
 2400cm-1 
 
 Amidas Há também N–H? 
 Absorção média em ~3400cm-1; às 
 vezes um pico duplo com duas 
 metades equivalentes 
PAVIA, D. L., et. al., 2012. Introdução à espectroscopia – tradução da 4ª edição norteamericana. CENGAGE. p.30 
• Use lista de itens para verificar sua substância orgânica 
 
1. Uma carbonila está presente? 
O grupo C=O é identificado por uma absorção intensa na região de 1820 – 
1660cm-1. Normalmente este é o pico mais intenso do espectro e ocorre no 
meio do espectro. 
 
2. Se C=O está presente, confira os tipos a seguir (se estiver presente siga até o item 3) 
3) Se C=O estiver ausente: 
 
Álcool, Fenol Verificar O–H 
 Confirmar encontrando 
 C-O ~1300 – 1000cm-1 
Aminas Checar N–H 
 Absorção média 
 ~3400cm-1 
Éter Observar C-O e 
 ausência de O-H 
 Ésteres Tem C–O ? 
 - Absorção intensa 
 ~1300 – 1100cm-1 
 Aldeído Há C–H de aldeído? 
 - Dois picos fracos de 
 absorção ~2850 – 
 2750cm-1 
 Cetonas Se as demais forem 
 eliminadas 
PAVIA, D. L., et. al., 2012. Introdução à espectroscopia – tradução da 4ª edição norteamericana. CENGAGE. p.30 
Estratégias para análise de espectro de IV 
5. Ligações Triplas 
 
- C N é uma absorção média, fina ~2250cm-1 
 
- C C é uma absorção fraca, fina ~2150cm-1 
 
- Verificar C-H acetilênico ~3300cm-1 
4. Ligações Duplas e/ou aromáticos 
 
- C=C dá uma absorção fraca ~1650 
 
- Absorção de média para forte 1600-1450cm-1; geralmente implica em um anel 
aromático 
 
- C-H aromático e vinílico aparecem à esquerda de 3000cm-1 
PAVIA, D. L., et. al., 2012. Introdução à espectroscopia – tradução da 4ª edição norteamericana. CENGAGE. p.30 
Estratégias para análise de espectro de IV 
Exercício 1 
• Relacione cada uma estrutura química apresentada 
com um dos espectros de infra-vermelho a seguir