計算藥物分析藥學(xué)與生物信息學(xué)第七章

計算藥物分析藥學(xué)與生物信息學(xué)第七章Contents1.對照品比較法2.吸收系數(shù)法3.計算分光光度法中華人民共和國藥典（2005年版）二部附錄ⅣA紫外-可見分光光度法第2頁,共39頁，2024年2月25日，星期天第3頁,共39頁，2024年2月25日，星期天第4頁,共39頁，2024年2月25日，星期天二部收載:Ⅰ、復(fù)方磺胺嘧啶片（磺胺嘧啶+甲氧芐啶）復(fù)方磺胺甲惡唑片（磺胺甲惡唑+甲氧芐啶）雙波長法(等吸收點法，對照品)Ⅱ、維生素A及其制劑三波長校正法（二部附錄ⅦJ維生素A測定法）優(yōu)點:不經(jīng)分離直接測定多組分；簡便局限性:重現(xiàn)性差第5頁,共39頁，2024年2月25日，星期天藥典二部附錄ⅥA規(guī)定（2000）采用計算分光光度法應(yīng)慎重。本法有多種，使用時均應(yīng)按照各品種項下規(guī)定的方法進行。當吸收度在吸收曲線的陡然上升或下降的部位測定時，波長的微小變化可能對測定結(jié)果造成顯著影響，故對對照品和供試品測試條件應(yīng)盡可能一致。若測定時不用對照品，則應(yīng)在測定時對儀器作仔細的校正和檢定。第6頁,共39頁，2024年2月25日，星期天中華人民共和國藥典（2005年版）

中華人民共和國藥典（2005年版）

第7頁,共39頁，2024年2月25日，星期天快速簡便，儀器價格低廉；適合復(fù)雜體系不經(jīng)分離的測定，可用于消除各種干擾；不宜用于定量分析的標準方法。第8頁,共39頁，2024年2月25日，星期天基本方法紫外、可見吸收光譜中的吸收定律吸光度的加和性兩類:1.消除共存組分

2.并行計算方法雙波長等吸收點法雙波長系數(shù)倍率法三波長法導(dǎo)數(shù)分光光度法

線性方程組、最小二乘法、卡爾曼濾波法第9頁,共39頁，2024年2月25日，星期天一、雙波長計算分光光度法定量分析的依據(jù)根據(jù)朗伯-比爾定律，待測溶液在不同的兩個波長下，存在以下關(guān)系：第10頁,共39頁，2024年2月25日，星期天圖7-1圖解法選擇波長組合常首選待測組分的最大吸收波長作為測定波長λ1，因而這里將苯酚的最大吸收波長270nm選做λ1，在這一波長位置作一垂直于x軸的直線，交于共存組分吸收曲線上的一點，在從這一點，畫一平行于x軸的直線，在共存組分的吸收曲線上便有一個或幾個交點，此交點的波長作為參比波長λ2。第11頁,共39頁，2024年2月25日，星期天圖7-2一波長固定、一波長掃描法選擇波長組合第12頁,共39頁，2024年2月25日，星期天系數(shù)倍率法二組份混合體系的測定若給定一個比例常數(shù)K，使，則有其中若則消除了

組份對組份的測定干擾K=1時，即為等吸收點法第13頁,共39頁，2024年2月25日，星期天圖7-3系數(shù)倍率法示意圖第14頁,共39頁，2024年2月25日，星期天1、越大越好波長對的選擇原則系數(shù)倍率法2、測定波長，一般選擇待測組份的最大吸收波長處，且盡量避免在吸收曲線的陡坡處。3、K值不宜過大，一般以小于3為宜

第15頁,共39頁，2024年2月25日，星期天復(fù)方感冒膠囊中對乙酰氨基酚的含量測定200—300nm范圍內(nèi)掃描

測定波長的選擇249nm262nm第16頁,共39頁，2024年2月25日，星期天

K值的測定精密稱取馬來酸氯苯那敏適量，用乙醇配成15，20，25的溶液

在249nm和262nm處測定吸收度得K為1.350第17頁,共39頁，2024年2月25日，星期天

精密稱取對乙酰氨基酸適量，用乙醇制成濃度為5、6、7、8、9的溶液在249nm和262nm處測定吸收度得到濃度與的回歸方程平均回收率99.5%，RSD=0.5%工作曲線的繪制第18頁,共39頁，2024年2月25日，星期天

三波長法

（1）計算公式：利用三角形相似原理

（2）調(diào)節(jié)m、n，使組分△A足夠大，干擾△A趨于0第19頁,共39頁，2024年2月25日，星期天根據(jù)相似三角形原理有因為則有從圖可知所以第20頁,共39頁，2024年2月25日，星期天例7-1氨基C酸偶氮氯膦(R)可與過渡元素La、Sc分別形成絡(luò)合物，它們的吸收光譜如圖7-5所示。試用三波長分光光度法消除Sc的干擾。解待測組分La的吸收曲線上選取吸光度差較大的B、C兩點，對應(yīng)于波長λ1（672.5nm）和λ2(626.5nm)，由此交于干擾組分Sc吸收曲線的D和E（本例中E和B重合）。連結(jié)此兩點，并外延交于第三點F，該點對應(yīng)的波長即為λ3,由此通過作圖得到λ3的初選值（700nm）。第21頁,共39頁，2024年2月25日，星期天維生素A及其制劑含量測定的三波長校正法本法由莫頓·斯塔布斯(MortonStubbs)提出,目前主要用于維生素A及其制劑的測定,也有人將其用于某些激素類藥物制劑的含量測定。由于維生素A制劑中含有稀釋用油和維生素A原料藥中混有其他雜質(zhì)，所測得的吸光度不是維生素A獨有的吸收。中國藥典附錄ⅦJ規(guī)定了維生素A測定法使用三波長校正法校正非維生素A物質(zhì)的無關(guān)吸收所引入的誤差。

第22頁,共39頁，2024年2月25日，星期天用校正公式計算；應(yīng)用三波長校正法需注意由于要在斜坡上測定吸光度，對儀器波長精度要求較高，應(yīng)按規(guī)定對儀器校正后方可測定。國家藥典委員會.中華人民共和國藥典.北京:化工出版社.附錄46頁.2005.第23頁,共39頁，2024年2月25日，星期天

7.3導(dǎo)數(shù)光譜法儀器微分法（光學(xué)法，電子學(xué)法）數(shù)值微分法（微機信號處理法）一階，二階，四階消去干擾提高分辨率第24頁,共39頁，2024年2月25日，星期天①零階光譜的峰在奇數(shù)階導(dǎo)數(shù)光譜中為零；而在偶數(shù)階導(dǎo)數(shù)光譜中是極值（極小和極大交替出現(xiàn)），可用于對吸收曲線峰值的測定；零階光譜的拐點在單數(shù)階導(dǎo)數(shù)光譜中是極值；而在偶數(shù)階導(dǎo)數(shù)光譜中為零，由此可鑒別肩峰位置；②導(dǎo)數(shù)階數(shù)增加，極值的數(shù)目也增加（極值數(shù)=導(dǎo)數(shù)階數(shù)＋1），原高斯譜為一個峰，經(jīng)求四階導(dǎo)數(shù)后，其峰谷數(shù)總和變?yōu)?，由此可導(dǎo)出n階導(dǎo)數(shù)譜的峰谷數(shù)N=n+1。也就是說，原來在限定的波長區(qū)間內(nèi)，僅容納一個峰的原譜，經(jīng)n階求導(dǎo)轉(zhuǎn)換后，變化成容納n+1個峰和谷的圖形，譜帶變銳，這就是應(yīng)用導(dǎo)數(shù)技術(shù)提高分辨效應(yīng)的依據(jù)。

第25頁,共39頁，2024年2月25日，星期天對導(dǎo)數(shù)曲線的測量方法（1）切線法：對相鄰兩峰（谷）作切線，平行于縱軸測量切線與谷（峰）之間的距離，如圖的d，這種方法適用于具有線性背景的譜圖。（2）峰-谷法：測量相領(lǐng)峰谷間的距離，見圖中的P1和P2。此法多用于多組分分析中。（3）峰-零法：測量峰值到零線間的垂直距離，如圖中的Z，適用于對稱于橫軸的高階導(dǎo)數(shù)曲線的測定。（4）面積法：根據(jù)一階或二階導(dǎo)數(shù)曲線面積正比于有關(guān)物質(zhì)的濃度的關(guān)系，可進行定量分析。第26頁,共39頁，2024年2月25日，星期天定量依據(jù)：定量方法：切線法：d

峰-谷法：P1、P2

峰-零法：z

面積法：面積和濃度的關(guān)系

第27頁,共39頁，2024年2月25日，星期天零階光譜一階導(dǎo)數(shù)1、標準品2、樣品3、空白人工牛黃溶液例1導(dǎo)數(shù)光譜法測定人工牛黃中膽酸的含量第28頁,共39頁，2024年2月25日，星期天從上述圖譜中可以看出，在310~290nm范圍內(nèi)一階導(dǎo)數(shù)光譜的最大全振幅值做為膽酸定量依據(jù)，可消除干擾。線性范圍測定：（略）回歸方程為：D=3.1294c+0.15r=0.9999第29頁,共39頁，2024年2月25日，星期天零階吸收光譜二階導(dǎo)數(shù)光譜a：酮基布洛芬b：空白基質(zhì)a：在255nm處的波長處的吸收谷；b：不干擾例2二階導(dǎo)數(shù)光譜法測定酮基布洛芬栓的含量第30頁,共39頁，2024年2月25日，星期天第一類方法的缺點1、僅適用于2～3組分2、一次測定一個組分3、原理基于干擾組分光譜特征，誤差較大

第二類方法：多個組分同時計算獲得

1、最小二乘法及派生方法：LS（最小二乘法），PCA

（主成分分析法），PLS（偏最小二乘法），Kalman

（卡爾曼濾波法）

2、尋優(yōu)方法：線性規(guī)劃法（單純形法），目標因子分析法第31頁,共39頁，2024年2月25日，星期天7.4多元校正分光光度法

7.4.1多元線性回歸法多元線性回歸法（multiplelinearregression,MLR）是建立在多元統(tǒng)計分析基礎(chǔ)上的處理二維數(shù)據(jù)的計算方法。

1.最小二乘法

2.卡爾曼濾波分光光度法第32頁,共39頁，2024年2月25日，星期天7.4.2因子分析法因子分析（factoranalysis）是通過對數(shù)據(jù)矩陣進行特征分析、旋轉(zhuǎn)變換等操作，以獲取有關(guān)信息的數(shù)學(xué)方法。通過對數(shù)據(jù)進行解析，獲得有影響的因子數(shù)目，可快速計算復(fù)雜體系的大批量數(shù)據(jù)，進行定量分析、模式識別，還可用于數(shù)據(jù)壓縮、分類及解釋。因子分析在化學(xué)中的應(yīng)用十分廣泛，大量用于處理復(fù)雜體系的色譜數(shù)據(jù)以及紫外、紅外、質(zhì)譜、核磁共振譜、X-射線譜等各種光譜數(shù)據(jù)。第33頁,共39頁，2024年2月25日，星期天1、主成分分析法2、主成分回歸法3、偏最小二乘法4、目標轉(zhuǎn)換因子分析第34頁,共39頁，2024年2月25日，星期天7.5線性規(guī)劃和非線性規(guī)劃法優(yōu)化方法；應(yīng)用最小二乘法測定混合物濃度時有時會出現(xiàn)負解,顯然不合理。可考慮對研究體系設(shè)立約束條件，規(guī)定各組分的濃度為正值，即cj≥0，應(yīng)用線性規(guī)劃或非線性規(guī)劃法求得最優(yōu)解。第35頁,共39頁，2024年2月25日，星期天線性規(guī)劃法第36頁,共39頁，2024年2月25日，星期天第37頁,共39頁，2024年2月25日，星期天A=-[32];B=[21;13];C=[815];%A：目標函數(shù)（按最小值，故取負值