正交法优选氨茶碱注射液红外光谱鉴别中压片条件

【摘要】  　　目的：探索一种确定氨茶碱注射液红外光谱鉴别中压片最佳条件的方法，以获得最理想的红外光谱图。方法：以3因素3水平，即茶碱：溴化钾(mg:mg)分别为5.0：1000、10.0：1000、2.5：1000，压片压力分别为20MPa、24MPa、28MPa，压片时间分别为2min、3min、4min，按正交设计实验，以输出的红外光谱图的基线值和最强吸收峰的透光率T%为指标，应用Excel处理数据，通过极差和方差分析，确定影响红外光谱图的主次因素，从而确定压片最佳条件。结果：以茶碱与溴化钾比例为5.0：1000，压力为24MPa，压片时间为2min为最佳条件，红外光谱图最理想，基线在98%透光率以上，最强吸收峰在透光率为0。结论：正交法优选氨茶碱注射液红外光谱鉴别中压片条件并以Excel处理数据，能方便快捷地获得理想的光谱图，为确定优化条件提供了科学的方法。

【关键词】  正交法； 氨茶碱注射液； 茶碱； 红外光谱图； 压片； 最佳条件

　　氨茶碱（Aminophylline）为肾上腺素受体激动药，平喘作用明显，为茶碱（Theophylline）与乙二胺制成的复盐。氨茶碱注射液（Aminophylline  Injection）,为《药典》2005年版收载品种［1］。其鉴别有化学反应和红外光谱［1］，其中红外光谱鉴别较前者更具有特征，标准规定与《药品红外光谱图集》272图［2］比较应相一致。为了获得理想的光谱图，传统的做法是不断改变条件制备供试片，费时费力。我们采用正交法优选压片条件并以Excel处理数据，能方便快捷地获得理想的光谱图，为确定优化条件提供了科学的方法。

　　1  材料与仪器

　　1.1  材料
   
　　氨茶碱注射液（天津金耀氨基酸有限公司，批号：0504062）；溴化钾，光谱纯。

　　1.2  仪器
   
　　NICOLET  AVATAR  370  DTGS 傅立叶变换红外光谱仪（Thermo Electron Corporation  USA ， 波数范围4000～400cm-1 最小分辨率为4 cm-1）； YP?2 压片机（上海齐益仪器有限公司）；A200S电子天平（德国赛多利斯公司）；BP211D电子天平（德国赛多利斯公司）。

　　2  实验方法

　　2.1  压片方法和图谱录制
   
　　取氨茶碱注射液按方法［3］制备茶碱结晶供试品，称取适量，置玛瑙研钵中，加入溴化钾细粉适量研匀，称取适量置于13mm的压模中，均匀铺布后，加压并保持一定时间，取出制成的供试片，目视检查呈均匀，无明显颗粒后，置于红外光谱仪的样品光路中，并扣除用同法制成的溴化钾空白片的背景，录制光谱图。谱图横坐标为波数（cm-1），纵坐标为透光率(T%)。

　　2.2  正交实验

　　2.2.1  实验过程  预实验表明，当茶碱 ：溴化钾(mg：mg) 为2.5：1000时，红外光谱图最强吸收峰的透光率已接近0；压力过大易裂片，反之，易产生麻点；压片时间对压片的透明度有一定的影响。所以选择茶碱与溴化钾比例、压片压力和时间3个因素进行正交实验，来考察红外光谱图，见表1。

　　表1  因素水平表（略）

　　从9份实验输出的红外光谱图作直观分析，以排序第8者图谱质量最理想。见图1。

　　2.2.2  实验结果的极差与方差分析  以输出的红外光谱图的基线值Bi的透光率T%为指标，并相对B值:
   
　　B=Bmax- Bi，当Bi＞100%时；　　　
   
　　B=|Bmix- Bi |，当Bi≤100%时。
   
　　式中Bmax为9份红外光谱图中最大基线值；Bi为第i次实验输出的红外光谱图的基线值，其中i=1，2，3，…，9；Bmix为9份红外光谱图中最小基线值。B大者谱图理想，见表2。方差分析见表3。
   
　　从实验结果的极差分析看，RA最大，说明茶碱与溴化钾基质比例是影响红外光谱图质量的主要因素；Rc最小，其影响红外光谱图质量在三者中最小。而从方差分析看，因素A即茶碱与溴化钾基质比例对红外光谱图的质量有影响，因素B、因素C影响不大。根据正交观点，本实验A因素取A1，并根据实际情况， B因素取B2、C因素取C1。最后确定最佳条件为A1B2C1，即茶碱与溴化钾基质比例为5.0：1000，压片压力为24MPa，压片时间为2min。

　　图1  茶碱红外光谱图（略）

　　2.2.3  确定最佳条件  取氨茶碱1.0mg，加溴化钾细粉200mg，研匀后称取120mg压片，在24MPa压力下保持2min，取出，即可置红外光谱仪样品光路中扫描。

　　2.3  应用Excel处理正交试验数据

　　2.3.1  工作表编制  运行Excel，建立表格。在表2相应单元格A1：G3、A4：E12、A13：19和在表3单元格C23：C27中输入正交实验表格相关文字和数字；在表2单元格F4：F12中输入实验数据，见表2、表3。

　　2.3.2  编辑公式  在表2相应的单元格编辑公式如下：
   
　　B13=SUM（G4：G6）；
   
　　B14=SUM（G7：G9）；
   
　　B15=SUM（G10：G12）；
   
　　C13=SUM（G4+G7+G10）；
   
　　C14=SUM（G5+G8+G11）；
   
　　C15=SUM（G6+G9+G12）；
   
　　D13=SUM（G4+G9+G11）；
   
　　D15=SUM（G5+G7+G12）；
   
　　D15=SUM（G6+G8+G10）；
   
　　B16=B13/3，拖动B16填充柄往下至B18；
   
　　C16=C13/3，拖动C16填充柄往下至C18；
   
　　D16=D13/3，拖动D16填充柄往下至D18；
   
　　B19=MAX（（B16：B18）-MIN（B16：B18）），拖动B19填充柄往下至D19。
   
　　在表3相应的单元格编辑公式如下：
   
　　B23=SUMSQ（B13：B15）/3-POWER（SUM（B13：B15），）/9，拖动B23填充柄往下至B25；
   
　　B27= SUMSQ（G4：G12）-POWER（SUM（G14：G12），2）/9；
   
　　B26=B27-SUM（B23：25B）;
   
　　D23=B23/C23, 拖动D23填充柄往下至D26；
   
　　E23=D23/D26, 拖动E23填充柄往下至E25;
   
　　F23=FDIST(E24,2,2), 拖动F23填充柄往下至F25。

　　2.3.3  工作表的使用  只要运行Excel，打开工作簿，在相应的工作表中输入实验原始数据即可。

　　表2  正交试验设计（略）

　　表3  方差分析（略）

　　3  讨论
   
　　选择红外光谱图的基线值的透光率为指标，是因为实验中红外光谱图的基线值的透光率要达到90%～100%范围，往往不易，而其他指标如各峰的位置（波数），各峰强度比与标准规定的对照谱图一致性在严格控制实验条件下，较易达到。
   
　　试验表明，茶碱很特殊，具有很大的峰强度/质量比值（T/mg），茶碱与溴化钾基质比例为2.5：1000时，红外光谱图最强吸收峰的透光率已接近0，加大茶碱比例，如5.0：1000时，最强吸收峰的透光率已为0，成固定值。在茶碱与溴化钾基质比例大于2.5：1000条件下，基线的飘动可视为影响红外光谱图的唯一因素。对于茶碱与溴化钾基质比例小于2.5：1000的压制片，除了基线飘动影响谱图外，而最强吸收峰的透光率仍是影响红外光谱图的重要因素；但对于直径为13mm的压模制备的供试片，考虑到裂片及天平误差，实际工作中采用茶碱与溴化钾基质比例小于2.5：1000的压制片，已意义不大。所以，试验只考虑基线飘动对谱图的影响。
   
　　由氨茶碱注射液按方法［3］制备茶碱结晶供试品，有粉末和结晶两种晶型，本试验采用粉末晶型。
   
　　用手工对正交试验数据处理，繁琐易出差错，很费时，优选出的条件往往要在另一时间安排试验，不能很好满足药品红外光谱鉴别实际工作需要。应用Excel处理数据，方便准确快捷。建立模块后，对试验结果的数据的处理，在数分钟内可优选出最佳条件，即可根据最佳条件制备供试片和扫描输出谱图，达到"在线优选"的要求，能很好满足药品红外光谱鉴别实际工作需要。

【】
  　　1 药典 .2005年版.二部. 617.

　　2 国家委员会编. 药品红外光谱集.第一卷. 北京:化学出版社， 1995.

　　3 中国药典. 2005年版.二部. 376.